Evaluación del consumo energético de la memoria transaccional en procesadores heterogéneos

Actualmente existe una enorme cantidad de dispositivos y sistemas, como ordenadores portátiles y teléfonos móviles, que dependen de una batería para su funcionamiento. Como consecuencia, el hardware que incorporan debe ser energéticamente eficiente. La industria, para soportar este mercado, está desarrollando procesadores con el objetivo de reducir su consumo energético. Por ejemplo, ARM propone la arquitectura big.LITTLE como un procesador multi-núcleo heterogéneo: unos núcleos más rápidos para aplicaciones orientadas al rendimiento, y otros más lentos orientados a la eficiencia energética. Puesto que todos los núcleos acceden a la misma memoria física, las aplicaciones multi-hilo deben recurrir a algún tipo de sincronización para coordinar el acceso a los datos compartidos. La memoria transaccional (TM) es una solución optimista para ofrecer sincronización de hilos concurrentes en memoria compartida. En TM se permite el acceso en paralelo a los datos compartidos y, mediante un mecanismo de detección de conflictos, se puede garantizar la exclusión mútua. Para beneficiarse de las ventajas que ofrece TM, así como de las características de los procesadores heterogéneos de bajo consumo, es necesario que las soluciones de TM tengan en cuenta los requisitos energéticos y de rendimiento de las aplicaciones en consonancia con lo que ofrece el procesador. Como paso inicial, hay que comprender el rendimiento y consumo energético de las soluciones TM actuales. Para ello, hemos realizado una evaluación de consumo y rendimiento de una librería de TM software, TinySTM, sobre un procesador del tipo big.LITTLE. Los resultados revelan una buena escalabilidad en los núcleos de bajo consumo para la mayoría de las aplicaciones evaluadas. Sin embargo, la aplicación con mayores requerimientos de cómputo resulta ser energéticamente más eficiente en los núcleos orientados al rendimiento, a pesar de su mayor consumo.

Irrevocabilidad Relajada para Memoria Transaccional Hardware

Los sistemas comerciales que ofrecen memoria transaccional (TM) implementan un sistema hardware best-effort (BE-HTM) con limitaciones. Es necesario programar un fallback software basado en cerrojos para asegurar el progreso de la aplicación. En este artículo se propone un nuevo tipo de irrevocabilidad hardware (un modo transaccional que marca las transacciones como no abortables) para hacer frente a las limitaciones de los sistemas BE-HTM de una manera mas eficiente, y para liberar a al usuario de tener que programar un fallback. Se basa en el concepto de suscripción relajada utilizada o en el contexto de la programación de fallbacks basada o en cerrojos, donde la transacción se suscribe al cerrojo al final de la misma en lugar de al principio. El mecanismo de irrevocabilidad relajada hardware no involucra cambios en el protocolo de coherencia y se compara con su homólogo software, que proponemos como un fallback con suscripción relajada de espera escapada. También proponemos la irrevocabilidad relajada con anticipación, un mecanismo que no se puede implementar en software, y que mejora el rendimiento de las aplicaciones con múltiples reemplazos de bloques transaccionales de caché. La evaluación de las propuestas se lleva a cabo con el simulador Simics/GEMS junto con la suite de benchmarks STAMP, y se obtiene una mejora de rendimiento sobre el fallback del 14% al 28% para algunos benchmarks.

Análisis comparativo del uso de STMs en a códigos de reducción irregulares

La memoria transaccional (TM) constituye un paradigma de concurrencia optimista en arquitecturas multinúcleo que puede ser de utilidad en la explotación de paralelismo en aplicaciones irregulares, en las que la información sobre las dependencias de datos no está disponible hasta la ejecución. Este trabajo presenta y discute cómo aprovechar las características de un sistema STM (software transactio- nal memory) en patrones de computación que involucren operaciones de reducción, ligadas frecuentemente a aplicaciones irregulares. Con el fin de comparar el uso de enfoques STM en esta clase de patrones con otras soluciones más clásicas, se ha implementa do como prueba de concepto un sistema STM, que denominaremos ReduxSTM, que combina dos ideas: una consolidación (commit) ordenada de las transacciones, que asegura una equivalencia con la ejecución secuencial del código; y una extensión del mecanismo de privatización subyacente al sistema STM que contempla las operaciones de reducción.