Hardware Enhanced Run-Time Management for Many-Core Processors

Many-Core Architekturen integrieren eine große Anzahl von vergleichsweise kleinen Prozessoren auf einem einzelnen Chip. Durch den hohen Grad an Parallelismus steigt jedoch die Komplexität der Ressourcenverwaltung. Weiterhin können mit heutiger CMOS Technologie die vorhandenen on-chip Ressourcen aufgrund von Wärmeentwicklung nicht mehr uneingeschränkt genutzt werden. Die Eigenschaften von Many-Cores und das Phänomen der eingeschränkten Ressourcennutzung (auch Dark Silicon genannt) erfordern daher neue Ansätze auf der Ebene der Ressourcenverwaltung.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von Hardware-Erweiterungen für die Ressourcenverwaltung in homogenen MIMD Many-Cores. Es soll untersucht werden, ob die Anwendung von Hardware-Erweiterungen einen Vorteil gegenüber einer softwarebasierten Ressourcenverwaltung bietet.

Die Ergebnisse zeigen, dass klassische Architekturen zur Ressourcenverwaltung im allgemeinen nicht die erforderliche Skalierbar keit für den Einsatz in Many-Cores aufweisen. Stattdessen werden clusterbasierte, oder moderat verteilte Systeme zur Ressourcenverwaltung in Many-Cores erforderlich. Die Ergebnisse zeigen weiterhin einen deutlichen Performance-Gewinn für dedizierte Hardwarearchitekturen bei einer Größe des Many-Cores von einigen hundert Prozessoren. Die Hardware-Erweiterungen ermöglichen eine hohe Qualität der Ressourcenverwaltung bei geringem Mehraufwand. Zusätzlich wird eine wechselseitige Beeinträchtigung zwischen Benutzeranwendung und Ressourcenverwaltung vermieden.