MAVİ-ÇİP: Eşzamanlı Çoklu İş-Parçacıklı İşlemcilerde Veriyolu Özkaynaklarının Dinamik Ölçeklenmesi Yoluyla Enerji Tasarrufu

Destekli Araştırma Projesi (TÜBİTAK, No: 107E196)
Yıl: 2010 Proje Ekibi: Yrd. Doç. Dr. Gürhan Küçük (gkucuk [at] cse.yeditepe.edu.tr), Mine Mesta.  

Günümüzde Eşzamanlı Çoklu İş-Parçacıklı (Simultaneous Multi-Threaded veya kısaca SMT) işlemciler, birden çok iş-parçacığına ait komutları eşzamanlı olarak tek bir çevrim içinde çalıştırarak iş çıkarma başarımlarını artırmayı hedeflemektedir. Ancak bu işlemciler, bunu gerçekleştirebilmek için standart süperskalar işlemcilere kıyasla daha büyük (komut kuyruğu, fiziksel yazmaç dosyaları, vb.) ve/veya daha fazla kopyalanmış (yeniden-sıralama kuyruğu, mimarisel yazmaç dosyaları, vb.) veriyolu özkaynaklarına ihtiyaç duymaktadır. İşlemci üzerinde yapılan bu düzenlemeler de kaçınılmaz olarak bu işlemcilerin çip alanı gereksinimlerini ve enerji tüketimlerini artırmaktadır. İster yüksek başarımlı sunucular olsun ister batarya beslemeli dizüstü bilgisayarlar olsun günümüzde bütün sistemler, güvenli, yüksek başarımlı ve uzun yaşam süresi hedeflemektedirler. Bütün bu hedeflerle doğrudan ilişkili olan işlemcilerde enerji tasarrufu konusu da bu nedenle  zamanımızda gün geçtikçe önem kazanmaktadır.

Bu projede, eşzamanlı çoklu-iş-parçacıklı işlemciler için önerdiğimiz metod, çalışan uygulamaların gereksinimlerine göre, veriyolu özkaynaklarının (komut kuyruğu, fiziksel yazmaç dosyaları, yükleme/depolama kuyruğu ve yeniden-sıralama kuyruğu) (Mavi-Çip 1, BC1) ve ikinci seviye önbellek (L2 Cache) (Mavi-Çip 2, BC2) boyutlarının ölçeklenmesini temel almaktadır. Bunu gerçekleştirmek için, bahsi geçen tüm veriyolu özkaynakları birden fazla parçaya bölünmekte ve uygulamaların ihtiyacına göre bu parçalar kullanıma açılmakta veya kapatılmaktadır. Kapatılan özkaynak parçacıklarının enerji harcamasının çok düşük boyutlarda olması, sonuç olarak işlemcinin enerji harcamasında çok büyük tasarrufları mümkün kılmaktadır.

Bu arada, diğer mimarilerde sadece bir iş-parçacığı tarafından kullanılan bazı yapıların artık iki veya dört iş-parçacığı tarafından ortak kullanılabilmesi, mevcut metodun iş-parçacıkları arasındaki adaletli özkaynak paylaşımını da gözönünde tutarak yeniden tasarlanmasını gerektirmektedir.

Bu proje sonucunda elde edilen enerji tasarrufu, günümüzde oldukça popüler olan eşzamanlı çoklu-iş-parçacıklı işlemcilerin en başta güvenilirliği olmak üzere, yaşam süresini, içinde bulunacakları sistemin ergonomik yapısını ve hatta performansını daha iyi değerlere çekerek bu işlemcilerin batarya ile çalışan gömülü işlemcilerde dahi rahatlıkla kullanılabilmesini mümkün kılmaktadır.

Bu yazının kalıcı bağlantısı http://cse.yeditepe.edu.tr/arastirma/projelerden-ornekler/destekli-arastirma-projeleri/mavi-cip-eszamanli-coklu-is-parcacikli-islemcilerde-veriyolu-ozkaynaklarinin-dinamik-olceklenmesi-yoluyla-enerji-tasarrufu/