Nghiên cứu và thiết kế chip xử lý đa nhân sử dụng Multi2Sim

Bài viết tập trung tìm hiểu và phân tích quá trình phân cấp này nhằm lý giải phần nào về sự cải thiện rõ rệt về mặt tốc độ xử lý của CMP. Mặt khác, hiệu suất của CMP chỉ đạt tối ưu khi sự phân cấp bộ nhớ là phù hợp với chương trình ứng dụng thực tế. Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày mối liên hệ giữa cấu trúc bộ nhớ thứ bậc của chip CMP và những đặc tính chính của một chương trình ứng dụng chạy trên nó. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu và thiết kế chip xử lý đa nhân sử dụng Multi2Sim HộiHội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Nghiên cứu và thiết kế chip xử lý đa nhân sử dụng Multi2Sim Ngô Quang Vinh, Đỗ Đức Hào Hoàng Trang, Vũ Đình Thành Trung tâm ICDREC, ĐHQG TPHCM Đại học Bách khoa, ĐHQG TPHCM Email : {vinh.ngoquang, hao.doduc}@icdrec.edu.vn Email: {hoangtrang, vdthanh}@hcmut.edu.vn Tóm tắt nội dung—Chip đa nhân (CMP) ngày càng được đó đã làm cho CMP ngày càng phổ biến trên thị trường sử dụng rộng rãi nhờ vào năng lực tính toán được nâng cũng như không ngừng được nghiên cứu, cải tiến nhằm cao rõ rệt so với các thế hệ chip một nhân. Tốc độ cũng nâng cao chất lượng. như hiệu quả của CMP chủ yếu đến từ quá trình phân Để nhanh chóng và dễ dàng trong việc tìm hiểu, cấp bộ nhớ. Tùy vào cách thiết kế mà các thành phần bộ nghiên cứu cũng như thiết kế CMP thì một phần mềm nhớ cùng nhau chia sẻ dữ liệu hay sử dụng một cách độc quyền. Điều đó làm cho khả năng lưu trữ của bộ nhớ vô mô phỏng là không thể thiếu. Phần mềm này sẽ giúp cùng linh hoạt và qua đó trực tiếp cải thiện tốc độ xử chúng ta thiết kế một CMP dễ dàng, mô phỏng về hiệu lý. Chúng tôi tập trung tìm hiểu và phân tích quá trình năng tính toán, từ đó so sánh các thiết kế khác nhau phân cấp này nhằm lý giải phần nào về sự cải thiện rõ nhằm rút ra ưu nhược điểm của từng thiết kế. Có rất rệt về mặt tốc độ xử lý của CMP. Mặt khác, hiệu suất nhiều phần mềm dạng này, trong đó đa phần là miễn của CMP chỉ đạt tối ưu khi sự phân cấp bộ nhớ là phù phí như : Gem5, Multi2Sim, SimpleScalar [?][?][?], ... hợp với chương trình ứng dụng thực tế. Trong nghiên cứu Trải qua một quá trình tìm hiểu và sử dụng hầu hết các này, chúng tôi trình bày mối liên hệ giữa cấu trúc bộ nhớ chương trình trên, chúng tôi nhận thấy Multi2Sim là một thứ bậc của chip CMP và những đặc tính chính của một công cụ rất tốt để tìm hiểu và nghiên cứu về CMP cho chương trình ứng dụng chạy trên nó. Chúng tôi sử dụng công cụ Multi2Sim để thiết kế và chạy mô phỏng CMP. Bên nhiều đối tượng, từ người mới bắt đầu đến các chuyên cạnh đó, chương trình ứng dụng được chon là benchmark gia. Splash-2, là benchmark được dùng phổ biến để ước lượng Bên cạnh đó, Multi2Sim cũng hỗ trợ các chương trình hiệu suất của thiết kế CMP. Kết quả thí nghiệm cho thấy benchmark phổ biến nhất hiện nay cho chip CMP là Splash-2 đạt được hiệu suất cao nhất khi dung lượng L1 Splash-2 và Parsec [?][?][1]. Thông qua thực hiện thí là 64 KB. nghiệm trên những chương trình benchmark chuẩn này, Từ khóa—Phân cấp bộ nhớ, vi xử lý đa nhân, bộ nhớ chúng tôi phân tích và rút ra một số đặc tính chính của cache, Multi2Sim benchmark và từ đó đưa ra các thông số thiết kế bộ nhớ có thứ bậc phù hợp nhằm tạo ra mô hình tối ưu nhất cho benchmark đó. Trong nghiên cứu, này chúng tôi chọn sử I. GIỚI THIỆU dụng Splash-2 vì nó đã được phát triển khá lâu và có độ Ngày nay, khi mà máy tính càng ngày càng phổ biến ổn định cao [?]. Splash-2 bao gồm nhiều bài toán ứng và tham gia vào nhiều mặt của cuộc sống con người, yêu dụng khác nhau về tính toán hiệu năng cao và về đồ hoạ. cầu về năng lực xử lý của một bộ vi xử lý dường như Đặc biệt, Splash-2 là benchmark được thiết kế để đánh là một điều tất yếu. Kể từ năm 2001, khi IBM lần đầu giá các kiến trúc xử lý song song đa luồng hoặc đa nhân tiên giới thiệu chip đa nhân (CMP) ra thị trường, loại [1][?]. chip này đã dần thống trị thị trường vi xử lý [?]. Những Kết quả thí nghiệm cho thấy benchmark Splash-2 có thế hệ chip một nhân vào hàng xa xỉ của vài chục năm sự phân bổ các tác vụ vào các nhân một cách cân bằng trước thì ngày nay vẫn không thể đáp ứng được nhu cầu thể hiện ở tỷ lệ số lượng truy xuất bộ nhớ cache và thể của một người dùng bình thường. Cho dù được cải tiến hiện ở tỷ lệ hit giữa các nhân. Tỷ lệ hit ở cache đạt được bằng cách tăng mật độ transitor hay tăng xung nhịp, các mức trung bình cao nhất lên tới 99.3% tương ứng với loại chip này vẫn không thể chạy những phần mềm ứng dung lượng L1 và L2 tương ứng là 64 KB và 512 KB. dụng, những trò chơi điện tử có đồ họa cao cấp một cách Trong phần II, chúng tôi trình bày về kiến trúc tổ mượt mà [?][?]. Chip CMP ngoài khả năng xử lý mạnh chức bộ nhớ có phân cấp của một chip xử lý đa nhân. mẽ còn có độ bền cao, hoạt động ổn định và ít bị nóng Phần giới thiệu về Multi2Sim được trình bày ở mục III. nhờ khả năng tản nhiệt tốt [?][?]. Chính những lý do Trong phần này, chúng tôi đi sâu vào những phần liên ISBN: 978-604-67-0635-9 369 369 HộiHội ThảoThảo Quốc Quốc GiaGia 2015vềvềĐiện 2015 ĐiệnTử, Tử,Truyền TruyềnThông Th ...