Avaliação de desempenho e caracterização de cargas de trabalho paralelas para redes-em-chip sem fio/Poliana Aparecida Corrêa de Oliveira ; orientador: Henrique Cota de Freitas

Autor: Oliveira, Poliana Aparecida Corrêa de
Přispěvatelé: Freitas, Henrique Cota deOrientador, Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais.Programa de Pós-Graduação em InformáticaInstituição
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2012
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_MINAS
Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais (PUC MINAS)
instacron:PUC_MINS
Popis: Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Informática Bibliografia: f. 117-120 Resumo: As Redes-em-Chip Sem Fio (WiNoCs) são apontadas como uma alternativa escalável para interconectar os núcleos de processamentode arquiteturas many-cores garantindo alta largura de banda e baixo consumo de energia. A literatura aborda o ganho dedesempenho alcançado pelas WiNoCs em comparação com as tradicionais NoCs com fio, mas não indica quais característicasdevem ter as cargas de trabalho para explorar o alto desempenho da arquitetura. O objetivo dessa dissertação é avaliar e caracterizar cargas de trabalho paralelas para WiNoCs com base na análise comportamental e avaliação de desempenho de aplicações do NAS Parallel Benchmarks (NPB). A contribuição estárelacionada com o levantamento de características das cargas de trabalho e o desenvolvimento de um ambiente de simulação de WiNoCs usando o Network Simulator (NS-2). A arquitetura simulada apresenta tecnologia de rádio UWB, topologia 2D Mesh e protocolo de roteamento XY com abordagem multi-hop. O tráfego das simulações foi definido a partir de traços de execução das aplicações do NPB em um cluster. A avaliação de desempenho concentra-se em dois componentes: unicast que representam as comunicações coletivas1:1 e N:1 e broadcast que representam as comunicações coletivas 1:N e N:N. Os resultados revelam quea arquitetura suporta bem o alto tráfego de pacotes unicast dado que os índices de perdas de pacotes são inferiores a 1% ea latência não ultrapassa 1 milissegundo. Já os fluxos de broadcast podem degradar o desempenho e limitar a escalabilidadeda arquitetura. Devido a inundação da rede, as perdas de pacotes broadcast atingem cerca de 15% enquanto a latência chega a alcançar dezenas de segundos. É possível constatar limitaçõesnas WiNoCs para suportar comunicaçõesN:1 em virtude da incapacidade do nó de receber mais de um pacote por vez e em comunicações 1:1 simultâneas em função de interferênciasnas transmissões. Experimentos com cargas de trabalho sintéticas mostram que a adição de pequenos atrasos nos disparos de pacotes unicast é uma alternativa para reduzir tanto a sobrecarga de funções do nó quanto as interferências. Portanto, a caracterização de cargas de trabalho para WiNoCs permite conhecer as demandas das aplicações paralelas e as restrições da arquitetura para suportá-las de maneira a facilitar a proposta de melhorias no projeto de WiNoCs. Abstract: Wireless Networks-on-Chip (WiNoCs) are seen as a scalable alternative to interconnect many-core architectures ensuring high bandwidth and low power consumption. The literature discusses the performance speedup achieved by WiNoCs compared to traditional wired NoCs. However, it does not indicate workload characteristics to exploit high-performance computing. The goal of this master's thesis is to evaluate and characterize parallel workloads for WiNoCs based on behavioral analysis and performance evaluation of NAS Parallel Benchmarks (NPB). The contribution is related to the workload characteristics and the development of WiNoCs simulation environment using the Network Simulator (NS-2). The architecture is based on UWB radio technology, 2D Mesh topology and XY routing protocol with multi-hop. The traffic simulations were set from execution traces of NPB applications on a cluster. The performance evaluation highlights two groups that represent: unicast collective communication (1:1 to N:1), and broadcast collective communication (1:N and N:N). The results show that the architecture supports high traffic of unicast packets since packet loss rates are less than 1% and no more than 1 millisecond latency. The broadcast communication can degrade architecture performance and scalability. Due to network flooding, the broadcast packet loss reaches about 15% while the latency reaches tens of seconds. It is possible to notice limitations in WiNoCs to support N:1 and simultaneous 1:1 communications, due to more than one packet to receive and radio interference, respectively. Synthetic workloads show that the addition of small time delay to send unicast packet is an alternative to reduce the lost packets. Therefore, workload characterization allows us to understand the demands of parallel applications and to identify constraints of WiNoC architectures. This way, it is possible to improve WiNoCs design.
Databáze: OpenAIRE
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