Υλοποίηση τεχνικών διαχείρισης του ρολογιού με στόχο την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας σε πολυνηματικούς και πολυπύρηνους ενσωματωμένους επεξεργαστές γραφικών
Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και υλοποίηση δυναμικών τεχνικών διαχείρισης του ρολογιού και της τάσης λειτουργίας σε ενσωματωμένους επεξεργαστές γραφικών με μεγάλο αριθμό νημάτων. Ο μεγάλος αριθμός νημάτων αποτελεί ουσιαστικά έναν τρόπο απόκρυψης των μεγάλων χρόνων προσπέλαση...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10246 |
| id |
nemertes-10889-10246 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Δυναμική διαχείρηση ρολογιού και τάσης Ενσωματωμένοι επεξεργαστές γραφικών Νήματα Ποληνηματικό και πολυπύρηνο σύστημα Χαμηλή κατανάλωση Dynamic management of the clock and voltage Integrated graphics processors Threads Multicore and Multithreaded system Low Power 004.6 |
| spellingShingle |
Δυναμική διαχείρηση ρολογιού και τάσης Ενσωματωμένοι επεξεργαστές γραφικών Νήματα Ποληνηματικό και πολυπύρηνο σύστημα Χαμηλή κατανάλωση Dynamic management of the clock and voltage Integrated graphics processors Threads Multicore and Multithreaded system Low Power 004.6 Κεϊβάνη, Ιωάννα Υλοποίηση τεχνικών διαχείρισης του ρολογιού με στόχο την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας σε πολυνηματικούς και πολυπύρηνους ενσωματωμένους επεξεργαστές γραφικών |
| description |
Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και υλοποίηση δυναμικών τεχνικών διαχείρισης του ρολογιού και της τάσης λειτουργίας σε ενσωματωμένους επεξεργαστές γραφικών με μεγάλο αριθμό νημάτων. Ο μεγάλος αριθμός νημάτων αποτελεί ουσιαστικά έναν τρόπο απόκρυψης των μεγάλων χρόνων προσπέλασης της κύριας μνήμης. Η αύξηση του αριθμού των νημάτων που μπορεί να υποστηρίξει ένας πυρήνας αφενός αυξάνει το υλικό, άρα και την κατανάλωση ισχύος που απαιτείται για τη διατήρησης της κατάστασης των νημάτων. Από την άλλη όμως αυξάνει σημαντικά τον ρυθμό απόδοσης (throughput), καθώς όταν ένα νήμα περιμένει δεδομένα από την κύρια μνήμη τότε αμέσως συνεχίζεται / ξεκινάει η εκτέλεση άλλου νήματος. Η σχεδίαση του συστήματος είναι τέτοια όπου το κόστος αλλαγής του ενεργού νήματος (context switching) να είναι μηδενικό. Δεδομένου ότι υπάρχει μεγάλος αριθμός πυρήνων και νημάτων, η σχεδίαση του core απλοποιείται στο ελάχιστο, αφού δεν απαιτούνται δομές, όπως branch predictors, out-of-order λογική, register renaming λογική και πολύπλοκοι cache pre-fetchers μηχανισμοί.
Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής, αρχικά θα μελετηθούν οι υπάρχουσες τεχνικές χαμηλής κατανάλωσης και θα γίνει παρουσίαση του επεξεργαστικού συστήματος που πρόκειται να παραμετροποιηθεί και να μελετηθεί. Στην συνέχεια θα κατασκευαστεί ένα μοντέλο εκτίμησης της κατανάλωσης ισχύος του επεξεργαστή γραφικών. Το τελικό βήμα είναι να αναπτυχτεί και να αξιολογηθεί μηχανισμός για την δυναμική διαχείριση του ρολογιού σε ένα πολυπύρηνο σύστημα βασιζόμενος στην αδράνεια των στοιχείων του (χρονικά διαστήματα που δεν παράγουν χρήσιμο έργο – idle cycles), στόχος του μηχανισμού είναι η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. |
| author2 |
Γκούτης, Κωνσταντίνος |
| author_facet |
Γκούτης, Κωνσταντίνος Κεϊβάνη, Ιωάννα |
| format |
Thesis |
| author |
Κεϊβάνη, Ιωάννα |
| author_sort |
Κεϊβάνη, Ιωάννα |
| title |
Υλοποίηση τεχνικών διαχείρισης του ρολογιού με στόχο την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας σε πολυνηματικούς και πολυπύρηνους ενσωματωμένους επεξεργαστές γραφικών |
| title_short |
Υλοποίηση τεχνικών διαχείρισης του ρολογιού με στόχο την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας σε πολυνηματικούς και πολυπύρηνους ενσωματωμένους επεξεργαστές γραφικών |
| title_full |
Υλοποίηση τεχνικών διαχείρισης του ρολογιού με στόχο την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας σε πολυνηματικούς και πολυπύρηνους ενσωματωμένους επεξεργαστές γραφικών |
| title_fullStr |
Υλοποίηση τεχνικών διαχείρισης του ρολογιού με στόχο την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας σε πολυνηματικούς και πολυπύρηνους ενσωματωμένους επεξεργαστές γραφικών |
| title_full_unstemmed |
Υλοποίηση τεχνικών διαχείρισης του ρολογιού με στόχο την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας σε πολυνηματικούς και πολυπύρηνους ενσωματωμένους επεξεργαστές γραφικών |
| title_sort |
υλοποίηση τεχνικών διαχείρισης του ρολογιού με στόχο την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας σε πολυνηματικούς και πολυπύρηνους ενσωματωμένους επεξεργαστές γραφικών |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10246 |
| work_keys_str_mv |
AT keïbanēiōanna ylopoiēsētechnikōndiacheirisēstourologioumestochotēnmeiōsētēskatanalōsēsenergeiassepolynēmatikouskaipolypyrēnousensōmatōmenousepexergastesgraphikōn AT keïbanēiōanna implementationofclockmanagementtechniquesinordertoreduceenergyconsumptioninmultithreadedandmulticoreembeddedgraphicsprocessors |
| _version_ |
1771297304595136512 |
| spelling |
nemertes-10889-102462022-09-05T20:30:07Z Υλοποίηση τεχνικών διαχείρισης του ρολογιού με στόχο την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας σε πολυνηματικούς και πολυπύρηνους ενσωματωμένους επεξεργαστές γραφικών Implementation of clock management techniques in order to reduce energy consumption in multithreaded and multicore embedded graphics processors Κεϊβάνη, Ιωάννα Γκούτης, Κωνσταντίνος Γκούτης, Κωνσταντίνος Θεοδωρίδης, Γεώργιος Νικολός, Δημήτριος Keibani, Ioanna Δυναμική διαχείρηση ρολογιού και τάσης Ενσωματωμένοι επεξεργαστές γραφικών Νήματα Ποληνηματικό και πολυπύρηνο σύστημα Χαμηλή κατανάλωση Dynamic management of the clock and voltage Integrated graphics processors Threads Multicore and Multithreaded system Low Power 004.6 Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και υλοποίηση δυναμικών τεχνικών διαχείρισης του ρολογιού και της τάσης λειτουργίας σε ενσωματωμένους επεξεργαστές γραφικών με μεγάλο αριθμό νημάτων. Ο μεγάλος αριθμός νημάτων αποτελεί ουσιαστικά έναν τρόπο απόκρυψης των μεγάλων χρόνων προσπέλασης της κύριας μνήμης. Η αύξηση του αριθμού των νημάτων που μπορεί να υποστηρίξει ένας πυρήνας αφενός αυξάνει το υλικό, άρα και την κατανάλωση ισχύος που απαιτείται για τη διατήρησης της κατάστασης των νημάτων. Από την άλλη όμως αυξάνει σημαντικά τον ρυθμό απόδοσης (throughput), καθώς όταν ένα νήμα περιμένει δεδομένα από την κύρια μνήμη τότε αμέσως συνεχίζεται / ξεκινάει η εκτέλεση άλλου νήματος. Η σχεδίαση του συστήματος είναι τέτοια όπου το κόστος αλλαγής του ενεργού νήματος (context switching) να είναι μηδενικό. Δεδομένου ότι υπάρχει μεγάλος αριθμός πυρήνων και νημάτων, η σχεδίαση του core απλοποιείται στο ελάχιστο, αφού δεν απαιτούνται δομές, όπως branch predictors, out-of-order λογική, register renaming λογική και πολύπλοκοι cache pre-fetchers μηχανισμοί. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής, αρχικά θα μελετηθούν οι υπάρχουσες τεχνικές χαμηλής κατανάλωσης και θα γίνει παρουσίαση του επεξεργαστικού συστήματος που πρόκειται να παραμετροποιηθεί και να μελετηθεί. Στην συνέχεια θα κατασκευαστεί ένα μοντέλο εκτίμησης της κατανάλωσης ισχύος του επεξεργαστή γραφικών. Το τελικό βήμα είναι να αναπτυχτεί και να αξιολογηθεί μηχανισμός για την δυναμική διαχείριση του ρολογιού σε ένα πολυπύρηνο σύστημα βασιζόμενος στην αδράνεια των στοιχείων του (χρονικά διαστήματα που δεν παράγουν χρήσιμο έργο – idle cycles), στόχος του μηχανισμού είναι η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. The aim of this thesis is to study and implement dynamic clock and voltage management techniques applied in embedded graphics processors with a large number of threads. The large number of threads is a way to mitigate the delays introduced by accessing main memory. On the one hand increasing the number of threads per core increases the total hardware area, therefore the power needed to sustain thread state is increased as well. On the other hand increasing the number of threads can increase the total system’s throughput by hiding the long delays when fetching data from the main memory. Each time a memory thread tries to access data, its execution is stopped and another thread is chosen to continue or start its execution. In this way no cycles are lost waiting for the main memory to respond. The system is designed in such a way that makes the cost of context switching zero. The large number of cores and threads per core inevitably dictates to simplify the core architecture to minimize functionality. This means that techniques such as branch prediction, out-or-order execution logic, register renaming and complicated cache pre-fetches are skipped. As part of this thesis, existing low-power techniques will be studied, also will be presented a new graphics processor, which will be set up and studied later on. Then we will build a GPU power consumption estimation model. The final step will be to develop and evaluate a mechanism for dynamic clock management οn a multicore system based on the idle cycles of its components (intervals where the components are idle) in order to reduce energy consumption. 2017-05-12T15:53:17Z 2017-05-12T15:53:17Z 2017-02-02 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10246 gr 0 application/pdf |
