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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.55.2013.tde-29012014-105417
Document
Author
Full name
Maikon Adiles Fernandez Bueno
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2013
Supervisor
Committee
Marques, Eduardo (President)
Cardoso, João Manuel Paiva
Diniz, Pedro Nuno Cruz
Fernandes, Marcio Merino
Santana, Marcos José
Title in Portuguese
Co-projeto de hardware e software de um escalonador de processos para arquiteturas multicore heterogêneas baseadas em computação reconfigurável
Keywords in Portuguese
Computação reconfigurável
Escalonador
Multi-core
Multiprocessamento heterogêneo
Abstract in Portuguese
As arquiteturas multiprocessadas heterogêneas têm como objetivo principal a extração de maior desempenho da execução dos processos, por meio da utilização de núcleos apropriados às suas demandas. No entanto, a extração de maior desempenho é dependente de um mecanismo eficiente de escalonamento, capaz de identificar as demandas dos processos em tempo real e, a partir delas, designar o processador mais adequado, de acordo com seus recursos. Este trabalho tem como objetivo propor e implementar o modelo de um escalonador para arquiteturas multiprocessadas heterogêneas, baseado em software e hardware, aplicado ao sistema operacional Linux e ao processador SPARC Leon3, como prova de conceito. Nesse sentido, foram implementados monitores de desempenho dentro dos processadores, os quais identificam as demandas dos processos em tempo real. Para cada processo, sua demanda é projetada para os demais processadores da arquitetura e em seguida é realizado um balanceamento visando maximizar o desempenho total do sistema, distribuindo os processos entre processadores, de modo a diminuir o tempo total de processamento de todos os processos. O algoritmo de maximização Hungarian, utilizado no balanceamento do escalonador, foi desenvolvido em hardware, proporcionando paralelismo e maior desempenho na execução do algoritmo. O escalonador foi validado por meio da execução paralela de diversos benchmarks, resultando na diminuição dos tempos de execução em relação ao escalonador sem suporte à heterogeneidade
Title in English
Hardware and software co-design of a process scheduler for heterogeneous multicore architectures based on reconfigurable computing
Keywords in English
Heterogeneous multiprocessing
Multicore
Reconfigurable computing
Scheduler
Abstract in English
Heterogeneous multiprocessor architectures have as main objective the extraction of higher performance from processes through the use of appropriate cores to their demands. However, the extraction of higher performance is dependent on an efficient scheduling mechanism, able to identify in real-time the demands of processes and to designate the most appropriate processor according to their resources. This work aims at design and implementations of a model of a scheduler for heterogeneous multiprocessor architectures based on software and hardware, applied to the Linux operating system and the SPARC Leon3 processor as proof of concept. In this sense, performance monitors have been implemented within the processors, which in real-time identifies the demands of processes. For each process, its demand is projected for the other processors in the architecture and then it is performed a balancing to maximize the total system performance by distributing processes among processors. The Hungarian maximization algorithm, used in balancing scheduler was developed in hardware, providing greater parallelism and performance in the execution of the algorithm. The scheduler has been validated through the parallel execution of several benchmarks, resulting in decreased execution times compared to the scheduler without the heterogeneity support
 
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Publishing Date
2014-01-29
 
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