Evaluation of heterogeneous CReAMS

Abstract

Arquiteturas reconfiguráveis são uma alternativa às clássicas organizações superescalares para explorar o paralelismo em nível de instruções em aplicações (ILP, do inglês Instruction Level Parallelism), enquanto que as organizações multinúcleos são a estratégia normalmente adotada para tirar proveito do paralelismo no nível de threads (TLP, do inglês Thread Level Parallelism). Este trabalho é baseado no CReAMS, um sistema reconfigurável que explora os benefícios de ambos o ILP – através de um array reconfigurável – e TLP – por multinúcleos. Contudo, o CReAMS foi inicialmente projetado como um sistema homogêneo, cujos núcleos são exatamente iguais, o que é uma estratégia ineficiente quando considerado que aplicações atuais possuem grande variação de carga entre suas threads. O objetivo deste trabalho é introduzir o conceito de CReAMS heterogêneo, uma versão cujos núcleos possuem recursos distintos. Mostraremos as motivações para usar um sistema heterogêneo ao invés de um homogêneo, especialmente no aspecto das aplicações atualmente executadas nos sistemas embarcados. Este trabalho propõe encontrar algumas configurações heterogêneas de CReAMS que ganhem, em desempenho, de versões homogêneas de mesma área. Mostraremos a metodologia usada para criar tais configurações, o processo de simulação e os resultados, os quais sugerem que sistemas heterogêneos baseados em CReAMS tem melhor performance que versões homogêneas quando as aplicações executadas possuem baixa distribuição de carga entre as threads ou alto potencial para exploração de ILP.

Reconfigurable architectures are an alternative for classic superscalar organizations to the exploitation of instruction level parallelism (ILP) on applications, while the multicore organizations are the most commonly used strategy to exploit thread level parallelism (TLP). This work is based on CReAMS, a multicore reconfigurable system that explores the advantages of both ILP – through a reconfigurable array – and TLP – through multicores. However, CReAMS was conceived as a homogeneous system, in which cores are exactly the same. This is an inefficient strategy when we consider current applications that have great variability through its threads. The main goal of this work is to introduce the concepts of heterogeneous CReAMS, a version in which cores have distinct resources. We will show the motivations for using a heterogeneous system over a homogeneous one, especially in the aspect of the current applications executed in the embedded systems. This work proposes to find some heterogeneous configurations of CReAMS that outperform a homogeneous configuration of same area. We will show the methodology for creating such configurations, the simulation processes and the results, which suggest that heterogeneous systems based on CReAMS have better performance than homogeneous versions when the executed applications have poor load balance between threads or have high potential for exploiting ILP.