Implementação de acelerador com arquitetura multi-núcleos ACQuA

Abstract

Uma das técnicas mais proeminentes para se obter desempenho computacional atualmente é mediante o uso de paralelismo, executar múltiplas tarefas simultaneamente em unidades de processamento distintas. Amplamente utilizada nos processadores multi-núcleo recentes, tais técnicas dependem, em sua grande maioria, do envolvimento direto de um desenvolvedor com mecanismos de sincronização, controle de seções críticas e a correta manipulação dos dados, o que pode aumentar os níveis de esforço e tempo necessários para produzir software e garantir seu perfeito funcionamento. Esse trabalho tem como objetivo, portanto, a descrição e implementação de um acelerador com a arquitetura ACQuA (Active Call Queue Architecture), que visa a exploração do paralelismo inerente a linguagens funcionais de maneira transparente ao programador, eliminando a necessidade de explicitar paralelismo e estruturas de sincronização. O acelerador desenvolvido se utiliza de estruturas e mecanismos presentes em hardware buscando minimizar overheads de despacho, comunicação e sincronização de chamadas de função independentes servindo, também, como instrumento de análise adicional da arquitetura proposta.

One of the most prominent techniques to increase processing power is parallelism, to execute multiple tasks simultaneously in distinct processing units. Widely used in recent multi-core processors, such techniques depend mostly on a developer’s direct engagement to synchronization mechanisms, critical section control and correct manipulation of data, this can increase the amount of time needed to produce software and guarantee its perfect working condition. This work’s focus, therefore, is to develop and implement a hardware accelerator of the ACQuA architecture (Active Call Queue Architecture), a novel architecture that aims to explore the inherent parallelism present in pure functional languages in a transparent manner, eliminating the need to explicit complex synchronization structures. The developed accelerator benefits from hardware structures and mechanisms to facilitate dispatch, communication and synchronization of independent function calls in order to minimize the overhead of these operations and also serves as a further analysis instrument to the proposed architecture.