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it - Information Technology

Methods and Applications of Informatics and Information Technology

Editor-in-Chief: Conrad, Stefan

Online
ISSN
2196-7032
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Volume 50, Issue 5

Issues

Design Aspects of Self-Organizing Heterogeneous Multi-Core Architectures
Entwurfsaspekte selbstorganisierender, heterogener Multicore-Architekturen

Rainer Buchty / Wolfgang Karl
  • 1 Universität Karlsruhe (TH), Institut für Rechnerentwurf und Fehlertoleranz, Karlsruhe, Deutschland
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Published Online: 2009-09-25 | DOI: https://doi.org/10.1524/itit.2008.0498

Abstract

Already today we face architectures featuring up to several hundreds of processors, being able to manage several thousand concurrent threads. Future architectures, however, will not only see an increase in parallelism but also feature an increase in heterogeneity and reconfigurability. Judging from current production and prototype architectures, we also see that such systems will be tiled, i. e., individual cores with local memory interconnected through some means of on-chip communication. Current discussions show that existing approaches to application mapping, parallelization, data locality optimization, and system management do not match these upcoming architectures well, thus rather hampering than harnessing the power of future systems. We will therefore outline the requirements of upcoming architectures and demonstrate how self-organization, including bio-inspired, techniques may help to manage system complexity. Key to these techniques is a sophisticated decentralized, hierarchical monitoring approach suitable for sustained real-time monitoring and event correlation for current and future high-performance architectures.

Zusammenfassung

Bereits heute existieren Architekturen mit mehreren hundert Prozessoren und der Fähigkeit, etliche tausend parallele Threads zu verarbeiten. Zukünftige Architekturen werden nicht nur eine weitere Zunahme dieses Parallelismus aufweisen, sondern in zunehmendem Maße auch von Heterogenität und Rekonfigurierbarkeit geprägt sein. Ausgehend von existierenden kommerziellen und prototypischen Architekturen ist zu erwarten, dass derartige zukünftige Systeme eine kachelartige Struktur aufweisen, d. h. aus einzelnen Kernen mit zugeordneten Lokalspeichern bestehen, welche untereinander durch On-Chip-Verbindungsnetzwerke verbunden sind. Wie aktuelle Diskussionen verdeutlichen, sind existierende Ansätze zur Abbildung von Anwendungen auf Architekturen, zur Parallelisierung, Datenlokalitätsoptimierung und Systemverwaltung für derartige zukünftige Architekturen nur bedingt geeignet und führen eher zu einer Behinderung denn vollen Ausschöpfung des Potentials derartiger Systeme. Unser Ziel ist daher, die Erfordernisse solcher Architekturen darzulegen und die Möglichkeiten der Selbstorganisation einschließlich bio-inspirierter Techniken zur Handhabung von Systemkomplexität aufzuzeigen. Derartige Techniken erfordern ein leistungsfähiges, dezentralisiertes, aber hierarchisches Monitorkonzept, welches in der Lage ist, die für heute wie zukünftige Hochleistungsarchitekturen benötigte konstante Echtzeitüberwachung und Ereigniskorrelation sicherzustellen.

Keywords: computing systems organization; general modeling; computer architecture

About the article

* Correspondence address: Universität Karlsruhe (TH), Institute of Computer Science and Engineering, Zirkel, 2, 76131 Karlsruhe, Deutschland,


Published Online: 2009-09-25

Published in Print: 2008-09-01


Citation Information: it - Information Technology, Volume 50, Issue 5, Pages 293–299, ISSN (Online) 2196-7032, ISSN (Print) 1611-2776, DOI: https://doi.org/10.1524/itit.2008.0498.

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