Informática

Hardware substitui software e dobra velocidade de processadores

Hardware substitui software para acelerar processadores multinúcleos
Esquema do dispositivo CAF (Communication Acceleration Framework) - Estrutura de Aceleração da Comunicação Núcleo a Núcleo. [Imagem: Yipeng Wang et al. - 10.1145/2967938.2967954]

Divisão do trabalho

Pesquisadores da Intel e da Universidade do Estado da Carolina do Norte desenvolveram uma nova forma de acelerar significativamente a comunicação núcleo a núcleo dentro de um processador.

O avanço é baseado no hardware para coordenar a divisão do trabalho entre os núcleos.

Hoje, essa coordenação é feita por um processo em que cada núcleo envia e recebe comandos de software. Mas o tempo gasto para ler e executar o software reduz o desempenho do processador.

Esse problema tem ficado cada vez mais grave conforme cresce o número de núcleos - já existem protótipos de processadores com 1.000 núcleos, o que está fazendo com que esses chips virem verdadeiras mini-internets.

Processadores duas vezes mais rápidos

Yipeng Wang e seus colegas desenvolveram uma arquitetura que substitui as instruções de software por um hardware interno dedicado a coordenar a comunicação entre os núcleos, acelerando o processo.

"Esta abordagem, chamada 'estrutura de aceleração da comunicação núcleo a núcleo', melhora o desempenho da comunicação de duas a 12 vezes. Em outras palavras, os tempos de execução - do início ao fim - são duas vezes mais rápidos ou mais," garante o professor Yan Solihin, coordenador da equipe.

A chave para esta nova arquitetura é um dispositivo de gerenciamento de fila (QMD: Queue Management Device) que é montado dentro da própria rede do processador - um chip dentro do chip. O QMD executa funções computacionais simples mas suficientes para monitorar de forma eficaz os pedidos de comunicação entre os núcleos sem ter que depender de rotinas de software.

Mais aceleração

Os pesquisadores também constataram que, como o QMD pode executar computações básicas, ele pode ser usado agregar dados de vários núcleos, acelerando algumas funções computacionais em até 15%.

"Estamos agora focando no desenvolvimento de outros dispositivos internos no chip que possam acelerar outras computações multinúcleo," disse Solihin.

Bibliografia:

CAF: Core to Core Communication Acceleration Framework
Yipeng Wang, Ren Wang, Andrew Herdrich, James Tsai, Yan Solihin
PACT 16 Proceedings
Vol.: Pages 351-362
DOI: 10.1145/2967938.2967954




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