面向新型PIM異構(gòu)系統(tǒng)的任務(wù)劃分與調(diào)度方法研究.pdf

1、隨著計(jì)算系統(tǒng)步入大數(shù)據(jù)時(shí)代，內(nèi)存計(jì)算(Processing in Memory，PIM)技術(shù)被認(rèn)為是緩解存儲(chǔ)墻效應(yīng)的革命性的新型架構(gòu)。PIM技術(shù)或稱之為近數(shù)據(jù)計(jì)算(Near Data Computing，NDC)技術(shù)的核心思想是將存儲(chǔ)部件和計(jì)算資源緊密耦合，以此消除內(nèi)存帶寬瓶頸的制約和處理器與內(nèi)存之間傳遞數(shù)據(jù)引起的開銷。包含PIM結(jié)構(gòu)與主處理器的系統(tǒng)是一種新型的異構(gòu)并行計(jì)算架構(gòu)，近年來(lái)研究人員不斷提出結(jié)合新型存儲(chǔ)或三維集成技術(shù)的PIM結(jié)

2、構(gòu)，但對(duì)于適用于該類新型異構(gòu)平臺(tái)的通用任務(wù)調(diào)度方法，尚缺乏研究與探討。
　　針對(duì)已有的定制化PIM結(jié)構(gòu)存在的硬件冗余與非通用性的局限性，本文基于任務(wù)圖分析的方法提出了一個(gè)形式化的模型來(lái)量化PIM+CPU異構(gòu)并行計(jì)算架構(gòu)的性能和能耗，并且首次提出了一個(gè)針對(duì)該架構(gòu)的應(yīng)用劃分與映射框架。在該框架中，一個(gè)應(yīng)用被劃分為子任務(wù)的集合，并依據(jù)提出的執(zhí)行單元映射算法PEFT（PIM-oriented Earliest-Finish-Time），將

3、各子任務(wù)調(diào)度到合適的執(zhí)行單元(CPU或PIM)，使處理器與PIM結(jié)構(gòu)并行地執(zhí)行各子任務(wù)，以此最大化引入PIM機(jī)制帶來(lái)的性能提升。PEFT算法在產(chǎn)生最優(yōu)的子任務(wù)調(diào)度順序基礎(chǔ)上，為每個(gè)子任務(wù)選擇可以獲得最小完成時(shí)間的處理單元。評(píng)估時(shí)選取數(shù)據(jù)密集型的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用作為測(cè)試集，并且一款真正的3D DRAM產(chǎn)品HMC-2.0被用作內(nèi)存實(shí)體進(jìn)行評(píng)估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明我們提出的應(yīng)用劃分與映射框架對(duì)比傳統(tǒng)的計(jì)算架構(gòu)，平均可以降低46％的應(yīng)用執(zhí)行時(shí)間，從而顯著