Regulación de la prebúsqueda considerando el ancho de banda de memoria en el IBM Power8

Abstract

[ES] Hoy en día, los procesadores implementan una serie de prefetchers a lo largo de la jerarquía de caché del procesador con el objetivo de reducir u ocultar la latencia de los accesos a memoria y, con ello, mejorar las prestaciones del sistema. Puesto que estos prefetchers poseen una alta complejidad y su configuración afecta notablemente las prestaciones del sistema, es importante realizar una óptima gestión de estos recursos. En este trabajo se realiza un estudio del impacto de las diferentes configuraciones del prefetcher del IBM POWER8 en las prestaciones de las aplicaciones (benchmarks). El estudio presenta una caracterización de las prestaciones alcanzadas por las aplicaciones en función del ancho de banda de memoria principal consumido. La caracterización cubre tanto la ejecución en solitario de cada una de las aplicaciones como la ejecución concurrente con otras aplicaciones, donde se generan escenarios de alta contención de ancho de banda de memoria principal. Basándonos en los resultados del estudio, se ha propuesto Bandwidth-Aware Prefetcher Configuration (BAPC). Se trata de una estrategia de prebúsqueda que elige la configuración óptima del prefetcher para cada aplicación en ejecución multinúcleo. El objetivo perseguido es realizar una mejor gestión del ancho de banda del sistema, y repartirlo de la manera más adecuada, para mejorar sus prestaciones globales. Los resultados son realmente esperanzadores y se consiguen mejorar las prestaciones en alrededor de un 70 % en algunas aplicaciones y en un 30 % de media en las aplicaciones estudiadas

[CA] Hui en dia, els processadors actuals implementen una sèrie de prefetchers al llarg de la seua jerarquia de caché del processador amb l’objectiu de reduir o ocultar la latència dels accessos a memòria i, amb això, millorar les prestacions del sistema. Pel fet que aquests prefetchers tenen una alta complexitat i la seua configuració altera les prestacions del sistema, és important fer una òptima gestió d’aquests. En aquest treball s’ha realitzat un estudi de l’impacte de les diferents configuracions del prefetcher del IBM POWER8 en l’execució de certes aplicacions (benchmarks). L’estudi presenta una caracterització de les prestacions en funció de l’ample de banda de memòria principal consumit. La caracterització s’ha realitzat tant en una execució en solitari com en execució concurrent amb altres aplicacions, on es genera situacions d’alta contenció d’amplada de banda de memòria principal. Basant-nos en els resultats de l’estudi, s’ha proposat Bandwidth-Aware Prefetcher Configuration (BAPC). Es tracta d’una estratègia de prebúsqueda que tria una configuració òptima del prefetcher per a cada aplicació en execució multinucli. L’objectiu perseguit és fer un millor ús de l’ample de banda del sistema, i repartir-ho d’una forma més adequada, per a millorar les seues prestacions globals. Els resultats són realment esperançadors i mostren beneficis en les prestacions de fins a un 70 % en algunes aplicacions i d’un 30 % de mitja en les aplicacions estudiades

[EN] Nowadays current processors implements a range of prefetchers along its processor memory cache hierarchy with the aim of decreasing or hiding the memory accesses lantency and consecuently increasing the system’s performance. Due to the complexity of those prefetchers and because their configuration alters the system’s performance, it is crucial to make an optimal management of them. Therefore, in this work a study of the impact of the diferent prefetch configurations in the IBM POWER8 on several aplications (benchmarks) has been carried out. This study shows a characterization of the reached performance of the aplications depending on main memory bandwidth consumption. The characterization covers not only isolated execution but also concurrent execution with other aplications, where a high memory bandwidth contention is present. Based on the results of this study, we proposed BandwidthAware Prefetcher Configuration (BAPC). It is a prefetch strategy that determines the optimal prefetcher configuration for each aplication in multicore execution. The aim of this strategy is to make a better use of the system bandwith and also its appropriate ditribution. The encouraging results show that the performance of some aplications is increased up to 70 % and 30 % in average with the studied aplications