Measuring and Controlling Multicore Contention in a RISC-V System-on-Chip

Abstract

[ES] Los procesadores multinúcleo empezaron una revolución en el cómputo moderno cuando fueron introducidos en el espacio de cómputo comercial y de consumidor. Estos procesadores multinúcleo presentaban un aumento significativo en consumo, eficiencia y rendimiento en un periodo de tiempo en el aumento de la frecuencia y el IPC del procesador parecía estar tocando techo. Sin embargo, en sistemas críticos, la introducción de los procesadores multinúcleo ha traído a la luz diferentes dificultades en el proceso de certificación. La principal área que dificulta la caracterización de los sistemas multicore en tiempo real es el uso de recursos compartidos, en específico, los buses compartidos.

En este trabajo proveeremos las herramientas necesarias para facilitar la caracterización de sistemas que hacen uso de buses compartidos en sistemas de criticidad mixta. En específico, combinamos las políticas desarrolladas para sistemas con buses con políticas de limitación de ancho de banda basadas en interferencia causada al núcleo principal. Con esta combinación de políticas podemos limitar el WCET de la tarea crítica en el sistema multinúcleo mientras que proveemos un "best effort" para permitir el progreso en los núcleos secundarios.

[CAT] Els processadors multinucli van començar una revolució en el còmput modern quan van ser introduïts en l’espai de còmput comercial i de consumidor. Aquests processadors multinucli presentaven un augment significatiu en consum, eficiència i rendiment en un període de temps en l’augment de la freqüència i l’IPC de l’processador semblava estar tocant sostre. No obstant això, en sistemes crítics, la introducció dels processadors multi- nucli ha portat a la llum diferents dificultats en el procés de certificació. La principal àrea que dificulta la caracterització dels sistemes multinucli en temps real és l’ús de recursos compartits, en específic, els busos compartits. En aquest treball proveirem les eines necessàries per facilitar la caracterització de sis- temes que fan ús de busos compartits en sistemes de criticitat mixta. En específic, combi- nem les polítiques desenvolupades per a sistemes amb busos amb polítiques de limitació d’ample de banda basades en interferència causada a el nucli principal. Amb aquesta combinació de polítiques podem limitar l’WCET de la tasca crítica en el sistema multinu- cli mentre que proveïm un "best effort"per permetre el progrés en els nuclis secundaris.

[EN] Multicore processors were a revolution when introduced into the commercial computing space, they presented great power efficiency and performance in a time where clock speeds and instruction level parallelism were plateauing. But, on safety critical systems, the introduction of multi-core processors has brought serious difficulties to the certification process. The main trouble spot for multicore characterization is the usage of shared resources, in specific, shared buses.

In this work, we provide tools to ease the characterization of shared bus mechanisms timing interference on critical and mixed criticality systems. In particular, we combine shared bus arbitration policies with rate limiting policies based on critical workload interference to bound the WCET of a critical workload on a multi-core system while doing a best effort to let secondary cores progress as much as possible.