Integración de simuladores de tecnologías de memoria avanzadas con GPGPU-Sim

Abstract

[ES] Los sistemas de computación heterogénea basados en un paradigma híbrido de computación escalar y vectorial son la apuesta actual como medio de alcanzar la computación a exaescala. El hardware encargado de los cálculos vectoriales es normalmente una GPU o unidad de procesamiento gráfico, y es objeto de una especial atención en el campo de la ingeniería de computadores. Entre las múltiples complejidades en el diseño de las GPU, el subsistema de memoria es un punto crítico y que concentra una gran parte de atención. Tanto para la propuesta de mejoras en este subsistema, o como para el diseño de nuevos subsistemas, las herramientas de simulación detallada aportan mayor velocidad y menores costes con respecto al diseño de prototipos funcionales. En este TFG se propone la integración de un simulador detallado de GPU, GPGPU-Sim, ampliamente utilizado para el modelado de GPU con tres simuladores de memoria principal diferentes. Se describen los aspectos de diseño e implementación para esta integración y se realizan varios experimentos demostrando las capacidades de la propuesta: i) permite la comparación de modelos de tecnologías de memoria entre diferentes simuladores, ii) permite modelar una amplia variedad de tecnologías de memoria, y iii) abre la posibilidad de realizar análisis que no es posible efectuar únicamente con GPGPU-Sim.

[EN] Heterogeneous computing systems based on a hybrid paradigm of scalar and vector computing are the current bet as a means of achieving exascale computing. The hardware in charge of vector calculations is usually a GPU (Graphics Processing Unit), and it is subject of special attention in computer engineering. Among the many complexities in the design of GPUs, the memory subsystem is a critical key and one that receives a large part of the attention. Both for the proposal of improvements in this subsystem, or for the design of new subsystems, detailed simulation tools provide greater speed and lower costs with respect to the design of functional prototypes. In this TFG, we propose the integration of a detailed and widely used GPU simulator, GPGPU-Sim, with three different main memory simulators. The design and implementation aspects for this integration are described, and several experiments are carried out demonstrating the capabilities of the proposal: i) it allows comparison of memory technology models between different simulators, ii) it allows a wide variety of memory technologies to be modelled, and iii) it opens up the ability to perform experimental analyses that are not possible with GPGPU-Sim alone

[CA] Els sistemes de computació heterogènia basats en un paradigma híbrid de computació escalar i vectorial són l’aposta actual com a mitjà d’aconseguir la computació a exaescala. El maquinari encarregat dels càlculs vectorials és normalment una GPU o unitat de processament gràfic, i és objecte d’una especial atenció en el camp de l’enginyeria de computadors. Entre les múltiples complexitats en el disseny de les GPU, el subsistema de memòria és un punt crític i que concentra una gran part d’atenció. Tant per a la proposta de millores en aquest subsistema, o com per al disseny de nous subsistemes, les eines de simulació detallada aporten major velocitat i menors costos respecte al disseny de prototips funcionals. En aquest TFG es proposa la integració d’un simulador detallat de GPU, GPGPUSim, àmpliament utilitzat per al modelatge de GPU amb tres simuladors de memòria principal diferents. Es descriuen els aspectes de disseny i implementació per a aquesta integració i es realitzen diversos experiments demostrant les capacitats de la proposta: i) permet la comparació de models de tecnologies de memòria entre diferents simuladors, ii) permet modelar una àmplia varietat de tecnologies de memòria, i iii) obri la possibilitat de realitzar anàlisi que no és possible efectuar únicament amb GPGPU-Sim.