Sistemas Distribuidos

PROYECTO FINAL DE MÁSTER, MÁSTER EN SOFTWARE LIBRE 2011

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Análisis de rendimiento de aplicaciones en sistemas multicore.
Hernández Barragán Esteban, Jorba Esteve Josep

Resumen—El rápido crecimiento del los sistemas multicore y los diversos enfoques que estos han tomado, permiten que procesos complejos que antes solo eran posibles de ejecutar en supercomputadores, hoy puedan serejecutados en soluciones de bajo coste también denominadas “hardware de comodidad”; Dichas soluciones pueden ser implementadas usando los procesadores de mayor demanda en el mercado de consumo masivo (Intel y AMD). Al escalar dichas soluciones a requerimientos de cálculo científico se hace indispensable contar con métodos para medir el rendimiento que los mismos ofrecen y la manera como los mismos secomportan ante diferentes cargas de trabajo. Debido a la gran cantidad de tipos de cargas existentes en el mercado, e incluso dentro de la computación científica, se hace necesario establecer medidas “típicas” que puedan servir como soporte en los procesos de evaluación y adquisición de soluciones, teniendo un alto grado de certeza de funcionamiento. En la presente investigación se propone un enfoquepráctico para dicha evaluación y se presentan los resultados de las pruebas ejecutadas sobre equipos de arquitecturas multicore AMD e Intel. Index Terms—Performance, OpenMP, Multicore, SMT, Benchmark,Multicore Programming.

openmp como librería para el desarrollo paralelo y recopilando información mediante el profiling ompp. II. TRABAJOS PREVIOS

I.

INTRODUCCIÓN

AS arquitecturas multicorehan tenido su mayor crecimiento en los últimos 2 años y las tendencias indican que se llegará a algún grado de convergencia entre sistemas Multicore y ManyCore [16]. El número de soluciones que poseen procesadores de tecnología x86 (AMD-x86, Intel-EMT64, IntelCore) en la lista top500.org del mes de Noviembre de 2010 corresponden a cerca del 90 % del total de soluciones listadas (Figura No. 6), locual indica un cambio de dirección hacia procesadores de consumo masivo con más de 4 cores por sockets (Figura No. 7). Esta tendencia hacia sistemas multicore requiere que dentro del desarrollo de aplicativos se tomen en cuenta nuevos elementos en el momento de medir los niveles de desempeño ofrecidos, especialmente aquellos que afectan de manera directa el trabajo de procesos en paralelo, ladistribución de cargas y la sincronización de datos entre los diferentes cores. Estos nuevos desafíos deben ser tenidos en cuenta desde el momento del análisis y diseño, evitando que los cuellos de botella impacten de manera negativa las soluciones productivas. En la evaluación de los sistemas multicore se debe prestar especial atención al tamaño y la jerarquía de los sistemas de caches, a losalgoritmos de coherencia entre ellos, la arquitectura de comunicación entre procesadores, memorias y elementos de entrada salida. El presente trabajo propone un modelo de evaluación de los sistemas multicore basados en arquitecturas x86, para aplicaciones que realizan calculo científico intensivo basados en matrices cuadradas o no, mostrando el incremento en desempeño cuando se usa

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Se han propuestometodologías y benchmark en los últimos dos años conducentes a determinar el grado de eficiencia en el uso y la distribución de los caches L1, L2 y L3. Hackenberg y Molka [2] enfocan su análisis en arquitecturas x86-64 evaluando los algoritmos usados en la coherencia de caches y las estrategias de reemplazo de información en los caches de nivel L2 y L3, los resultadosfueron obtenidos aplicandobenchmarks específicos de bajo nivel, encargados de mover datos entre la jerarquía de caches y algunos con la memoría principal. Carloza y Pajuelo [1], presentan una nueva metodología llamada FAME para medir el desempeño en procesadores multicore, generalizando cualquier tipo de carga; esta investigación se muestra que la evaluación de sistemas multicore dependiendo los elementos que se midan puede...