10 fev 2022
09:00 Defesa de Doutorado integralmente a distância
Tema
Interfaces Software e Hardware para Memórias Aproximadas
Aluno
João Fabrício Filho
Orientador / Docente
Lucas Francisco Wanner
Breve resumo
Componentes de memória são sensíveis a variações de processo, tensão e temperatura e, para assegurar confiabilidade nos dados armazenados, seus fabricantes especificam os parâmetros de operação considerando o pior caso de projeto com uma margem de proteção. Memórias aproximadas ajustam os parâmetros para fora dessa margem de proteção, o que permite economia de energia ao custo de erros probabilísticos nos dados armazenados. Enquanto diversas aplicações toleram alguma imprecisão em seus resultados, não são todos os seus dados que toleram erros, e até dados resilientes os toleram até um limite. Erros não controlados podem produzir resultados com mais imprecisão do que o aceitável, o que os torna inúteis, ou até quebrar uma execução da aplicação inesperadamente por causa de erros em dados críticos.
Interfaces para acesso a dados controlam quais dados são expostos a erros, por meio da proteção a dados críticos, e quanto erro pode ser inserido para respeitar o limite de imprecisão dos resultados, por meio da configuração da memória aproximada. Esse controle depende da aplicação e do impacto do erro nos resultados da computação. Interfaces tipicamente fiam-se em anotações do programador, que mudam a aplicação, e métricas de domínio específico para identificar os dados suscetíveis a aproximações ou para configurar a quantidade de erros permitida. Contudo, anotações prejudicam a portabilidade e manutenção do código e métricas de domínio específico demandam algum conhecimento sobre o impacto do erro na aplicação. Por fim, o erro é um elemento dinâmico dependente de um cenário composto de variáveis do ambiente, como temperatura e processo de fabricação. Mecanismos de interfaces transparentes procuram, de forma automática, proteger dados críticos e controlar o erro no limite aceitável da aplicação, alterando a configuração de erro de acordo com as variáveis do ambiente.
Este trabalho propõe interfaces transparentes para o controle de aproximação de memória que melhoram a resiliência da execução e aumentam a eficiência energética. Analisamos a execução das aplicações quando elementos de dados são expostos a erros probabilísticos e encontramos dados críticos comuns a várias aplicações que causam quebras de execução.
Então, propusemos mecanismos de hardware e software para tratar esses dados e evitar quebras no intuito de gerar resultados úteis. Apresentamos proteções para endereçamento físico e virtual e investigamos o impacto do erro de diferentes posições na hierarquia de memória, além da exploração de alternativas para um sistema supervisor tratar execuções inválidas para recuperar os dados da aplicação. Finalmente, este trabalho relaciona o comportamento da execução das aplicações com sua tolerância a erros para configurar a memória aproximada de forma transparente. O comportamento é abstraído de estatísticas de execução mensuráveis que são correlacionadas com a configuração utilizando uma base de conhecimento de execuções de treinamento prévias.
Banca examinadora
Titulares:
| Lucas Francisco Wanner | IC/UNICAMP |
| Edson Borin | IC/UNICAMP |
| Sandro Rigo | IC/UNICAMP |
| Antonio Carlos Schneider Beck Filho | INF/UFRGS |
| Marco Antonio Zanata Alves | DInf/UFPR |
Suplentes:
| Ricardo Pannain | IC/UNICAMP |
| Luiz Fernando Bittencourt | IC/UNICAMP |
| Emílio de Camargo Francesquini | CMCC/UFABC |