23 jul 2020
11:00 Defesa de Doutorado Integralmente a distância
Tema
Improving Hardware/Software Transactional Memory Codesign: A Phased-based and Over-Instrumentation Elimination Approach
Aluno
João Paulo Labegalini de Carvalho
Orientador / Docente
Guido Costa Souza de Araújo
Breve resumo
A época na qual computadores eram considerados artigos luxuosos demais para se ter em casa ou quando eram apenas grandes calculadoras já passou. Atualmente, ciência e engenharia da computação tem papel central nos avanços de diversas áreas de pesquisa. No entanto, atender a crescente demanda por desempenho ainda é um desafio para cientistas da computação, assim como para a indústria de computadores. Durante décadas a indústria de microprocessadores proveu contínuo aumento em desempenho a cada nova geração de processadores, seguindo a previsão de Moore baseada nas melhorias da tecnologia de semicondutores. Quando o limite na densidade de potência fornecida em semicondutores estava próximo de ser atingido, a mudança de máquinas mononucleo para multi-núcleo mostrou-se uma das melhorias mais significativas no desempenho de computadores modernos. Entretanto, mesmo com maior poder computacional, máquinas paralelas ainda são difíceis de serem adotadas devido aos desafios para desenvolver programas paralelos. A maioria dos modelos de programação paralelo requer programas que explicitamente usem os núcleos de processamento disponíveis. Todavia, para garantir resultados corretos, a necessária sincronização no acesso de recursos compartilhados mostrou-se ser um tarefa difícil e propensa a erros. Nessa direção, o modelo de programação denominado Memória Transacional (TM) propõe a simplificação na escrita de programas paralelos ao tornar a sincronização transparente para o programador. No modelo de TM o programador apenas deve se preocupar com o que deve ser sincronizado e não com a escrita de código de sincronização. Mesmo após um grande volume de resultados mostrando os benefícios e ganhos em desempenho em sistemas em software, hardware e híbridos, a adoção de TM ainda está restrita à aplicações de pesquisa. De fato, recentemente pesquisadores respeitados na área desistiram de apresentar a especificação técnica revisada ao comitê da linguagem C++ para incorporar TM como parte da linguagem. Após várias tentativas mal-sucedidas, os pesquisadores concluíram que não há dados suficientes para guiar as decisões de implementação baseadas na experiência de uso do modelo de TM. Somado a isso, sistema híbridos convencionais (HyTM) provaram-se limitados mesmo podendo executar transações em hardware e software simultaneamente. A classe de algoritmos baseados em fases (PhasedTM), antes dos resultados apresentados neste manuscrito, foram considerados alternativas inferiores aos sistemas HyTM. Nessa direção, esta tese apresenta duas contribuições na área de TM. Primeiramente, a tese constrói um caso sólido em favor de sistemas de TM baseados em fases. Segundamente, a tese apresenta um suporte estendido para TM no compilador Clang que permite a geração de código transacional eficiente de forma automática. Mais especificamente, esta tese apresenta resultados contradizendo a suposta inferioridade de sistemas baseados em fases em contraste com sistemas híbridos convencionais de TM. A tese também apresenta um novo mecanismo de anotação (TMElide) para omissão seletiva de barreiras transacionais que normalmente seriam inseridas desnecessariamente pelo compilador. A tese apresenta a anotação TMElide que estende o sistema de tipos na linguagem C/C++ e a incorporação de TM no compilador Clang/LLVM.
Banca examinadora
Titulares:
| Márcio Bastos Castro | INE/UFSC |
| Alexandro José Baldassin | DEMAC/UNESP |
| Márcio Machado Pereira | IC/UNICAMP |
| João Pedro Faria Mendonça Barreto | INESC-ID/Portugal |
| Guido Costa Souza de Araújo | IC/UNICAMP |
Suplentes:
| Lucas Francisco Wanner | IC/UNICAMP |
| Sandro Rigo | IC/UNICAMP |
| Hermes Senger | DC/UFSCAR |