Support matriel lexcution MultiThreads pour le processeur MIPS R3000 : Microarchitecture et caractri

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Support matériel à lexécution Multi-Threads pour
le processeur MIPS R3000 Micro-architecture et
caractérisation
Boris Boutillier - Laurent Mortiez Alain Greiner
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Plan

• Introduction
• Principe du multi-contextes
• Micro-Architecture
• Environnement de simulation
• Premiers résultats
• Conclusion

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Introduction

• Dans les systèmes sur puces actuels les
  contraintes sur les communications ont pour
  conséquence une augmentation de la latence des
  accès mémoires.
• Pour améliorer lutilisation des processeurs on a
  étudié le potentiel dune architecture
  multi-contextes

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Principe du multi-contextes

• En cas de MISS, on fait basculer le processeur
  d un contexte vers un autre, sans intervention
  du logiciel .
• Ce processeur à N contextes se comporte au
  niveau du système d exploitation comme N
  processeurs distincts .
• Conséquences sur l architecture
• Sauvegarde de l état complet de chacun des
  contextes à l intérieur même du processeur
• Utilisation de caches non-bloquants à requêtes
  multiples
• Ajout d un module de sélection du contexte actif

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Principe du multi-contextes (2)
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Etats dun contexte

• Chaque contexte peut être dans lun des trois
  états suivants
• Actif c est lui qui utilise les
  ressources du processeur
• (il y en a quun seul par processeur)
• Eligible contexte qui est prêt à être activé
• Bloqué contexte en attente de retour d une
  requête.

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Exemple de chronogramme
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Détail de notre architecture
Notre architecture est développée autour dun
MIPS R3000

• L interface VCI permet de se connecter sur
  divers réseaux d interconnexion
• Bus PI, Bus Amba , Réseau à commutations de
  paquets ( SPIN )

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Environnement de simulation

• On veut déterminer le potentiel de notre
  architecture multi-contextes dans différents
  environnements
• - nombre de contextes et de processeurs
• - type de réseau d interconnexion
• - taille des caches
• Description des composants sous forme de modèle
  en C pour la simulation sous SystèmeC ou Cass.
• Utilisation d un système d exploitation
  multi-threads, multi-processeurs pour MIPS R3000
  Mutek

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Lapplication Mjpeg

• 8 tâches dont 2 sont gérées matériellement par 2
  co-processeurs (TG, RAMDAC)
• En moyenne que 2,5 tâches actives

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Premiers résultats

• Gain supérieur à 40 avec 2 contextes sur SPIN
• Gain d environ 30 sur un bus à faible latence
  ( Pibus )

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Conclusion

• Construction d une plateforme
  d expérimentation efficace avec le simulateur
  Cass et le système d exploitation Mutek.
• Les premiers résultats confirment le potentiel
  de l architecture multi-contextes, en
  particulier dans le cas dun réseau à grande
  latence.
• De nouvelles expérimentations doivent être
  entreprises avec des applications plus complexes.

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Support matériel à lexécution Multi-Threads pour
le processeur MIPS R3000 Micro-architecture et
caractérisation
Boris Boutillier - Laurent Mortiez Alain Greiner
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Le cache instruction