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Browsing by Author "Hsu Wei Chung"

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    GreenArmy：綠色微雲伺服系統晶片平台技術-子計畫三：綠絲:以創新的編譯方法和操作系統為基礎的綠雲軟體( I )
    (2011)
    徐慰中
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    Hsu Wei Chung
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    國立交通大學資訊工程學系（所）
    此子計畫目的在於提供綠色微雲伺服系統上的軟體開發工具和環境，以充分發揮該伺服系統的效能。在本項子計劃中，平行化編譯器、作業系統與虛擬機器監控器和程式執行時期的動態監管與優化系統是研發的主要項目。除了一般性平行化編譯, 我們的編譯器須支援程式註釋來提昇獨享型快取的使用。我們也利用助手緒作創新的運用, 以提供正確的預測為混合記憶體系統作有效率的資料預取和分頁替換。我們的執行時期動態監管與優化系統藉由執行時耗電和績效量測器的取樣來進行節能和提昇績效的優化。在系統虛擬化這一部份, 我們藉由分區安排進行高效率的處理器, 記憶體, 和輸出輸入的虛擬化
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    以圖型應用為主的用戶端多核心嵌入式系統---總計畫 (I)
    (2011)
    徐慰中
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    Hsu Wei Chung
    ;
    國立交通大學資訊工程學系（所）
    未來的行動裝置上，決勝點將在於是否有高品質的三維圖型輸出，高效能、低耗電和適應執行環境的能力。而未來高階的行動裝置系統架構上將有數個同質多核心的CPU，搭配GPU，同時CPU本身會支援一些SIMD指令集。所以在三維圖型的處理上可以有很多不同的做法。以混合CPU/GPU來進行進階全域照明的繪圖法(結合光線追蹤與傳統rendering的優點)，不但提高圖形品質而且較容易依系統執行時的效能，網路頻寬，耗電，供電情況作圖形輸出品質和耗電的調整。在這方法上，以光線追蹤為基礎的計算可利用同質多核心的MIMD特性，而需要預先計算rasterization則交由GPU處理，或是為省電考量, 甚至可以交由CPU利用SIMD指令再配上MIMD來處理。本計劃以高品質，高適應性的三維繪圖應用為基礎, 透過垂直整合將a)創新的智慧性繪圖方法，b) 先進的耗電量測、監管、控制和優化方法，c)支援同質/異質多核心的靜態與動態編譯方法, 以及d) 可程式化的三維圖型處理器, 建立在一用戶端多核心嵌入式系統上。我們也提供高效率的系統模擬，來驗證評估上述四者垂直整合相互呼應的成效。此研究成果希望能配合台灣心(Taiwan core)計畫開發, 為國內未來嵌入式系統的發展鋪路.
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    以圖形應用為主的用戶端多核心嵌入式系統---子計畫三：用戶端多核心嵌入式系統程式發展工具與系統模擬 (I)
    (2011)
    徐慰中
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    Hsu Wei Chung
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    國立交通大學資訊工程學系（所）
    未來的行動裝置上, 決勝點將在於是否有高品質的三維圖型輸出, 高效能, 低耗電, 和適應執行環境的能力. 而未來高階的行動裝置系統架構上將有數個同質多核心的CPU, 搭配GPU, 同時CPU本身會支援一些SIMD指令集. 所以在三維圖型的處理上可以有很多不同的做法. 以混合CPU/GPU來進行進階全域照明的繪圖法(結合光線追蹤與傳統rendering的優點),不但提高圖形品質而且較容易依系統執行時的效能, 網頻, 耗電, 供電情況作調整. 在這方法上,以光線追蹤為基礎的計算可利用同質多核心的MIMD特性, 而需要預先計算rasterization則交由GPU處理, 或是為省電計, 甚至可以交由CPU利用SIMD指令再配上MIMD來處理. 為了支援這一類的三維繪圖法的架構, 本計畫提供系統軟體開發工具和系統模擬，以充分發揮這一新系統架構所帶來的助益和效能. 平行化編譯器(包括同質多核心和異質多核心),執行時的動態管理優化系統, 和系統模擬器是本計劃中需要研究開發最主要的工具, 這些工具擔負起銜接圖型應用程式, 效能與耗能評估與管理的工作
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    多核心系統上動態優化及耗電管理的研究
    (2010)
    徐慰中
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    Hsu Wei Chung
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    國立交通大學資訊工程學系（所）
    多核心多執行緒的處理器己是市場主流. 這些處理器除了核心與核心溝通快速, 同步便捷之外, 還有一個特性, 就是資源共享. 譬如說數個核心可以共用一個L3快取記憶體. 其他許多較昂貴的芯片內資源, 也都可以讓多個核心來共用. 資源共享, 提昇了多核心處理器的功效, 也提供了許多最佳化的新機會. 舉例來說, 利用幫手緒(Helper Thread) 或是投機緒(Speculative Thread) 可以將所需使用的資料提早拿進共用的快取記憶體, 有效地減少資料獲取所花費的時間. 然而這些新的優化機會和因為資源共享而造成的資源競爭,使得傳統的編譯器優化束手縛腳, 難以使力. 因為在芯片上的資源競爭, 通常是動態的. 編譯器所預估的情形也許在執行時己大不相同, 所以在多核心多執行緒的處理器上,許多優化應該配合實際執行時的情況來決定該如何進行. 如何有效地善用多核心多執行緒芯片上的資源, 是系統研究上一大挑戰. 這需要硬體, 作業系統, 編譯器, 多方面的配合. 從程式碼優化這角度來看, 我們計劃延伸過去數年設計開發的動態優化系統ADORE來因應多核心多執行緒處理器上優化的挑戰. ADORE原本是設計開發在Intel Itanium系列機器上. 後來應Sun Microsystem要求, 被移植到SPARC平台的UltraSparc IV+上. UltraSparc IV+是早期的多核心處理器. ADORE/SPARC可以自動在程式執行時生成幫手緒(Helper Thread), 而幫手緒可在另一個核心上執行, 替主緒(Main Thread) 預先將需要的資料拿進共用的快取記憶體. 在Itanium 和SPARC這兩個商業平台上, ADORE動態優化都能呈現明顯的功能增進. 為了可以對付更多在多核心多執行緒處理器上的應用程式(如OpenMP, MPI 一類), 我們更進一步設計與實作了COBRA系統, 對執行程式中每一個緒進行監督觀測. 依照整體系統的資源使用情況, 搭配每一緒的執行資料來擬定最有效的功能優化或省電策略. 以單核心的動態優化系統ADORE為基礎, 以多核心平台上的COBRA為輔助, 我們計劃進行在多核心多執行緒處理器上對可調適監測, 動態執行狀況收錄, 和程式碼動態優化的研究. 特別值得注意的項目包括(A) 如何使原本在單核心上的應用程式在多核心環境下獲利, (B) 如何使原本己多緒化的應用程式能在新的多核心環境下充分發揮, (C) 如何從計算機架構, 編譯器, 虛擬機器, 各方面來支援在多核心多執行緒處理器上更有效, 更可靠的動態優化管理系統
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    多核心系統上動態優化及耗電管理的研究
    (2010)
    徐慰中
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    Hsu Wei Chung
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    國立交通大學資訊工程學系（所）
    多核心多執行緒的處理器己是市場主流. 這些處理器除了核心與核心溝通快速, 同步便捷之外, 還有一個特性, 就是資源共享. 譬如說數個核心可以共用一個L3快取記憶體. 其他許多較昂貴的芯片內資源, 也都可以讓多個核心來共用. 資源共享, 提昇了多核心處理器的功效, 也提供了許多最佳化的新機會. 舉例來說, 利用幫手緒(Helper Thread) 或是投機緒(Speculative Thread) 可以將所需使用的資料提早拿進共用的快取記憶體, 有效地減少資料獲取所花費的時間. 然而這些新的優化機會和因為資源共享而造成的資源競爭,使得傳統的編譯器優化束手縛腳, 難以使力. 因為在芯片上的資源競爭, 通常是動態的. 編譯器所預估的情形也許在執行時己大不相同, 所以在多核心多執行緒的處理器上,許多優化應該配合實際執行時的情況來決定該如何進行. 如何有效地善用多核心多執行緒芯片上的資源, 是系統研究上一大挑戰. 這需要硬體, 作業系統, 編譯器, 多方面的配合. 從程式碼優化這角度來看, 我們計劃延伸過去數年設計開發的動態優化系統ADORE來因應多核心多執行緒處理器上優化的挑戰. ADORE原本是設計開發在Intel Itanium系列機器上. 後來應Sun Microsystem要求, 被移植到SPARC平台的UltraSparc IV+上. UltraSparc IV+是早期的多核心處理器. ADORE/SPARC可以自動在程式執行時生成幫手緒(Helper Thread), 而幫手緒可在另一個核心上執行, 替主緒(Main Thread) 預先將需要的資料拿進共用的快取記憶體. 在Itanium 和SPARC這兩個商業平台上, ADORE動態優化都能呈現明顯的功能增進. 為了可以對付更多在多核心多執行緒處理器上的應用程式(如OpenMP, MPI 一類), 我們更進一步設計與實作了COBRA系統, 對執行程式中每一個緒進行監督觀測. 依照整體系統的資源使用情況, 搭配每一緒的執行資料來擬定最有效的功能優化或省電策略. 以單核心的動態優化系統ADORE為基礎, 以多核心平台上的COBRA為輔助, 我們計劃進行在多核心多執行緒處理器上對可調適監測, 動態執行狀況收錄, 和程式碼動態優化的研究. 特別值得注意的項目包括(A) 如何使原本在單核心上的應用程式在多核心環境下獲利, (B) 如何使原本己多緒化的應用程式能在新的多核心環境下充分發揮, (C) 如何從計算機架構, 編譯器, 虛擬機器, 各方面來支援在多核心多執行緒處理器上更有效, 更可靠的動態優化管理系統