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Principes de base du multithreading : conception, performance et impact

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Dans cours

CS-307: Introduction to multiprocessor architecture

Multiprocessors are a core component in all types of computing infrastructure, from phones to datacenters. This course will build on the prerequisites of processor design and concurrency to introduce the essential technologies required to combine multiple ...

Description

Cette séance de cours couvre les bases du multithreading, y compris les raisons de l'utilisation de plusieurs threads, la façon de les concevoir et leur impact sur les performances. Il explore l'optimisation des modèles d'accès pour les GPU et la programmation CUDA, en se concentrant sur la parallélisation et l'optimisation des algorithmes. La séance de cours se penche sur les concepts de bulles de pipeline, les dangers structurels et les compromis impliqués dans le multithreading. Il traite de la mise en œuvre du multithreading à gros grains et à grains fins, ainsi que du multithreading simultané. La séance de cours se termine par un aperçu du multithreading dans les GPU, de l'allocation des ressources et de l'importance de maintenir une utilisation élevée du pipeline.

Enseignant·e

Babak Falsafi

Enseignement et PhD Doctorant·es actuel·les Yuanlong Li, Simla Burcu Harma, Shashwat Shrivastava, Alexandros Poupakis, Shanqing Lin, Ayan Chakraborty, Pooria Poorsarvi Tehrani, Ali Ansari A dirigé les thèses EPFL de Pejman Lotfi Kamran, Sotiria Fytraki, Dejan Novakovic, Stavros Volos, Djordje Jevdjic, Ilknur Cansu Kaynak, Yusuf Onur Koçberber, Javier Picorel Obando, Alexandros Daglis, Mario Paulo Drumond Lages De Oliveira, Arash Pourhabibi Zarandi, Mark Johnathon Sutherland, Siddharth Gupta, Ognjen Glamoc

Source officielle

Proximité ontologique

Génie informatique

Matériel informatique: Microprocesseur

Concepts associés (32)

Simultaneous multithreading

Le simultaneous multithreading (SMT) est une technique informatique datant des années 1960. Il s'agit d'une forme de multithreading, une technique qui consiste, comme le symmetric multiprocessing (SMP), à augmenter le TLP (thread level parallelism), c’est-à-dire le parallélisme des threads. Le SMT est le partage d'un cœur de processeur superscalaire (les pipelines, les unités de calcul et les caches) entre plusieurs threads.

Multithreading

thumb|Schéma d'un process multithread Un processeur est dit multithread s'il est capable d'exécuter efficacement plusieurs threads simultanément. Contrairement aux systèmes multiprocesseurs (tels les systèmes multi-cœur), les threads doivent partager les ressources d'un unique cœur : les unités de traitement, le cache processeur et le translation lookaside buffer ; certaines parties sont néanmoins dupliquées : chaque thread dispose de ses propres registres et de son propre pointeur d'instruction.

Temporal multithreading

Temporal multithreading is one of the two main forms of multithreading that can be implemented on computer processor hardware, the other being simultaneous multithreading. The distinguishing difference between the two forms is the maximum number of concurrent threads that can execute in any given pipeline stage in a given cycle. In temporal multithreading the number is one, while in simultaneous multithreading the number is greater than one. Some authors use the term super-threading synonymously.

Pipeline (architecture des processeurs)

330px|droite|Plan d'un pipeline générique à trois étapes En microarchitecture, un pipeline (ou chaîne de traitement), est l'élément d'un processeur dans lequel l'exécution des instructions est découpée en plusieurs étapes. Le premier ordinateur à utiliser cette technique est l'IBM Stretch, conçu en 1961. Avec un pipeline, le processeur peut commencer à exécuter une nouvelle instruction sans attendre que la précédente soit terminée. Chacune des étapes d’un pipeline est appelé étage.

Thread (informatique)

thumb|Un processus avec deux threads. Un thread ou fil (traduction normalisés par ISO/CEI 2382-7:2000 (autres appellations connues : processus léger, fil d'exécution, fil d'instruction, processus allégé, exétron, tâche, voire unité d'exécution ou unité de traitement) est similaire à un processus car tous deux représentent l'exécution d'un ensemble d'instructions du langage machine d'un processeur. Du point de vue de l'utilisateur, ces exécutions semblent se dérouler en parallèle.

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Comprendre le multithreading simultané dans les processeurs modernes

Couvre le multithreading simultané, sa mise en œuvre et son impact sur les performances du processeur.

Processeurs multifilés

Couvre les bases des processeurs multifiltres, y compris la conception, l'impact sur la performance et l'utilisation des pipelines.

Multithreading : Utilisation des pipelines et impact sur les performances

Explore le multithreading dans l'architecture informatique, en se concentrant sur l'utilisation du pipeline et l'impact sur les performances dans diverses techniques, y compris le multithreading bloqué et à grain fin.

Planification dynamique dans les processeurs : amélioration de l'exécution des instructions

Couvre la planification dynamique dans les processeurs, en se concentrant sur l'exécution dans le désordre et la gestion efficace des dépendances d'instructions.

GPU : Multithreading et architecture

Explore l'architecture des GPU, le multithreading et leur rôle dans l'apprentissage automatique, en discutant des limites et des tendances futures.

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