Invasive Tightly Coupled Processor Arrays

این کتاب معماری‌های جدید رایانه‌ای موازی (MPSoC) را معرفی می‌کند که آرایه‌های پردازشگر جفت شده تهاجمی نامیده می‌شوند. استراتژی‌ها، طرح‌های معماری و رابط‌های برنامه‌نویسی را برای TCPA‌های تهاجمی پیشنهاد می‌کند که به برنامه‌های حلقه‌ای با الزامات سخت‌گیرانه یا تضمین‌هایی از کیفیت‌های اجرایی غیرعملکردی مانند عملکرد، مصرف انرژی و قابلیت اطمینان حمله و متعاقباً اجرا می‌شوند. برای اولین بار، چنین معماری آرایه پردازنده قابل تنظیم متشکل از عناصر پردازش VLIW به صورت محلی به هم پیوسته می تواند توسط برنامه ها، به طور کامل یا جزئی، با استفاده از اصل محاسبات تهاجمی ادعا شود. TCPAهای تهاجمی با اجتناب از هرگونه دسترسی به حافظه جهانی مانند GPUها، کارایی انرژی بی‌سابقه‌ای را برای اجرای موازی برنامه‌های حلقه تودرتو فراهم می‌کنند و حتی ممکن است از حلقه‌هایی با وابستگی‌های پیچیده مانند وابستگی‌های حامل حلقه پشتیبانی کنند که قابل اجرای موازی روی GPU نیستند. برای این منظور، کتاب استراتژی‌های تهاجم متفاوتی را برای ادعای تعداد دلخواه از عناصر پردازش (PEs) یا منطقه در یک TCPA منحصراً برای یک برنامه با توجه به الزامات عملکرد پیشنهاد می‌کند. این نه تنها مدل‌هایی را برای اجرای استراتژی‌های تهاجم در سخت‌افزار ارائه می‌کند، بلکه دو نوع طراحی مجزا را برای اجزای سخت‌افزار اختصاصی برای پشتیبانی از کنترل تهاجم در TCPA پیشنهاد می‌کند.

This book introduces new massively parallel computer (MPSoC) architectures called invasive tightly coupled processor arrays. It proposes strategies, architecture designs, and programming interfaces for invasive TCPAs that allow invading and subsequently executing loop programs with strict requirements or guarantees of non-functional execution qualities such as performance, power consumption, and reliability. For the first time, such a configurable processor array architecture consisting of locally interconnected VLIW processing elements can be claimed by programs, either in full or in part, using the principle of invasive computing. Invasive TCPAs provide unprecedented energy efficiency for the parallel execution of nested loop programs by avoiding any global memory access such as GPUs and may even support loops with complex dependencies such as loop-carried dependencies that are not amenable to parallel execution on GPUs. For this purpose, the book proposes different invasion strategies for claiming a desired number of processing elements (PEs) or region within a TCPA exclusively for an application according to performance requirements. It not only presents models for implementing invasion strategies in hardware, but also proposes two distinct design flavors for dedicated hardware components to support invasion control on TCPAs.