Asynchronous Abstract Machines: Anti-noise System Software for Many-core Processors
Asynchronous Abstract Machines: Anti-noise System Software for Many-core Processors
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异步抽象机：多核处理器的抗噪声系统软件
DOI：
10.1145/3322789.3328744
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
W. Schröder-Preikschat
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
S. Maier;T. Hönig;P. Wägemann;W. Schröder-Preikschat
今天的系统提供了越来越多的处理器核心，然而，通过将核心专用于特定任务来有效地运行它们的机会经常被错过。相反，混合工作负载由每个核心处理，这只会导致系统噪声（即干扰、调度开销）并产生低于标准的性能。因此，我们提出了一种基于异步抽象机的系统设计。AAM的特点是轻量级调度器，专用于具有共同特征（即共享代码和数据）的特定任务组。它为aam之间的高效交互提供了一个异步的、基于任务的接口。就像应用程序是由aam构建的一样，甚至操作系统本身也由aam组成，应用程序通过异步消息而不是同步系统调用与aam进行接口。一个专用的操作系统组件（它知道系统中的所有aam）负责根据aam当前的工作负载动态地、排他地将内核分配给aam。因此，内核很少在不同aam的异构工作负载之间切换。与此同时，同构任务之间的频繁切换成为AAM的快速本地操作，不涉及OS内核。在本文中，我们描述了现有操作系统的缺点，我们的新系统设计概念，以及我们的原型实现的评估结果。
Today's systems offer an increasing number of processor cores, however, the chance to operate them efficiently by dedicating cores to specific tasks is often missed. Instead, mixed workloads are processed by each core which leads to system noise (i.e., interferences, scheduling overheads) and yields subpar performance, only. We therefore propose a system design based on Asynchronous Abstract Machines (AAMs). An AAM features a light-weight scheduler and is dedicated to a specific group of tasks with common characteristics (i.e., shared code and data). It offers an asynchronous, task-based interface for efficient interaction between AAMs. Just like applications are built from AAMs, even the OS itself consists of AAMs that are interfaced by applications via asynchronous messages instead of synchronous system calls. A dedicated OS component, which is aware of all AAMs in the system, is responsible for dynamic and exclusive allocation of cores to AAMs depending on their current workload. Thus, cores rarely switch between heterogeneous workloads of different AAMs. And, at the same time, frequent switches between homogeneous tasks become fast, local operations of an AAM, which do not involve the OS kernel. In this paper, we describe shortcomings of existing operating systems, our new system design concept, and present evaluation results of our prototype implementation.
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