SHF: Small: Automatic Generation of Cache Coherent Memory Systems for Multicore Processors
SHF:小型:自动生成多核处理器的缓存一致性内存系统
基本信息
- 批准号:2002737
- 负责人:
- 金额:$ 40万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-07-01 至 2024-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Today’s computer processors are called multicore processors, because they have multiple processor cores in them, all of which can be working simultaneously on computational tasks. These cores share data with each other using a communication protocol called cache coherence, which ensures that the data used by these cores is up-to-date and correct. Cache coherence protocols are notoriously complicated and difficult to design, and they are at least as difficult to then verify as being correct in all situations. Because of their complexity, coherence protocols take a large and disproportionate share of the design and verification resources when the computer industry creates a new processor. Furthermore, the difficulty of designing coherence protocols is increasing as processor cores scale up in variety and number on a single chip. This project is developing a novel tool that enables computer architects to quickly and easily design high-performance coherence protocols that are provably correct. The tool has the potential to radically change the way that protocols are designed, in both industry and academia, and thus make processor design faster, cheaper, and more reliable. Through an outreach program and a research fellowship program for undergraduates, the project will benefit from the contributions of women, under-represented populations, and undergraduate researchers.As processor designs change--with the addition of more cores or different types of cores, or with different expected communication patterns--there are incentives to create new coherence protocols to suit these changes. Even if a new protocol is not a radical departure from previous protocols, designing it and validating it are arduous, bug-prone processes.This project is developing a novel tool, called ProtoGen+, for automating the design of verifiable cache coherence protocols. The architects need only provide simplified protocol designs that omit complexity like hierarchy and concurrent communications. The tool takes those simplified protocol designs and automatically generates the high-performance versions of those protocols, thus hiding the complexity from the architects. ProtoGen+ then outputs the complicated, concurrent protocol. ProtoGen+ greatly reduces design and verification effort and minimizes the number of design bugs. ProtoGen+ accommodates a wide range of protocols, including those with hierarchy and heterogeneity. ProtoGen+ also generates the virtual network assignments necessary to avoid protocol deadlock. Two secondary objectives of the work are to explore the space of protocols that are compatible with ProtoGen+ and to produce protocols that are compatible with the previously developed Neo framework for verifiable protocol design.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
今天的计算机处理器被称为多核处理器,因为它们有多个处理器内核,所有这些都可以同时处理计算任务。 这些核心使用称为高速缓存一致性的通信协议彼此共享数据,这确保了这些核心使用的数据是最新的和正确的。高速缓存一致性协议是出了名的复杂和难以设计,并且它们至少与在所有情况下都是正确的一样难以验证。由于它们的复杂性,当计算机行业创建新的处理器时,一致性协议占用了大量且不成比例的设计和验证资源。 此外,设计一致性协议的难度随着单个芯片上处理器核的种类和数量的增加而增加。 该项目正在开发一种新的工具,使计算机架构师能够快速,轻松地设计可证明正确的高性能一致性协议。 该工具有可能从根本上改变工业界和学术界设计协议的方式,从而使处理器设计更快,更便宜,更可靠。 通过一个面向本科生的推广计划和研究奖学金计划,该项目将受益于女性、代表性不足的人群和本科生研究人员的贡献。随着处理器设计的变化--随着更多内核或不同类型内核的增加,或者不同的预期通信模式--有激励机制来创建新的一致性协议以适应这些变化。即使一个新的协议不是从以前的协议根本背离,设计和验证它是艰巨的,容易出错的过程。这个项目正在开发一个新的工具,称为ProtoGen+,用于自动化设计可验证的缓存一致性协议。架构师只需要提供简化的协议设计,省略复杂性,如层次结构和并发通信。 该工具采用这些简化的协议设计,并自动生成这些协议的高性能版本,从而向架构师隐藏复杂性。 ProtoGen+然后输出复杂的并发协议。ProtoGen+大大减少了设计和验证工作,并最大限度地减少了设计错误的数量。ProtoGen+可适应各种协议,包括具有层次结构和异质性的协议。ProtoGen+还生成避免协议死锁所需的虚拟网络分配。 该工作的两个次要目标是探索与ProtoGen+兼容的协议空间,并产生与先前开发的Neo框架兼容的协议,以进行可验证的协议设计。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
HeteroGen: Automatic Synthesis of Heterogeneous Cache Coherence Protocols
HeteroGen:异构缓存一致性协议的自动综合
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Oswald, Nicolai;Nagarajan, Vijay;Sorin, Daniel;Gavrielatos, Vasilis;Olausson, Theo;Carr, Reece
- 通讯作者:Carr, Reece
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