Accelerator design for graph analytics

Çevrimiçi kullanılabilir verideki artışla birlikte veri analizi bugünün veri merkezlerinde çözülmesi gereken önemli bir problem haline gelmiştir. Ayrıca çizge çözümleme uygulamaları, içinde bulunduğumuz büyük veri çağında önemli uygulamalardan biridir. Bununla birlikte, merkezi işlem birimi (CPU) ve grafik işlemcileri (GPU) gibi geleneksel mimariler çizge uygulamalarının ihtiyaçlarını karşılamakta yetersiz kalmaktadırlar. Çizge uygulamalarının düzensiz bellek erişimi, dengesiz yük dağıtımı ve düzensiz hesaplama gibi özellikler taşıması üretilen iş odaklı ya da yerellik bazlı bellek sistemleri üzerine kurulu olan mevcut hesaplama sistemlerini zorlamaktadır. Öte yandan gelişmekte olan donanım özelleştirme teknikleri yukarıda bahsi geçen problemlerin çözülmesinde yardımcı olmakta ve bu çözümlerin enerji tasarruflu olması beklenmektedir. Bu tezde; düzensiz, düğüm merkezli (vertex centric) ve eşzamansız (asynchronous) çizge uygulamalarının üstesinden gelebilecek bir donanım hızlandırıcı taslağı önerilmektedir. Gelişmiş yüksek seviyeli SystemC modellerinin programcıya soyut bir arayüz vermesiyle programcının arka plandaki mimari hakkında ayrıntılı bilgiye sahip olmadan donanımı gerçekleştirmesi hedeflenmektedir. Verilen taslak sayesinde programcı tek bir uygulamaya bağımlı olmaktan kurtulur ve bu soyut taslağa uyduğu sürece herhangi bir çizge uygulamasını geliştirebilir. Bunun yanında, verilen şablon kullanılarak farklı uygulamalar geliştirmeye olanak sağlanması, bu uygulamaları geliştirmek ve denemek için harcanan süreyi kısaltır. Buna ek olarak, kapsamlı deneysel çalışmalar sonucunda, önerilen taslağın son teknolojiye sahip 24 çekirdekli CPU sistemlerinden 3 kata kadar daha hızlı ve 65 kata kadar daha güç tasarruflu olduğu gözlenmiştir.