Analysis of scratch-pad memory-based processor architecture for graph applications

Çizge analiz uygulamalarında, çizgelerin önbellekte ve daha üst bellek sıradüzeninde zayıf uzamsal ve geçici yerellik kullanımı sebebiyle, ana bellek erişimlerinin bir darboğaz oluşturduğu bilinmektedir. Bu darboğaz önbelleklerde MSHR kullanımı ile ötelense de, problem devasa çizgelerle daha önemli hale gelmektedir. Hizmet dışı olan bir işlemcinin yeniden sıralama arabelleğine ihtiyaç duyan MSHR, sınırlı komut pencere uzunluğu sebebiyle bellek isteklerinin birikmesi sonucu kolayca doygunluğa ulaşmaktadır. Çizge uygulamalarında bellek darboğazı problemini gidermek için özel komutlar ile beraber Karalama Defteri Belleği (Scratchpad Memory (SPM)) önerilmiştir. Model, özel komutları yerleştirmek için x86 mimarili özel bir sıralı işlemci kullanılarak uygulanmış ve test edilmiştir. Özel komutlar ana bellekteki veriye erişim sağlarken birbirleriyle örtüşür ve merkez işlemci birimi (CPU) boru hattındaki diğer komutları engellemez. Bu tasarım endüstri seviyesinde bir simülatör olan GEM5 ile değerlendirilmiş ve önerilen sistemin testlerinde GAP uyguluma (benchmark) bulunan çizge çekirdekleri kullanılmıştır. Sistem sayfa sıralama (PageRank) algoritması için 7 kata kadar hız artışı gösterirken, tek kaynaklı en kısa yol (single-source shortest path), bağlı bileşenler (connected components) ve üçgen sayma (triangular counting) gibi diğer grafik çekirdeklerinde ortalama 2 kat hız artışı sağlamaktadır.