Komplexe hochparallele Systemstrukturen: Architektur, Programmierung und Werkzeugunterstützung

Titel:	Komplexe hochparallele Systemstrukturen: Architektur, Programmierung und Werkzeugunterstützung
Dozent(in):	Prof. Dr. Wolfgang Karl, Institut für Rechnerentwurf und Fehlertoleranz, Universität Karlsruhe
Termin:	05.07.07, 17:30 Uhr s.t.
Gebäude/Raum:	Raum 207, Eichleitnerstr. 30
Ansprechpartner:	Prof. Dr. Theo Ungerer

Inhalt:

Die Entwicklung der Halbleitertechnologie wird sich gemäß dem Moore'schen Gesetz in den nächsten Jahren mit der in der Vergangenheit zu beobachtenden Geschwindigkeit fortsetzen. In absehbarer Zukunft wird es durch eine weitere Verkleinerung der Strukturbreiten möglich sein, 1 Milliarde Transistoren auf einem Chip zu integrieren. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine weitere Leistungssteigerung der Prozessoren durch tiefere Pipeline-Strukturen, aggressivere Superskalartechniken und durch die Verwendung großer Anteile des Transistorbudgets für Cache-Strukturen schwer zu erreichen sein wird. Insbesondere scheint eine weitere Skalierung der Prozessorleistung durch die Erhöhung der Taktfrequenz wegen der Abwärmeprobleme sowie des Energieverbrauchs wenig sinnvoll.

Zukünftige Systemstrukturen für Server in den Bereichen des Höchstleistungsrechnens und kommerzieller Anwendungen als auch für eingebettete Systeme werden mit Multicore-Prozessoren aufgebaut. Das Spektrum solcher Multicore-Prozessoren reicht von homogenen Strukturen mit wenigen komplexen Kernen oder vielen einfachen Kernen bis zu heterogenen Strukturen, insbesondere im Bereich eingebetteter Systeme. Eine signifikante Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Systeme wird auf diese Weise durch die Ausnützung des Parallelismus auf allen Systemebenen als auch durch die Verlagerung rechenintensiver Teile eines Programms auf anwendungsspezifische Hardware-Komponenten erreicht.

Die Herausforderung für die Rechnerarchitektur ist nicht nur, leistungsfähige Systemstrukturen bereitzustellen, sondern auch die Beherrschung der Komplexität zu unterstützen. Der Vortrag stellt im ersten Teil Architekturmerkmale zukünftiger hochparalleler Systemstrukturen vor, die Möglichkeiten aufzeigen, diese Ziele zu erreichen. Den Schwerpunkt bildet eine flexible Monitoring-Infrastruktur, die es erlaubt, grundsätzlich jede Komponente im System zu beobachten und die gesammelten Informationen auszuwerten. Die gesammelten Informationen können zum einen in adaptiven Strukturen von Steuerkomponenten verwendet werden, um dynamisch Anpassungen des Systems bezüglich vorgegebener Zielvorgaben anzustoßen. Zum anderen unterstützen Informationen über das Laufzeitverhalten die Erstellung effizienter paralleler Programme mit Hilfe einer integrierten Werkzeugumgebung.