Реферат: Виртуалтрединг: новая мета-архитектура вычислительных

ЗАО "МЦСТ", Ефимов Андрей Игоревич, к.т.н . тел. 499-135-43-02 e-mail: eai@mcst.ru


Виртуалтрединг: новая мета-архитектура вычислительных

систем общего назначения

Рассматривается инновационная организация вычислительных систем общего назначения, названная виртуалтрединговой мета-архитектурой (Virtual-Threaded Meta Architecture - VThMA). VThMA реализует глубокую виртуализацию аппаратуры в направлении виртуализации активностей, ортогональном к виртуализации памяти.

Основная идея состоит в замене дескриптора нити (ДН), являющегося грубо гранулированным представителем последовательной активности в системе как единицы существующего аппаратно-программного мультипрограммирования, ее тонко гранулированными представителями - VThMA инструкциями. Они динамически генерируются аппаратурой на основе распределенного по уровням микроархитектурной памяти ДН и содержат исходную информацию архитектурных инструкций (адрес по коду, код операции и операнды), а также служебную микроархитектурную информацию. Эта информация включает идентификатор ДН, приоритет нити и данные, необходимые для динамической перезагрузки операндов инструкции между ячейками разделяемого всеми нитями регистрового файла конвейера и соответствующими им блоками в ДН. Усовершенствованное устройство управления памятью обеспечивает одновременную аппаратную поддержку виртуального множества процессов, представляемых дескрипторами контекстов. Принадлежность нитей к контексту отражается его идентификатором, представленным в соответствующем поле ДН.

Аппаратные блоки VThMA (монитор нитей, конвейер и усовершенствованное устройство управление памятью) обеспечивают создание ДН и тонко гранулированное прямое аппаратное приоритетное мультипрограммирование VThMA инструкций, замещая следующие программно-аппаратные функции ядра ОС и драйверов:

- поддержку виртуального множества нитей для естественного представления параллельных алгоритмов с большим числом последовательных активностей;

- поддержку виртуального множества контекстов;

- однородное представление вычислительных нитей и нитей ввода-вывода;

- однородную синхронизацию нитей обоих типов на основе аппаратных семафоров, обеспечивающих локальное диспетчирование взаимодействующих нитей;

- аппаратное таймирование, как длительности критических секций и связанных с семафорами интервалов неактивного ожидания;

- организацию ввода-вывода без прерываний и опроса.