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Enregistrement W7132870557

Improving Multi-threaded Application Performance on Modern Chip Multiprocessors

2023· dissertation· W7132870557 sur OpenAlexaff
Shehab Elsayed

Notice bibliographique

RevueTSpace · 2023
Typedissertation
Langue
DomaineComputer Science
ThématiqueParallel Computing and Optimization Techniques
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésThread (computing)CriticalityInstruction setLearning to rankExecution time
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Multi-threading is one way of leveraging the increasing number of cores in today's processors to speed up applications by dividing the workload, that would otherwise be executed sequentially, across multiple threads that run in parallel. However, if one thread lags behind the rest of the threads, it will limit the overall achievable benefit from parallelization. To unlock the full potential of multi-threading such critical threads have to be predicted and optimized during runtime in a way that minimizes the difference in performance between them and the remaining threads. The large number of factors that can affect a thread's performance make critical thread prediction a very challenging task. Moreover, these factors are not completely independent of each other and can be indirectly related in ways that are difficult to model accurately. Therefore, previous works that addressed the issue of thread criticality only focused on a limited set of factors when predicting which threads are critical. However, the results presented in this thesis show that none of these factors strongly correlates to thread criticality when considered separately resulting in suboptimal thread criticality predictions. Instead of focusing on a limited set of factors, this thesis leverages machine learning to facilitate the study of a wide variety of factors that can potentially affect a thread's progress. Specifically, this thesis formulates the problem of thread criticality as a Learning-to-Rank problem. Each thread is represented by a set of runtime statistics representing the input features to the ranking model and the predicted scores reflect how critical a thread is. Using a ranking model puts more emphasis on threads' criticality scores relative to each other rather than exactly matching the criticality score for each thread. This work shows how the proposed thread criticality prediction methodology can be applied to two types of run environments. The first runs the benchmarks on a real system and uses Linux Trace Toolkit: next generation (LTTng) for data collection while the second uses Gem5 to simulate the required multi-core system. Collected results show that single features are not very accurate predictors for thread criticality compared to a model that considers several features. The obtained model performs 17% better than a single-metric based predictor in predicting threads' criticality. Finally, a case study where critical threads are prioritized by doubling the corresponding core frequency shows the potential benefit the proposed ranking model offers compared to a predictor that is based on a single feature.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,008
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,008
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,002

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,037
Tête enseignante GPT0,334
Écart entre enseignants0,297 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
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Résumé présentoui

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