众核微处理器加速平台RAMP Gold
传统单核研究开发方法具有硬件服型开发周期长、软件模拟器慢、软硬件不能同时开发等缺点,这些缺点在面临规模急剧膨胀的多核研究时更加凸显,几乎无法用于解决多核处理器的研究问题。并行可能是过去50年中面对计算时的遇到的最大挑战,前人曾大量尝试解决通用并行计算问题,但一直没有令人满意的方法。多核处理器系统的研究开发使得业界迫切需要创新的解决方法,相比单核研究,这需要更加广泛的软硬件协同开发。
正是在这一背景下,源自著名国际会议ISCA2005上的一次讨论,众核微处理器加速平台(ResearchAcceleratorforMultipleProcessors,RAMP)的思想产生了RAMP,旨在创建一个低成本、可重构、高度并行的平台来加快多核处理器研究中的软硬件开发速度,并吸引各个领域(体系结构、编译、操作系统和应用程序等)的研究者来一起致力于解决并行计算的挑战。RAMP的工作主要是开发和共享用于研究并行体系结构所需的软硬件基础:平台/工具,具有低成本、低功耗、快速、灵活、可观测、可再现及可信性等诸多特性。RAMP平台采用多FPGA模拟的方案,用FPGA以硬件的速度级来模拟高度并行体系结构。
在学术界,伯克利、奥斯汀、麻省理工、斯坦福等着名大学均参与了RAMP项目;在业界,微软、IBM、Xlinx、Intel等国际大公司也参与合作,并提供技术支持RAMP的出现给并行及多核研究的带来了新途径。经过5年的发展,RAMP经历了成长发展,产生了日益广泛的影响,日趋成熟本文在分析RAMP相关的重要论文和报告资料等基础上,从体系结构、研究课题、发展趋势等方向对RAMP进行简介、归纳和分析评价。
RAMP Gold
开发众核处理器参考模型采用高度多线程的分离的时序和功能模型,用于众核体系结构实验,操作系统、编程语言和实时并行应用的开发。
RAMPGold包括大约36,000行SystemVerilog和最小的第三方IP块。我们的第一个生产系统针对XilinxVirtex-5,并部署在一个低成本的XUP板上。
RAMPGold采用了许多先进的FPGA优化,并从头开始设计,并考虑到可靠性。下图显示了RAMPGold的结构。时序和功能模型都是主机-多线程。功能模型维护架构状态并正确执行ISA。时序模型确定指令在目标机器中执行所花费的时间以及调度线程以相应地在功能模型上执行。功能和时序模型之间的接口被设计为简单和可扩展的,以便于快速评估替代目标存储器层次结构和微架构。
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