15.8.2023
Doktorsavhandling i datateknik
M.Sc. Hergys Rexhas doktorsavhandling i datateknik framläggs till offentlig granskning vid fakulteten för naturvetenskaper och teknik vid Åbo Akademi.
Avhandlingen heter Energy Aware Run Time Systems for Elastic Stream Processing Platforms.
Disputationen äger rum tisdagen den 22 augusti 2023, kl. 13 i auditorium XX, Agora, Vattenborgsvägen 3, Åbo. Opponent är professor Jean-Marc Pierson, University of Toulouse, Frankrike och kustos är docent Sébastien Lafond, Åbo Akademi.
Sammanfattning
Efter en oföränderlig tillväxt i prestandakrav hos processorer, började den flerkärniga processor-revolutionen för ungefär 20 år sedan. Denna revolution skedde till största del som en lösning på begränsningar i energieffekten allt eftersom klockfrekvensen kontinuerligt höjdes i en-kärniga processorer. Den flerkärniga processor-revolutionen medförde inte enbart utmaningar gällande parallellprogrammering, med andra ord förmågan att utveckla mjukvara som använder sig av alla delelement i de flerkärniga processorerna, men också utmaningar med programmering av heterogena plattformar.
Frågeställningen ”på vilket processorelement skall en viss beräkning utföras?” är väl känd inom ramen för inbyggda datorsystem. Processen att placera beräkningarna på en passande hårdvaruplattform kallas för utforskning av en designrymd (design-space exploration). Denna process är mycket utmanande för heterogena flerkärniga arkitekturer och kan medföra fördelar när det gäller energieffektivitet. Det största problemet är att de olika valmöjligheterna i designrymden kan växa exponentiellt. Enligt den nuvarande trenden som förespår ökade heterogeniska aspekter i processorerna är utmaningen att hitta den mest passande placeringen av beräkningarna på hårdvaran ännu en forskningsfråga inom ramen för inbyggda datorsystem.
Till exempel är den nuvarande schemaläggaren i operativsystemet Linux inkapabel att hitta en effektiv placering av beräkningarna på den underliggande hårdvaran. Det enda mätsättet som används är processorns belastning vilket, som visats i tidigare forskning, inte motsvarar den verkliga prestandan i applikationen. Användning av detta mätsätt vid resursallokering resulterar i slöseri med energi.
Denna forskning härstammar från observationen att dessa tillvägagångssätt inte stöder det dynamiska beteendet hos ström-processeringsapplikationer (stream processing applications), speciellt om beteendena bara etableras vid körtid. Denna forskning kontribuerar till det allmänna målet att utveckla energieffektiva lösningar för ström-applikationer (streaming applications) på heterogena flerkärniga hårdvaruplattformar. Ström-applikationer är numera mycket vanliga i mjukvarudomän. Deras distinkta karaktär är inläsning av flertalet dataströmmar, och behov av att processera dem i realtid.
Arbetet i denna forskning understöder utvecklingen av nya sätt för att lösa det utmanade problemet att effektivt koordinera dynamiska applikationer i realtid och fokus på energi- och prestandahantering.
Hergys Rexha är född 1984 i Tirana, Albanien. Han kan vid behov nås per telefon +358 46 560 4248 eller e-post hergys.rexha@abo.fi.
Avhandlingen kan läsas i Åbo Akademis publikationsarkiv Doria.