Simulação de uma arquitetura de computação própria ao paradigma orientado a notificações

• Autor(a) principal: Pordeus, Leonardo Faix
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2738
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO::ARQUITETURA DE SISTEMAS DE COMPUTACAO; Arquitetura de computador; Linguagem de programação (Computadores); Software - Desenvolvimento; Simulação (Computadores); Engenharia elétrica; Computer architecture; Programming languages (Electronic computers); Computer software - Development; Computer simulation; Electric engineering; Engenharia Elétrica

Os paradigmas de programação tradicionais carecem de técnicas para concepção de softwares de forma produtiva e de qualidade para uso eficiente das tecnologias de execução paralela, fornecidas pelos hardwares dos sistemas computacionais modernos. O Paradigma Orientado a Notificações (PON) apresenta uma nova abordagem no tocante ao processamento lógico-causal, primeiramente para o desenvolvimento de software, a qual se baseia em pequenas entidades colaborativas e pontualmente notificantes. Essa abordagem é mais eficiente e desacoplada quando comparado com os paradigmas de programação tradicionais, como o Paradigma Declarativo (PD) e o Paradigma Imperativo (PI). Ela permite a exploração de processamento, inclusive do paralelo e/ou distribuído, de maneira mais simples e eficiente do que em PI/PD. O PON inicialmente teve sua origem como uma solução de software, destacando a recente linguagem e compilador LingPON. No entanto outras pesquisas também o exploraram como uma solução de hardware em lógica reconfigurável, o qual apresenta um modelo de execução mais próximo ao modelo do PON. De fato, no tocante ao processamento paralelo, a execução de aplicações PON nem sempre pode ser feita da forma mais eficiente pelas arquiteturas de computadores tradicionais,baseados em conjunto de núcleos com modelos de execução sequencial. Neste âmbito, foi proposta uma nova arquitetura de computador orientada a notificações chamada NOCA (Notification Oriented Computer Architecture), a qual fornece uma dinâmica de execução segundo o modelo do PON, sendo composta por múltiplas unidades de processamento, a fim de permitir explorar de maneira mais adequada o paralelismo. Os experimentos realizados sobre um protótipo desta arquitetura demonstraram que a NOCA apresenta ganhos em avaliações comparativas de desempenho, dadas determinadas condições. No entanto, alguns aspectos foram desvantajosos ao protótipo da NOCA, em particular a baixa escala de paralelização obtida em função de limitação de palco de experimentação. Neste sentido, esta dissertação de mestrado apresenta o desenvolvimento de um simulador para a arquitetura NOCA, o qual é denominado de NOCASim. A implementação da NOCA na forma de software tem como objetivo simular o funcionamento dela com a quantidade de processadores simulados na mesma proporção do que o número de elementos PON que compõem uma aplicação. Isto permitiria obter dados de desempenho para validação do seu modelo funcional. Como estratégia de desenvolvimento, primeiramente este trabalho adaptou a LingPON para gerar assembly da NOCA facilitando o desenvolvimento de aplicações. Subsequentmente e principalmente, fez-se uso dos artefatos de projeto próprios da NOCA sendo que seu funcionamento consiste em simular em software a atualização dos estados internos da NOCA de forma semelhante a cada mudança do ciclo de clock. Experimentos realizados por meio do NOCASim com diferentes configurações demostraram que a NOCA apresenta melhora de desempenho a medida que o número de unidades de processamento aumenta. Além disso, verificaram-se possibilidades de melhorias conceituais a NOCA, que tendem a fortalecê-la como uma alternativa de execução paralela.