マルチコア計算機のためのターボブースト・ハイパースレッディングを考慮したタスクスケジューリング

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  • Task Scheduling Algorithm Considering Turbo Boost and Hyper-Threading

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マルチコアプロセッサを搭載した計算機が広く利用されるようになり，また様々なタスクスケジューリング手法が利用されている．マルチコアプロセッサの処理性能を向上させるため，ターボブーストおよびハイパースレッディングと呼ばれる処理高速化および並列処理技術が開発され，搭載されるようになった．これらはそれぞれ一部のコアが使用されていないときに使用されているコアの動作周波数を向上させる技術と，1つの物理コアを複数の論理プロセッサに見せかける技術である．既存のタスクスケジューリング手法は，これらの最新技術を考慮しておらず，多数のタスクを1つのプロセッサに集中させる傾向がある．本研究では，ターボブーストおよびハイパースレッディングによる実効動作周波数の動的変更とネットワークコンテンションを考慮し，より計算機資源を有効に活用するためのタスクスケジューリングアルゴリズムを提案する．実機実験を通してターボブーストおよびハイパースレッディングによる動作周波数モデルを作成し，タスクの処理時間を正確に推定することで両技術を考慮したタスクのスケジュールを行う．シミュレーションと実機実験による評価の結果，提案手法は全体の処理時間をシミュレーションで最大43%，実機実験では最大で36%短縮できることを確認した．

Computing systems with multi-core processors are becoming popular. Accordingly, various task scheduling methods are utilized for making the computation more efficient. Technologies called Turbo Boost and Hyper-Threading are utilized in some of the latest multi-core processors. Turbo Boost is a technique for increasing the clock speed of some processor cores within the thermal specification when other cores are inactive. Hyper-Threading is a technology that enables the physical resources of one physical processor to be shared between two or more logical cores to improve the overall throughput. The proposed algorithm minimizes the total computation time taking account of dynamic changes of the processing speed by the two technologies, in addition to the network contention among the processors. We constructed a clock speed model with which the changes of processing speed with Turbo Boost and Hyper-threading can be estimated for various usage patterns. We then constructed a new scheduling algorithm that minimizes the total execution time of a task graph considering network contention and the two technologies. We evaluated the proposed algorithm by simulations and experiments with a real multi-processor system. We confirmed that the proposed algorithm produced a schedule that reduces the total execution time by 36% in the real system compared to conventional methods which are straightforward extensions of an existing method.

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