Transactional memories : prototyping and simulation of hardware implementations and a characterization of the problem of contention management in software

Enquanto que arquiteturas paralelas vão se tornando cada vez mais comuns na indústria de computação mais e mais programadores precisam escrever programas paralelos e desta forma são expostos aos problemas relacionados ao uso dos mecanismos tradicionais de controle de concorrência. Memórias transacionais têm sido propostas como um meio de aliviar as dificuldades encontradas ao escreverem-se programas paralelos: o desenvolvedor precisa apenas marcar as seções de código que devem ser executadas de forma atômica e isolada - na forma de transações, e o sistema cuida dos detalhes de sincronização. Neste traba­lho exploramos propostas de memórias transacionais com suporte específico em hardware (HTM), desenvolvendo uma plataforma flexível para a prototipagem, simulação e carac­terização destes sistemas. Também exploramos um sistema de memória transacional com suporte apenas em software (STM), apresentando uma abordagem nova para gerenciar a contenção entre transações. Esta abordagem leva em consideração os padrões de acesso aos diferentes dados de um programa ao escolher o gerenciador de contenção a ser usado para o acesso a estes dados. Elaboramos uma modificação da plataforma de STM que nos permite realizar esta associação entre dados e gerenciamento de contenção, e a partir desta implementação realizamos uma caracterização baseada nos padrões de acesso aos dados de um programa executando em diferentes sistemas de computação. Os resultados de nosso trabalho mostram a viabilidade do uso de memórias transacionais em um ambi­ente de pesquisa acadêmica, e apontam caminhos para a realização de trabalhos futuros que aumentem a viabilidade do seu uso também pela indústriaAs parallel architectures become prevalent in the computer industry, more and more programmers are required to write parallel programs and are thus being exposed to the problems related to the use of traditional mechanisms for concurrency control. Transactional memory has been devised as a means for easing the burden of writing parallel Programs: the programmer has only to mark the sections of code that are to be executed in an atomic and isolated way - in the form of transactions, and the system takes care of the synchronization details. In this work we explore different proposals of transactional memories based on specific hardware support (HTM), developing a flexible platform for the prototyping, simulation and characterization of these systems. We also explore a transactional memory system based solely on software support (STM), devising a novel approach for managing the contention among transactions. This new approach takes into account access patterns to different data in an application when choosing the contention management strategy to be used for the access to these data. We made modifications to the STM system in order to enable the association of the data with the contention manager algorithm, and using the new implementation we characterized the STM system based on the access patterns to the data of a program, running it on different hardware. Our results show the viability of the use of transactional memories in an academic environment, and serve as a basis for the proposal of different directions to be followed in future research work, aimed at leveraging the use of transactional memories by the industr