Laitteistokiihdytetyn vuoronnuksen suorituskykyanalyysi

Performance analysis of heterogeneous MPSoCs (Multiprocessor System-on-Chip) is difficult. The non-determinism of parallel computation, communication delays and memory accesses force the system components into complex interaction. Hardware acceleration is used both to speed up the computations and the scheduling on MPSoCs. Finding an accompanying software structuring and efficient scheduling algorithms is not a straightforward task. In this thesis we investigate the use of simulation, measurement and modeling methods for analyzing the performance of heterogeneous MPSoCs. The viewpoint of this thesis is in simulation and modeling: How a high abstraction level simulation methodology can be used in modeling and analyzing of parallel systems based on MPSoCs. In particular we are interested in efficient use of hardware accelerated scheduling mechanisms and how they can be analyzed. Both parallel simulation and simulation of parallel systems contains many different methods, tools and approaches that attempt to balance between competing goals and cope with a specific subset of the problem space. Challenge is that in all approaches most of the simulation and modeling related problems remain and new challenges emerge. This thesis shows that the resource network methodology and dynamic scheduling models are a viable approach in modeling heterogeneous MPSoCs with accelerators. Concrete contributions are based on upgrading an existing simulation framework to support parallelism. Main contribution is on one hand that modeling concepts have been widened, and on the other hand that the supporting mechanisms have been implemented. The thesis work in progress was published in a peer reviewed international scientific workshop and the final results in a peer reviewed international scientific conference. The toolset has also been used in multiuniversity organized teaching and by the industry.Heterogeenisten moniydinjärjestelmien suorituskykyanalyysi on haasteellista. Laskennan epä-deterministisyys, kommunikaatioviiveet ja lukuisat muistioperaatiot saattavat järjestelmän komponentit monimutkaisiin vuorovaikutussuhteisiin. Laitteistokiihdytettyjä ajoitusmenetelmiä käytetään nopeuttamaan ajoituspäätöksiä. Sopivan ohjelmarakenteen ja tehokkaiden ajoitusalgoritmien löytäminen ei ole helppoa. Tässä työssä tutkitaan miten simulointi-, mittaus- ja mallinnusmenetelmiä voi käyttää laitteistokiihdytettyjen moniydinjärjestelmien suorituskykyanalyysiin. Työn näkökulma on simuloinnissa ja mallinnuksessa: Miten korkean abstraktiotason simulointimenetelmät soveltuvat moniydinjärjestelmiin pohjautuvien rinnakkaisten järjestelmien mallinnukseen ja suorituskykyanalyysiin. Erityisen kiinnostuksen kohteena on laitteistokiihdytteisten ajoitusmenetelmien tehokas käyttö sekä analysointi. Rinnakkaissimulointi pitää sisällään erilaisia menetelmiä, työkaluja ja lähestymistapoja jotka pyrkivät tasapainottelemaan ristiriitaisten tavoitteiden välillä. Haasteena on se, että kaikissa lähestymistavoissa simulaation ja mallinnuksen useimmat ongelmat säilyvät ja uusia ongelmia ilmaantuu. Työn tulokset viittaavat siihen että resurssiverkkopohjainen menetelmä dynaamisen ajoituksen kanssa on toimiva lähestymistapa rinnakkaisten järjestelmien suorituskykyanalyysiin. Työn konkreettiset tulokset pitävät sisällään olemassa olevan simulointiympäristön päivittämisen rinnakkaisuutta tukevaksi. Keskeinen tulos on toisaalta se että mallinnusmenetelmiä on laajennettu ja toisaalta se että näitä tukevat mekanismit on toteutettu. Keskeneräisen työn tulokset on julkaistu vertaisarvioidussa tieteellisessä seminaarissa ja valmiin työn tulokset vertaisarvioidussa tieteellisessä konferenssissa. Simulointiympäristöä on käytetty usean yliopiston järjestämässä yhteisopetuksessa sekä teollisuudessa