Enabling the use of embedded and mobile technologies for high-performance computing

Author

Rajović, Nikola

Director

Ramírez Bellido, Alejandro

Date of defense

2017-06-30

Pages

151 p.



Department/Institute

Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Arquitectura de Computadors

Abstract

In the late 1990s, powerful economic forces led to the adoption of commodity desktop processors in High-Performance Computing(HPC). This transformation has been so effective that the November 2016 TOP500 list is still dominated by x86 architecture. In 2016, the largest commodity market in computing is not PCs or servers, but mobile computing, comprising smartphones andtablets, most of which are built with ARM-based Systems on Chips (SoC). This suggests that once mobile SoCs deliver sufficient performance, mobile SoCs can help reduce the cost of HPC. This thesis addresses this question in detail.We analyze the trend in mobile SoC performance, comparing it with the similar trend in the 1990s. Through development of real system prototypes and their performance analysis we assess the feasibility of building an HPCsystem based on mobile SoCs. Through simulation of the future mobile SoC, we identify the missing features and suggest improvements that would enable theuse of future mobile SoCs in HPC environment. Thus, we present design guidelines for future generations mobile SoCs, and HPC systems built around them, enabling the newclass of cheap supercomputers.


A finales de la década de los 90, razones económicas llevaron a la adopción de procesadores de uso general en sistemas de Computación de Altas Prestaciones (HPC). Esta transformación ha sido tan efectiva que la lista TOP500 de noviembre de 2016 sigue aun dominada por la arquitectura x86. En 2016, el mayor mercado de productos básicos en computación no son los ordenadores de sobremesa o los servidores, sino la computación móvil, que incluye teléfonos inteligentes y tabletas, la mayoría de los cuales están construidos con sistemas en chip(SoC) de arquitectura ARM. Esto sugiere que una vez que los SoC móviles ofrezcan un rendimiento suficiente, podrán utilizarse para reducir el costo desistemas HPC. Esta tesis aborda esta cuestión en detalle. Analizamos la tendencia del rendimiento de los SoC para móvil, comparándola con la tendencia similar ocurrida en los añosnoventa. A través del desarrollo de prototipos de sistemas reales y su análisis de rendimiento, evaluamos la factibilidad de construir unsistema HPC basado en SoCs móviles. A través de la simulación de SoCs móviles futuros, identificamos las características que faltan y sugerimos mejoras quepermitirían su uso en entornos HPC. Por lo tanto, presentamos directrices de diseño para futuras generaciones de SoCs móviles y sistemas HPC construidos a sualrededor, para permitir la construcción de una nueva clase de supercomputadores de coste reducido.

Subjects

004 - Computer science and technology. Computing. Data processing

Knowledge Area

Àrees temàtiques de la UPC::Informàtica

Documents

TNR1de1.pdf

9.437Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

This item appears in the following Collection(s)