Novel system software for addressing resource contention, maximizing CPU usage, and harnessing performance asymmetry on multicore systems

Abstract

The steady reduction in transistor size was for a long time considered the norm in computer systems manufacturing, until mounting obstacles - collectively referred to as the Power Wall - increasingly began to crop up. In response to this issue (and others, like the Memory Wall), the hardware industry shifted its focus to Chip Multicore Processors (CMPs), which integrate multiple cores on a single chip. CMPs have now established themselves as the de facto general-purpose architecture across a broad range of commercial platforms, from embedded and mobile devices to high-end server systems.This thesis proposes a number of scheduling and resource management strategies for multicore processors that have been implemented in the operating system (OS) kernel and runtime system levels. The main objective of these proposals is to take on three kew challenges that multicore systems pose to the sustem software: (i) addressing shared-resource contention effects, (ii) maximizing CPU utilization, and (iii) dealing with performance asymmetry under the presence of different core types in the platform...Durante mucho tiempo, la constante reducción del tamaño de los transistores se daba por hecho en la fabricación de sistemas de cómputo, hasta que se hizo evidente el fenómeno conocido como Power Wall. Para adaptarse a este problema (y otros, como el Memory Wall), la industria del hardware centró su atención en los procesadores multinúcleo (CMP, por sus siglas en inglés), que integran múltiples núcleos (cores) en un solo chip. Los CMP son actualmente la arquitectura de propósito general de facto en la mayoría de plataformas comerciales, desde dispositivos integrados y móviles hasta servidores de alto rendimiento. Esta tesis propone una serie de estrategias de planificación y gestión de recursos para procesadores multinúcleo que se han implementado a nivel de kernel del sistema operativos (SO) y del runtime system. El objetivo principal de estas propuestas es abordar tres retos clave que los sistemas multinúcleo plantean al software del sistema: (i) abordar los efectos de la contención de recursos compartidos, (ii) maximizar la utilización de CPU, y (iii) gestionar la asimetría de rendimiento bajo la presencia de diferentes tipos de núcleos en la plataforma...