000 04871nam a2200421 i 4500
001 200466388
003 TR-AnTOB
005 20251205143852.0
007 ta
008 171111s2025 xxu e mmmm 00| 0 eng d
035 _a(TR-AnTOB)200466388
040 _aTR-AnTOB
_beng
_erda
_cTR-AnTOB
041 0 _atur
099 _aTEZ TOBB FBE BİL YL’25 İZM
100 1 _aİzmirli, Şevval
_eauthor
_9151099
245 1 0 _aHalis :
_bçizge desen madenciliği için önbellek yakınında işlem yapan donanım-yazılım ortak tasarım hızlandırıcı /
_cŞevval İzmirli; thesis advisor Oğuz Ergin.
246 1 3 _aHalis: A hardware-software co-designed near-cachee acceler for graph pattern mining
264 1 _aAnkara :
_bTOBB ETÜ Fen Bilimleri Enstitüsü,
_c2025.
300 _axii, 34 pages :
_billustrations ;
_c29 cm
336 _atext
_btxt
_2rdacontent
337 _aunmediated
_bn
_2rdamedia
338 _avolume
_bnc
_2rdacarrier
502 _aTez (Yüksek Lisans)--TOBB ETÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Ağustos 2025
520 _aÇizge Desen Madenciliği (-ing, Graph Pattern Mining, GPM) algoritmaları, çizge yapıları üzerinden anlamlı bilgiler çıkarmakta ve birçok uygulama alanı için temel yapı taşlarını oluşturmaktadır. Ancak bu algoritmaların performansları, çalışma süresini domine eden indeks eşleme (-ing, index matching) işlemleri sırasında oluşan öngörülemeyen dallanma kontrolü (-ing, hard-to-predict divergence control), önbellek kirliliği (-ing, cache pollution) ve düşük paralellenme (-ing, low parallelism) gibi nedenlerle sınırlanmaktadır. Bahsedilen sorunları çözmek için bu çalışmada, Çizge Desen Madenciliği iş yüklerini çok çekirdekli ticari işlemcilerde hızlandırmak amacıyla önbellek yakınında işlem yapan, donanım-yazılım ortak tasarımı olan Halis isimli hızlandırıcıyı önermekteyiz. Halis indeks eşleme işlemlerini son seviye önbellek (-ing, Last Level Cache) yakınında yürüterek veri hareketini ve üst seviye önbelleklerdeki (-ing, upper level caches) kirliliği azaltırken aynı zamanda dallanma kontrolünü iyileştirmekte ve paralel işlemeyi artırmaktadır. Bu amaçla Halis, ÇDM iş yüklerinde iyi performans göstermeyen donanım öngetiricilerini (-ing, hardware prefetcher) yeniden amaçlandırarak donanım öngetiricilerinde hali hazırda bulunan İçerik Adreslenebilir Bellek'leri (-ing, Content Addressable Memory, CAM) kullanmakta ve bu belleklerin verimli arama kabiliyetlerinden faydalanmaktadır. Ayrıca Halis, sanal bellek desteği de sunarak ticari işletim sistemleriyle uyumluluğu garanti etmektedir. Programlanabilir bir hızlandırıcı olarak tasarlanan Halis, bellek eşlemeli yazmaçlar (-ing, memory-mapped registers) üzerinden kontrol edilmektedir. Yapılan değerlendirmeler, Halis'in yazılım tabanlı çözümlere göre 26.9x, donanım tabanlı çözümlere göre 2.4x daha hızlı çalıştığını ve işlemcide %0.05'lik ihmal edilebilir ek alan maliyeti getirdiğini göstermektedir.
520 _aGraph Pattern Mining (GPM) algorithms extract meaningful information within graph structures, making them fundamental building blocks for multiple application domains. However, their performance is bottlenecked by hard-to-predict divergence control, cache pollution, and low parallelism caused by index matching operations that dominate the execution time. To address these challenges, this paper introduces Halis, a hardware-software co-designed Near-Cache Accelerator for GPM workloads on commercial multi-core CPUs. By executing index matching operations near the Last-Level Cache (LLC), Halis reduces data movement and cache pollution in upper cache levels while minimizing divergence control and enhancing parallelism. To achieve this, Halis repurposes underutilized Content Addressable Memories (CAMs) in hardware data prefetchers, taking advantage of their efficient lookup capabilities for GPM workloads. Furthermore, Halis includes virtual memory support, ensuring compatibility with commodity operating systems. Designed as a decoupled programmable accelerator, it operates via memory-mapped registers. Our evaluation demonstrates that Halis outperforms software and hardware approaches by 26.9× and 2.4× respectively, while incurring a negligible area overhead of 0.05% over the CPU baseline.
653 _aÇizge desen madenciliği
653 _aBellek hiyerarşisi
653 _aÖnbellek yakınında işleme
653 _aİçerik adreslenebilir bellek
653 _aGraph pattern mining
653 _aMemory hierarhy
653 _aNear-cache processing
653 _aContent addressable memories
700 1 _aErgin, Oğuz
_936153
710 _aTOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi.
_bFen Bilimleri Enstitüsü
_977078
942 _cTEZ
_2z
999 _c200466388
_d84600