Konzepte von Betriebssystem-Komponenten: Effiziente Manycore-Systeme

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1 Konzepte von Betriebssystem-Komponenten: Effiziente Manycore-Systeme Florian Schmaus, Stefan Reif Lehrstuhl für Informatik 4 Verteilte Systeme und Betriebssysteme Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Wintersemester

2 Überblick Einführung: Effiziente Manycore-Systeme Seminar KvBK Organisatorisches Seminarmodus Themen und Einteilung Fachliteratur lesen und verstehen Vortrag strukturieren, gestalten und vorbereiten c fs,sr KvBK (WS16) 1 16

3 Effiziente Manycore-Systeme Motivation AMD FX Kerne Intel Core i7-6950x 10 Kerne, Hyperthreading Intel Xeon E v4 24 Kerne, Hyperthreading, 3x QPI c fs,sr KvBK (WS16) Einführung: Effiziente Manycore-Systeme 2 16

4 Effiziente Manycore-Systeme Motivation AMD FX Kerne Intel Core i7-6950x 10 Kerne, Hyperthreading Intel Xeon E v4 24 Kerne, Hyperthreading, 3x QPI Adapteva Parallella 16 bzw. 64 Kerne Embedded Platform c fs,sr KvBK (WS16) Einführung: Effiziente Manycore-Systeme 2 16

5 Effiziente Manycore-Systeme Motivation Parallele Hardware benötigt nebenläufige Software Threads Verdrängung, Globaler Speicher, Mutex/Lock CSP Verdrängung, Nachrichtenaustausch Coroutines Kooperation, Future-Variablen Nebenläufige Software benötigt Betriebssystemunterstützung Schwergewichtige/Leichtgewichtige Prozesse Inter-Prozess-Kommunikation (IPC) c fs,sr KvBK (WS16) Einführung: Effiziente Manycore-Systeme 3 16

6 Effiziente Manycore-Systeme Herausforderungen Sprach-Unterstützung für nebenläufige Programme Hochparalleler Anwendungscode Anwendungsfall-optimierte Synchronisationsverfahren Betriebssystem-Unterstützung für parallele Systeme Skalierbare Synchronisationsverfahren Effiziente Lastverteilung Hardware-Unterstützung für effiziente Parallelisierung Skalierbare Hardware-Ressourcen Schnelle Speicherzugriffe c fs,sr KvBK (WS16) Einführung: Effiziente Manycore-Systeme 4 16

7 Überblick Einführung: Effiziente Manycore-Systeme Seminar KvBK Organisatorisches Seminarmodus Themen und Einteilung Fachliteratur lesen und verstehen Vortrag strukturieren, gestalten und vorbereiten c fs,sr KvBK (WS16) Seminar KvBK 5 16

8 Seminar KvBK Überblick Betreuer Florian Schmaus Stefan Reif Termin Dienstag, 16:00 17:30, Raum (I4-Besprechungsraum) Web-Seiten Lehrveranstaltung: www4.cs.fau.de/lehre/ws16/ps_kvbk Anmeldung: waffel.cs.fau.de/signup/?univisid= Rückmeldungen und Fragen Bitte Fragen stellen! Auf Fehler aufmerksam machen! c fs,sr KvBK (WS16) Seminar KvBK Organisatorisches 6 16

9 Seminarmodus Ausarbeitung Schriftliche Ausarbeitung Umfang 5 Seiten ACM-Stil (zweispaltig, 9-Punkt), siehe: Abgabe der Ausarbeitung: Erste Fassung: spätestens zwei Wochen vor dem Vortrag Vortragsfassung: spätestens eine Woche vor dem Vortrag Finale Fassung: spätestens eine Woche nach dem Vortrag Hintergrund: Einarbeitung der Resonanz aus dem Vortrag Weitere Hinweise Ausarbeitung unter Zuhilfenahme der Wissensbasis erstellen: Ausarbeitung entweder auf Deutsch oder Englisch c fs,sr KvBK (WS16) Seminar KvBK Seminarmodus 7 16

10 Seminarmodus Vortrag, aktive Teilnahme Vortrag 25 min Vortrag plus anschließende Diskussion Zur Vorbereitung mindestens einmal zur Probe halten Abgabe der Vortragsfolien: Erste Fassung: spätestens eine Woche vor dem Vortrag Finale Fassung: spätestens einen Tag vor dem Vortrag Grundlagen der Wissensbasis auch für den Vortrag anwenden Aktive Teilnahme Vorbereitung anhand der Vortragsfassung des jeweiligen Vortrags Anwesenheit Beteiligung an den Diskussionen Vortragsevaluation Die Seminarteilnehmer bewerten gegenseitig ihre Vorträge Evaluationsbögen werden zu den Seminarterminen bereitgestellt c fs,sr KvBK (WS16) Seminar KvBK Seminarmodus 8 16

11 Seminarmodus Zeitplan d Tage vor dem Vortrag Erste Fassung der Ausarbeitung d-7 d d+7

12 Seminarmodus Zeitplan d-14 d-7 7 Tage vor dem Vortrag Vortragsfassung der Ausarbeitung Erste Fassung der Vortragsfolien d d+7

13 Seminarmodus Zeitplan d-14 d-7 d 1 Tag vor dem Vortrag Endgültige Fassung der Vortragsfolien d+7

14 Seminarmodus Zeitplan d-14 d-7 d Tag des Vortrags Vortrag halten d+7

15 Seminarmodus Zeitplan d-14 d-7 d d+7 7 Tage nach dem Vortrag Endgültige Fassung der Ausarbeitung

16 Seminarmodus Zeitplan d-14 d-7 d d+7 14 Tage vor dem Vortrag Erste Fassung der Ausarbeitung 7 Tage vor dem Vortrag Vortragsfassung der Ausarbeitung Erste Fassung der Vortragsfolien 1 Tag vor dem Vortrag Endgültige Fassung der Vortragsfolien Tag des Vortrags Vortrag halten 7 Tage nach dem Vortrag Endgültige Fassung der Ausarbeitung

17 Themen Vergabe der Themen Architektur skalierbarer Betriebssysteme (x2) Synchronisierung in Manycore-Systemen (x3) Remote Core Locking Ready-Copy-Update (x2) Aktorensysteme (x2) Speichermodelle Cache-Kohärenz Transactional Memory Nichtblockierende Datenstrukturen c fs,sr KvBK (WS16) Seminar KvBK Themen und Einteilung 10 16

18 Überblick Einführung: Effiziente Manycore-Systeme Seminar KvBK Organisatorisches Seminarmodus Themen und Einteilung Fachliteratur lesen und verstehen Vortrag strukturieren, gestalten und vorbereiten c fs,sr KvBK (WS16) Fachliteratur lesen und verstehen 11 16

19 Fachliteratur lesen und verstehen Gründe, ein Papier zu lesen Literaturanalyse relevanter verwandter Arbeiten Begutachtung von zur Veröffentlichung eingereichten Beiträgen [Weil es für das Seminar notwendig ist]... Mögliche Herangehensweise: Mindestens drei Lesedurchgänge mit jeweils unterschiedlichem Fokus 1. Durchgang: Erster allgemeiner Eindruck 2. Durchgang: Überblick über den Inhalt 3. Durchgang: Detailliertes Verständnis Literatur Srinivasan Keshav How to Read a Paper ACM SIGCOMM Computer Communication Review, 37(3):83 84, c fs,sr KvBK (WS16) Fachliteratur lesen und verstehen 12 16

20 1. Lesedurchgang Ziel: Verschaffen eines ersten allgemeinen Eindrucks Relevante Fragestellungen In welche Kategorie (z. B. Analyse eines bereits existierenden Systems, Beschreibung eines Prototyps, etc.) fällt das Papier? Was ist der wissenschaftliche Beitrag des Papiers? Sind die getroffenen Annahmen dem ersten Anschein nach berechtigt? Mit welchen anderen Papieren ist das Papier thematisch verwandt? Vorgehensweise Detailliertes Lesen Titel Abstract Einleitung Schluss Kurzer Blick auf Überschriften Referenzen c fs,sr KvBK (WS16) Fachliteratur lesen und verstehen 13 16

21 2. Lesedurchgang Ziel: Verschaffen eines Überblicks über den Inhalt Relevante Fragestellungen Was ist der (komplette) Inhalt des Papiers? Wie würde ich einem Anderen den Inhalt des Papiers erklären? Enthält das Papier offensichtliche Fehler? Vorgehensweise Detailliertes Lesen bzw. Betrachten Abschnitte aus 1. Lesedurchgang Restliche Abschnitte Abbildungen, Graphen, etc. Aussparen von Details (z. B. Beweisen) Notizen Zentrale Punkte Relevante Referenzen Unklare Stellen c fs,sr KvBK (WS16) Fachliteratur lesen und verstehen 14 16

22 3. Lesedurchgang Ziel: Detailliertes Verständnis des Papiers Relevante Fragestellungen Was sind die wesentliche Beiträge des Papiers? Sind die auf Basis der Annahmen gezogenen Schlüsse korrekt? Werden Annahmen getroffen, die nicht explizit erwähnt sind? Vorgehensweise Besonderes Augenmerk auf Details (Gedankliches) Nachvollziehen der präsentierten Experimente Heranziehen von referenzierten verwandten Arbeiten c fs,sr KvBK (WS16) Fachliteratur lesen und verstehen 15 16

23 Überblick Einführung: Effiziente Manycore-Systeme Seminar KvBK Organisatorisches Seminarmodus Themen und Einteilung Fachliteratur lesen und verstehen Vortrag strukturieren, gestalten und vorbereiten c fs,sr KvBK (WS16) Vortrag strukturieren, gestalten und vorbereiten 16 16