1. Classification and Elimination of Conflicts in Hardware Transactional Memory Systems
- Author
-
Per Stenström, Mridha-Mohammad Waliullah, Amdahl's Law is Forever (ALF), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-ARCHITECTURE (IRISA-D3), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Computer Science and Engineering [Göteborg] (CSE), Chalmers University of Technology [Göteborg], CentraleSupélec-Télécom Bretagne-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Télécom Bretagne-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
- Subjects
[INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR] ,Root (linguistics) ,Computer science ,Distributed computing ,Electric breakdown ,02 engineering and technology ,computer.software_genre ,01 natural sciences ,ACM: C.: Computer Systems Organization/C.1: PROCESSOR ARCHITECTURES/C.1.0: General ,Manycore ,Intermediate Checkpointing ,0103 physical sciences ,Conflict resolution ,0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering ,Transactional Memory ,Contamination Misses ,010302 applied physics ,Hardware_MEMORYSTRUCTURES ,Database ,False sharing ,Transactional memory ,Storage management ,020202 computer hardware & architecture ,Cache ,computer ,Software versioning - Abstract
International audience; This paper analyzes the sources of performance losses in hardware transactional memory and investigates techniques to reduce the losses. It dissects the root causes of data conflicts in hardware transactional memory systems (HTM) into four classes of conflicts: true sharing, false sharing, silent store, and write-write conflicts. These conflicts can cause performance and energy losses due to aborts and extra communication. To quantify losses, the paper first proposes the 5C cache-miss classification model that extends the well-established 4C model with a new class of cache misses known as contamination misses. The paper also contributes with two techniques for removal of data conflicts: One for removal of false sharing conflicts and another for removal of silent store conflicts. In addition, it revisits and adapts a technique that is able to reduce losses due to both true and false conflicts. All of the proposed techniques can be accommodated in a lazy versioning and lazy conflict resolution HTM built on top of a MESI cache-coherence infrastructure with quite modest extensions. Their ability to reduce performance is quantitatively established, individually as well as in combination. Performance is improved substantially.
- Published
- 2011