40、通过旁路技术挖掘Cell/B.E.架构的局部性

通过旁路技术挖掘Cell/B.E.架构的局部性

1. EIB带宽问题与应对策略

在Cell/B.E.架构中，当EIB（Element Interconnect Bus）流量集中指向单个EIB元素时，会出现带宽问题。例如，若SPE5、SPE7、SPE2和SPE4同时尝试与SPE6通信，它们的最大聚合带宽102.4GB/s会使SPE6不堪重负。

为应对带宽限制，可采用软件缓存和双缓冲技术。SPE软件缓存通过在SPE内部缓存和重用数据，减少通信次数，有效降低竞争和阻塞程度。而双缓冲技术虽不能减少竞争和阻塞，但可通过将通信与计算重叠来隐藏通信延迟，减轻其对计算的影响。

2. Cell Superscalar与CellSs环境

CellSs环境由编译器和库组成，为Cell/B.E.提供编程接口。它能方便地将标准的（顺序）C或Fortran代码转换为并行代码。用户只需在原始代码中添加编译指示，标记要在SPE中执行的函数（或任务）。

在运行时，CellSs执行用户代码并组织并行执行。其主要程序在PPE（Power Processing Element）上运行，同时运行CellSs PPE运行时库。该库有两个独立线程：
- 主线程：执行用户应用程序，重命名参数以避免虚假依赖，并根据真实依赖定义任务优先级。
- 辅助线程：利用任务和依赖信息构建任务依赖图，负责通过回调与SPE进行通信和同步。

CellSs SPE运行时库负责在主内存和本地存储之间传输参数并执行任务。它为每个SPE实现了本地软件缓存以减少数据传输次数，还采用双缓冲技术隐藏DMA（Direct Memory Access）延迟。