스레드

스레드

• 독립적인 패치/디코드/실행 루프를 가짐

• OS에서 처리하는 가장 작은 처리 단위

• 논리적으로 하나의 스레드는 다음을 포함

  • 코드, 레지스터, 스택, 스레드별 데이터

• 사용자 레벨 스레드 vs 커널 레벨 스레드

• 일반적으로 스레드는 프로세스에 속함

• 하나의 프로세스는 여러 개의 스레드를 포함할 수 있음

• 스레드간 공유 자원은 다른 스레드와 공유 가능

• 코드, 데이터, OS 자원(열린 파일, 시그널 등)

  
  

스레드간 통신

• 한 프로세스 내 스레드들은 기본적으로 프로세스의 가상 주소 공간의 일부(코드와 데이터 섹션)을 공유

• 한 프로세스 내 스레드간 통신은 공유 주소 공간에 읽기/쓰기를 통해 이루어짐

• 한 스레드가 특정 주소에 값을 쓰면 그 값은 다른 스레드에 의해 읽힐 수 있음

  
  

멀티프로드 프로세서

• 여러 스레드의 명령어를 파이프라인에서 실행

• 파이프라인 내 명령어 간 의존 관계가 없어야 함

• 다수의 스레드를 동시에 실행하여 ILP(Instruction Level Parallelism)를 높임

• 단일 스레드로는 ILP에 한계가 있음

  
  

스레드 수준 병렬성(Thread Level Parallelism)

• 한 번에 몇 개의 thread를 실행할 수 있는지

• TLP는 다수의 스레드를 사용하여 명시적을 표현됨(처리량 증가를 위해)

• ILP보다 비용 효율이 좋음

  
  

칼라 프로세서와 Issue Width

• 파이프라인의 목표
  • 매 클럭 사이클마다 명령어를 issue(Decoder -> ALU) 하는 것
  • 인스트럭션을 issue 하는 것
  • 일반적으로 인스트럭션을 execution unit으로 전달하는 것
• Issue Width는 한 프로세서가 issue 가능한 명령의 최대 수
• 하드웨어가 사이클마다 n개의 인스트럭션을 issue 가능할 때
• 프로세서는 n개의 issue slot을 가짐
• 프로세서는 n-issue 프로세서
• 비효율성(branch, 의존성 등)
• 수직적 및 수평적 낭비

멀티쓰레딩

• 긴 지연시간을 숨기기 위해 스레드를 스케줄링하여 수직적 낭비를 줄임
• 매 사이클마다 스레드 문맥 교환
• 긴 지연시간을 가진 동작을 용인할 수 있음(수직적 낭비 제거)
• 여전히 상용되지 않는 이유(많은 슬롯이 낭비되고 있음 : 수평적 낭비)
• 스케줄링
  • FIne-grained 멀티스레딩
  • 매 사이클마다 스레드간 문맥 교환
  • Coarse-grained 멀티스레딩
• 데이터 해저드나 캐시 미스와 같은 상황마다 스레드간 문맥 교환

SMT(Simultaneous Multitreading)

• 매 사이클마다 모든 스레드에서 인스트럭션을 선택
• 수평적 및 수직적 낭비를 모두 막음
• issue width를 최대한 활용
• Hyper-threading