Máquinas virtuais

1. Máquinas virtuais Orlando Corrêa Netto

2. Agenda • Conceito de máquina virtual; • Construção da máquina em função da plataforma de desenvolvimento, ao contrario da máquina física; • Custo de memória de um ambiente OO; • Coletor de lixo e otimizações; • Micro arquitetura SMT (Simultaneous Multi Threading); • Modelo de memória na presença de threads.

3. Maquina virtual • Máquina virtual é uma abstração, com micro instruções próximas ao de maquinas físicas

4. Modelo de Memória • Provê uma abstração para leitura e escrita do modelo de memória da plataforma; • Exemplo: Double umNumero = new Double(“1.2”); Cria uma palavra de 64 bits para representação de virgula flutuante de precisão dupla, independente da plataforma.

5. Desalocação automática(garbage collector) • Em Java não existem métodos para desalocação manual de memória como free e delete (c/c++); • Ao se criar um objeto, este possui um cabeçalho (header) com atributos especiais usados pela VM e não acessiveis ao programador;

6. Desalocação automática - Antes • Entre estes atributos: contador de referências; • Ao criarmos um objeto, o contador era zerado e a cada nova referência o contador era incrementado, e decrementado caso a referência fosse eliminada; • Contador = 0  lápide;

7. Desalocação automáticaHot spot: • Localizar raízes: variáveis estáticas das classes carregadas e variáveis locais de métodos de execução; • A partir das raízes, e feita a marcação: para cada raiz, seguimos suas referências recursivamente, marcando os objetos encontrados como vivos; • O resto é lixo;

8. Processo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E Espaço livre Lixo Vivos 2 3 4 5 6 9 B C D • Identificar raizes: {3,4, 6} • Encontrar referências e marcar como vivos • Compactar head

9. Complicações • O mundo que vivemos e concorrente; • Enquanto você lê esta frase, ocorrem respiração, circulação sanguínea, etc... • Ao contrário do nosso mundo, a maioria das linguagens tem um único fluxo de execução; • Java e C# são exemplos de linguagens multi-thread;

10. SMT • SMT é uma técnica que permite múltiplas threads despacharem múltiplas instruções a cada ciclo para unidades funcionais de um processador superescalar. • SMT combina a capacidade de despacho de múltiplas instruções das arquiteturas superescalares, com a habilidade de esconder latência das arquiteturas multithreading. • A cada instante de tempo instruções de diferentes threads podem estar sendo executadas simultaneamente. • Busca reduzir o número de slots de despacho não ocupados a cada ciclo (elevado em arquiteturas multithreading) e o número de ciclos em que nenhuma instrução é despachada (elevado em arquiteturas superescalares).

11. Modelo de Memória na presença de threads • É uma especificação do funcionamento das threads e da gerência de memória na presença de threads; • Garante consistência da memória na presença de threads;

12. MMT do .NET • Imagine duas threads T1 e T2; • T1 atualiza um objeto não local, obj.x = 10; • T2 lê a variável: x = obj.x; em seguida; • Não é garantido que T2 terá o novo valor: • O código de T2 pode ter sido otimizado, fazendo cache num registrador temporário; • Numa maquina multiprocessada, cada processador tem seu próprios caches, Ln;

13. Arquiteturas Spark e Itaniun fazem reordenação de instruções do tipo: T1:W[pos] = x; ++pos; T2: x=W[pos]  T1: ++pos; W[pos-1] = x; T2: x=W[pos]; • O modelo precisa garantir a consistência mesmo na ausência de sincronização;

14. Referências • http://discuss.develop.com/archives/wa.exe?A2=ind0203B&L=DOTNET&P=R375 • http://www-106.ibm.com/developerworks/library/j-jtp02244.html?ca=dgr-lnxw07JMMP1