Algoritmus předpovídá spotřebu procesoru neuvěřitelně rychle

Inženýři z Dukeovy univerzity vyvinuli novou metodu umělé inteligence (AI), která může přesně předpovídat spotřebu energie libovolného typu počítačového procesoru. Nejpozoruhodnější vlastností této nové metody je její schopnost tuto operaci provádět více než bilionkrát za sekundu, přičemž sama spotřebovává velmi málo výpočetní energie.

Technika APOLLO

Nová technika se nazývá APOLLO a byla ověřena na reálných, vysoce výkonných mikroprocesorech. Může být použita mnoha způsoby, včetně zlepšení efektivity a informování vývoje mikroprocesorů.

Výzkum popisující tuto novou metodu byl zveřejněn na MICRO-54: 54. roční mezinárodní symposium IEEE/ACM o mikroarchitektuře.

Zhiyao Xie je prvním autorem článku a doktorandem v laboratoři Yiran Chen, který je profesorem elektrotechniky a počítačového inženýrství na Dukeově univerzitě.

“Toto je intenzivně studovaný problém, který tradičně vyžadoval další obvodové součásti,” řekl Xie. “Ale náš přístup běží přímo na mikroprocesoru na pozadí, což otevírá mnoho nových možností. Myslím, že to je důvod, proč lidé jsou nadšeni z toho.”

Moderní počítačové procesory

Moderní počítačové procesory spoléhají na cykly výpočtů, které jsou prováděny 3 bilionykrát za sekundu. Aby se udržela výkon a efektivita čipu, musí se sledovat spotřeba energie těchto rychlých přechodů. Když procesor spotřebuje příliš mnoho energie, může dojít k přehřátí a poškození. Když se spotřeba energie mění rychle, může způsobit vnitřní elektromagnetické komplikace, které vedou k pomalejšímu procesoru.

Software může předpovídat a zastavovat tyto extrémy, a počítačoví inženýři mohou použít software k ochraně hardwaru a zvýšení výkonu. Nicméně, tento proces vyžaduje další hardwarové a výpočetní zdroje.

“APOLLO se blíží ideálnímu algoritmu pro odhad spotřeby energie, který je jak přesný, tak rychlý a může být snadno integrován do jádra procesoru s nízkou energetickou náročností,” řekl Xie. “A protože může být použita v jakémkoli typu procesorové jednotky, může se stát běžnou součástí budoucího designu čipů.”

Využití umělé inteligence

APOLLO využívá umělé inteligence pro svou sílu. Algoritmus spoléhá na AI k identifikaci a výběru 100 signálů z milionů signálů procesoru, které korelují se spotřebou energie. Tyto 100 signálů se poté používají k vytvoření modelu spotřeby energie a algoritmus monitoruje tyto signály k předpovědi výkonu čipu v reálném čase.

Tento proces je autonomní a datově řízený, což znamená, že může být implementován na téměř jakékoli architektuře počítačového procesoru.

“Po výběru 100 signálů můžete se podívat na algoritmus a vidět, co jsou,” řekl Xie. “Mnohé z výběrů mají intuitivní smysl, ale i když ne, mohou poskytnout zpětnou vazbu návrhářům tím, že informují, které procesy jsou nejvíce korelovány se spotřebou energie a výkonem.”

Výzkumníci říkají, že algoritmus ještě potřebuje další testování a komplexní hodnocení na různých platformách. To je vyžadováno předtím, než může být přijat komerčními počítačovými výrobci.