Αλγόριθμος Προβλέπει Κατανάλωση Ισχύος Επεξεργαστή Πολύ Γρήγορα

Οι μηχανικοί υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο του Ντιούκ έχουν αναπτύξει μια νέα μέθοδο τεχνητής νοημοσύνης (AI) που μπορεί να προβλέψει με ακρίβεια την κατανάλωση ισχύος οποιουδήποτε τύπου επεξεργαστή υπολογιστή. Το πιο εντυπωσιακό χαρακτηριστικό αυτής της νέας μεθόδου είναι η ικανότητά της να εκτελεί αυτήν την εργασία πάνω από ένα τρισεκατομμύριο φορές ανά δευτερόλεπτο, χρησιμοποιώντας πολύ λίγη υπολογιστική ισχύ.

Τεχνική APOLLO

Η νέα τεχνική ονομάζεται APOLLO και έχει επικυρωθεί σε πραγματικούς, υψηλής απόδοσης μικροεπεξεργαστές. Μπορεί να εφαρμοστεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, συμπεριλαμβανομένης της βελτίωσης της αποδοτικότητας και της ενημέρωσης της ανάπτυξης των μικροεπεξεργαστών.

Η έρευνα που περιγράφει αυτήν τη νέα μέθοδο δημοσιεύθηκε στο MICRO-54: 54ο Ετήσιο Διεθνές Συμπόσιο για τη Μικροαρχιτεκτονική.

Ο Zhiyao Xie είναι ο πρώτος συγγραφέας του εγγράφου και υποψήφιος διδάκτωρ στο εργαστήριο του Yiran Chen, ο οποίος είναι καθηγητής ηλεκτρικής και υπολογιστικής μηχανικής στο Ντιούκ.

«Αυτό είναι ένα εντατικά μελετημένο πρόβλημα που έχει παραδοσιακά βασιστεί σε πρόσθετο κύκλωμα για να αντιμετωπιστεί», είπε ο Xie. «Αλλά η προσέγγισή μας εκτελείται απευθείας στον μικροεπεξεργαστή στο υπόβαθρο, το οποίο ανοίγει πολλές νέες ευκαιρίες. Νομίζω ότι αυτό είναι το λόγο για τον οποίο οι άνθρωποι είναι ενθουσιασμένοι γι’ αυτό».

Σύγχρονοι Επεξεργαστές Υπολογιστών

Οι σύγχρονοι επεξεργαστές υπολογιστών βασίζονται σε κύκλους υπολογισμών που πραγματοποιούνται 3 τρισεκατομμύρια φορές ανά δευτερόλεπτο. Για να διατηρηθεί η απόδοση και η αποδοτικότητα του chip, η κατανάλωση ισχύος αυτών των γρήγορων μεταβάσεων πρέπει να παρακολουθείται. Όταν ένας επεξεργαστής吸βάνει πολύ ισχύ, μπορεί να οδηγήσει σε υπερθέρμανση και ζημιά. Όταν η ισχύς αλλάζει γρήγορα, μπορεί να προκαλέσει εσωτερικές ηλεκτρομαγνητικές επιπλοκές που οδηγούν σε einen αργότερο επεξεργαστή.

Το λογισμικό μπορεί να προβλέψει και να σταματήσει αυτά τα ακραία, και οι μηχανικοί υπολογιστών μπορούν να το χρησιμοποιήσουν για να προστατέψουν το υλικό και να αυξήσουν την απόδοση. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία απαιτεί πρόσθετο υλικό και υπολογιστική ισχύ.

«Η APOLLO προσεγγίζει einen ιδανικό αλγόριθμο εκτίμησης ισχύος που είναι και ακριβής και γρήγορος και μπορεί εύκολα να ενσωματωθεί σε einen επεξεργαστή πυρήνα με χαμηλό κόστος ισχύος», είπε ο Xie. «Και επειδή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε τύπο μονάδας επεξεργασίας, μπορεί να γίνει ένας κοινός компонент στη μελλοντική σχεδίαση chip».

Βασίζοντας την AI

Η APOLLO βασίζεται στην τεχνητή νοημοσύνη για την ισχύ της. Ο αλγόριθμος βασίζεται στην AI για να αναγνωρίσει και να επιλέξει 100 από τα εκατομμύρια σήματα ενός επεξεργαστή, τα οποία συσχετίζονται με την κατανάλωση ισχύος του. Αυτά τα 100 σήματα χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν ένα μοντέλο κατανάλωσης ισχύος, και ο αλγόριθμος παρακολουθεί αυτά για να προβλέψει την απόδοση του chip σε πραγματικό χρόνο.

Αυτή η διαδικασία είναι αυτόνομη και δεδομενο-κίνητη, που σημαίνει ότι μπορεί να εφαρμοστεί σχεδόν σε οποιοδήποτε τύπο αρχιτεκτονικής επεξεργαστή υπολογιστή.

«Μετά την επιλογή των 100 σημάτων από την AI, μπορείτε να δείτε τον αλγόριθμο και να δείτε τι είναι», είπε ο Xie. «Πολλοί από τους επιλογές έχουν λογική σημασία, αλλά ακόμη και αν δεν έχουν, μπορούν να παρέχουν ανατροφοδότηση στους σχεδιαστές, ενημερώνοντάς τους ποια διαδικασία είναι πιο στενά συσχετισμένη με την κατανάλωση ισχύος και την απόδοση».

Οι ερευνητές λένε ότι ο αλγόριθμος vẫn χρειάζεται περαιτέρω δοκιμές και綜合 αξιολογήσεις σε διαφορετικές πλατφόρμες. Αυτό είναι απαραίτητο πριν από την υιοθέτησή του από εμπορικούς κατασκευαστές υπολογιστών.