Algoritmo que predice el consumo de energía de los procesadores de manera increíblemente rápida

Los ingenieros informáticos de la Universidad de Duke han desarrollado un nuevo método de inteligencia artificial (IA) que puede predecir con precisión el consumo de energía de cualquier tipo de procesador de computadora. La característica más impresionante de este nuevo método es su capacidad para realizar esto más de un billón de veces por segundo, utilizando muy poca potencia de cálculo en sí mismo.

Técnica APOLLO

La nueva técnica se llama APOLLO, y ha sido validada en microprocesadores de alto rendimiento del mundo real. Podría aplicarse de muchas maneras diferentes, incluyendo la mejora de la eficiencia y la información para el desarrollo de microprocesadores.

La investigación que detalla este nuevo método se publicó en MICRO-54: 54º Simposio Anual IEEE/ACM Internacional sobre Microarquitectura.

Zhiyao Xie es el primer autor del documento y un candidato a doctorado en el laboratorio de Yiran Chen, quien es profesor de ingeniería eléctrica y computacional en Duke.

“Este es un problema intensamente estudiado que tradicionalmente ha dependido de circuitos adicionales para abordarlo”, dijo Xie. “Pero nuestro enfoque se ejecuta directamente en el microprocesador en segundo plano, lo que abre muchas nuevas oportunidades. Creo que es por eso que la gente está emocionada con ello”.

Procesadores de computadora modernos

Los procesadores de computadora modernos dependen de ciclos de cálculos que se realizan 3 billones de veces por segundo. Para mantener el rendimiento y la eficiencia del chip, es necesario rastrear el consumo de energía de estas transiciones rápidas. Cuando un procesador consume demasiada energía, puede resultar en sobrecalentamiento y daño. Cuando la energía cambia rápidamente, puede causar complicaciones electromagnéticas internas que resultan en un procesador más lento.

El software puede predecir y detener estos extremos, y los ingenieros informáticos pueden utilizarlo para proteger el hardware y aumentar el rendimiento. Sin embargo, este proceso requiere hardware y potencia de cálculo adicionales.

“APOLLO se acerca a un algoritmo de estimación de energía ideal que es preciso y rápido, y puede construirse fácilmente en un núcleo de procesamiento a un costo de energía bajo”, dijo Xie. “Y porque puede utilizarse en cualquier tipo de unidad de procesamiento, podría convertirse en un componente común en el diseño de chips del futuro”.

Basado en IA

APOLLO se basa en la inteligencia artificial para su poder. El algoritmo depende de la IA para identificar y seleccionar 100 de los millones de señales de un procesador, que se correlacionan con su consumo de energía. Esas 100 señales se utilizan para construir un modelo de consumo de energía, y el algoritmo las monitorea para predecir el rendimiento del chip en tiempo real.

Este proceso es autónomo y basado en datos, lo que significa que puede implementarse en casi cualquier arquitectura de procesador de computadora.

“Después de que la IA selecciona sus 100 señales, puedes mirar el algoritmo y ver qué son”, dijo Xie. “Muchas de las selecciones tienen sentido intuitivo, pero incluso si no lo tienen, pueden proporcionar retroalimentación a los diseñadores al informarles qué procesos están más fuertemente correlacionados con el consumo de energía y el rendimiento”.

Los investigadores dicen que el algoritmo aún necesita pruebas y evaluaciones comprehensivas adicionales en diferentes plataformas. Esto es necesario antes de que pueda ser adoptado por fabricantes de computadoras comerciales.