Algoritmo prevede il consumo di potenza del processore in modo incredibilmente veloce

Gli ingegneri informatici della Duke University hanno sviluppato un nuovo metodo di intelligenza artificiale (AI) in grado di prevedere con precisione il consumo di potenza di qualsiasi tipo di processore di computer. La caratteristica più impressionante di questo nuovo metodo è la sua capacità di eseguire questa operazione oltre un trilione di volte al secondo, utilizzando allo stesso tempo molto poca potenza di calcolo.

Tecnica APOLLO

La nuova tecnica si chiama APOLLO e è stata convalidata su microprocessori ad alte prestazioni del mondo reale. Potrebbe essere applicata in molti modi diversi, tra cui migliorare l’efficienza e informare lo sviluppo dei microprocessori.

La ricerca che descrive questo nuovo metodo è stata pubblicata su MICRO-54: 54° Simposio annuale IEEE/ACM internazionale su microarchitettura.

Zhiyao Xie è il primo autore del documento e un candidato al dottorato di ricerca nel laboratorio di Yiran Chen, che è professore di ingegneria elettrica e informatica alla Duke.

“Questo è un problema intensamente studiato che tradizionalmente ha fatto affidamento su circuiti aggiuntivi per essere affrontato”, ha detto Xie. “Ma il nostro approccio funziona direttamente sul microprocessore in background, il che apre molte nuove opportunità. Credo che sia per questo che la gente è emozionata al riguardo”.

Processori di computer moderni

I processori di computer moderni si basano su cicli di calcoli che vengono eseguiti 3 trilioni di volte al secondo. Per mantenere le prestazioni e l’efficienza del chip, il consumo di potenza di queste transizioni veloci deve essere monitorato. Quando un processore assorbe troppa potenza, può risultare in surriscaldamento e danni. Quando la potenza cambia rapidamente, può causare complicazioni elettromagnetiche interne che risultano in un processore più lento.

Il software può prevedere e fermare questi estremi, e gli ingegneri informatici possono utilizzarlo per proteggere il hardware e aumentare le prestazioni. Tuttavia, questo processo richiede hardware e potenza di calcolo aggiuntivi.

“APOLLO si avvicina a un algoritmo di stima della potenza ideale che è sia preciso che veloce e può essere facilmente integrato in un core di elaborazione a basso costo”, ha detto Xie. “E poiché può essere utilizzato in qualsiasi tipo di unità di elaborazione, potrebbe diventare un componente comune nella progettazione dei chip futuri”.

Basato sull’intelligenza artificiale

APOLLO si basa sull’intelligenza artificiale per la sua potenza. L’algoritmo si basa sull’AI per identificare e selezionare 100 dei milioni di segnali del processore, che sono correlati al suo consumo di potenza. Quei 100 segnali vengono quindi utilizzati per costruire un modello di consumo di potenza, e l’algoritmo li monitora per prevedere le prestazioni del chip in tempo reale.

Questo processo è autonomo e basato sui dati, il che significa che può essere implementato su quasi qualsiasi tipo di architettura del processore di computer.

“Dopo che l’AI seleziona i suoi 100 segnali, puoi guardare l’algoritmo e vedere quali sono”, ha detto Xie. “Molte delle selezioni hanno senso intuitivo, ma anche se non lo hanno, possono fornire feedback ai progettisti informandoli quali processi sono più fortemente correlati al consumo di potenza e alle prestazioni”.

I ricercatori affermano che l’algoritmo necessita ancora di ulteriori test e valutazioni approfondite su diverse piattaforme. Ciò è necessario prima che possa essere adottato dai produttori di computer commerciali.