プロセッサーの電力消費を驚くほど高速に予測するアルゴリズム

デューク大学のコンピューターエンジニアは、任意の種類のコンピュータープロセッサーの電力消費を正確に予測できる新しい人工知能（AI）方法を開発しました。この新しい方法の最も印象的な機能は、その作業を1秒あたり1兆回以上で実行できることでありながら、自分自身の計算能力を非常に少なく抑える能力です。

APOLLOテクニック

この新しいテクニックはAPOLLOと呼ばれ、実際の高性能マイクロプロセッサで検証されています。マイクロプロセッサの効率を向上させるために、またはマイクロプロセッサの開発を通知するために、さまざまな方法で適用できます。

この新しい方法についての研究は、MICRO-54：第54回IEEE/ACMインターナショナルシンポジウムオンマイクロアーキテクチャで発表されました。

ジーヤオ・シエは、この論文の第一著者であり、デューク大学の電気電子工学およびコンピューターエンジニアリング教授であるイラン・チェンの研究室の博士課程の学生です。

「これは、従来、余分な回路を使用して解決しようとしてきた問題です。しかし、私たちのアプローチは、マイクロプロセッサ上でバックグラウンドで直接実行されるため、多くの新しい機会を提供します。我々がそれについて興奮しているのは、そのためです。」

現代のコンピュータープロセッサ

現代のコンピュータープロセッサは、1秒あたり3兆回の計算サイクルに依存しています。チップのパフォーマンスと効率を維持するために、これらの高速遷移の電力消費を追跡する必要があります。プロセッサが過剰な電力を消費すると、過熱や損傷が発生する可能性があります。電力が急激に変化すると、内部の電磁的な複雑さにより、プロセッサの速度が低下する可能性があります。

ソフトウェアは、これらの極端な状況を予測して阻止できます。コンピューターエンジニアは、ハードウェアを保護し、パフォーマンスを向上させるためにこれを使用できます。しかし、このプロセスには追加のハードウェアと計算能力が必要です。

「APOLLOは、正確で高速な電力推定アルゴリズムに近づき、低電力コストで処理コアに簡単に組み込むことができます。」シエは言った。「そして、任意の種類の処理ユニットで使用できるため、将来のチップ設計では一般的なコンポーネントになる可能性があります。」

AIを利用する

APOLLOは、電力にAIを利用しています。アルゴリズムは、プロセッサーの電力消費と相関するプロセッサーの数百万の信号のうち100を識別して選択するためにAIに依存しています。これらの100の信号は、電力消費モデルを構築するために使用され、アルゴリズムはそれらを監視してリアルタイムでチップのパフォーマンスを予測します。

このプロセスは、自己完結型でデータ駆動型であるため、ほぼ任意の種類のコンピュータープロセッサーアーキテクチャで実装できます。

「AIが100の信号を選択した後、アルゴリズムを見てどれであるかを確認できます。」シエは言った。「選択の多くは直感的に理解できますが、直感的でない場合は、設計者に電力消費とパフォーマンスに最も強く相関するプロセスについてフィードバックを提供できます。」

研究者は、アルゴリズムが商業的なコンピューターメーカーによって採用される前に、さまざまなプラットフォームでのさらにテストと包括的な評価が必要であると述べています。