Algorytm przewiduje zużycie energii procesora niesamowicie szybko

Inżynierowie komputerowi z Uniwersytetu Duke opracowali nową metodę sztucznej inteligencji (AI), która może dokładnie przewidzieć zużycie energii przez dowolny typ procesora komputerowego. Najbardziej imponującą cechą tej nowej metody jest jej zdolność do wykonania tej czynności ponad bilion razy na sekundę, przy użyciu bardzo małej mocy obliczeniowej.

Technika APOLLO

Nowa technika nosi nazwę APOLLO i została zweryfikowana na prawdziwych, wysokowydajnych mikroprocesorach. Może być stosowana na wiele różnych sposobów, w tym w celu poprawy wydajności i poinformowania o rozwoju mikroprocesorów.

Badanie, które szczegółowo opisuje tę nową metodę, zostało opublikowane na MICRO-54: 54. corocznym międzynarodowym sympozjum IEEE/ACM na temat mikroarchitektury.

Zhiyao Xie jest pierwszym autorem artykułu i kandydatem na stopień doktora w laboratorium Yiran Chen, który jest profesorem inżynierii elektrycznej i komputerowej na Uniwersytecie Duke.

“To jest intensywnie badany problem, który tradycyjnie opierał się na dodatkowych obwodach, aby go rozwiązać,” powiedział Xie. “Ale nasze podejście działa bezpośrednio na mikroprocesorze w tle, co otwiera wiele nowych możliwości. Myślę, że to jest powodem, dla którego ludzie są podekscytowani tym.”

Współczesne procesory komputerowe

Współczesne procesory komputerowe opierają się na cyklach obliczeń, które są wykonywane 3 biliony razy na sekundę. Aby utrzymać wydajność i efektywność chipu, należy śledzić zużycie energii przez te szybkie przejścia. Gdy procesor pobiera zbyt dużo energii, może to spowodować przegrzanie i uszkodzenie. Gdy energia zmienia się szybko, może to spowodować wewnętrzne komplikacje elektromagnetyczne, które prowadzą do wolniejszego procesora.

Oprogramowanie może przewidzieć i zatrzymać te ekstremalne sytuacje, a inżynierowie komputerowi mogą je wykorzystać do ochrony sprzętu i zwiększenia wydajności. Jednak ten proces wymaga dodatkowego sprzętu i mocy obliczeniowej.

“APOLLO jest idealnym algorytmem szacowania mocy, który jest zarówno dokładny, jak i szybki, i może być łatwo wbudowany w rdzeń procesora przy niskim koszcie mocy,” powiedział Xie. “I ponieważ może być stosowany w dowolnym typie jednostki przetwarzającej, może stać się powszechnym składnikiem w przyszłej konstrukcji chipów.”

Korzystanie z AI

APOLLO korzysta z sztucznej inteligencji, aby uzyskać swoją moc. Algorytm opiera się na AI, aby zidentyfikować i wybrać 100 sygnałów z milionów sygnałów procesora, które korelują z jego zużyciem energii. Te 100 sygnałów jest następnie wykorzystywanych do budowy modelu zużycia energii, a algorytm monitoruje je, aby przewidzieć wydajność chipu w czasie rzeczywistym.

Ten proces jest autonomiczny i oparty na danych, co oznacza, że może być wdrożony na prawie każdej architekturze procesora komputerowego.

“Po tym, jak AI wybiera swoje 100 sygnałów, możesz spojrzeć na algorytm i zobaczyć, co one są,” powiedział Xie. “Wiele z tych wyborów ma intuicyjny sens, ale nawet jeśli nie, mogą one dostarczyć informacji zwrotnej projektantom, informując ich, które procesy są najbardziej skorelowane z zużyciem energii i wydajnością.”

Badacze twierdzą, że algorytm wymaga dalszych testów i kompleksowych ocen na różnych platformach. Jest to wymagane przed tym, jak może być przyjęty przez komercyjnych producentów komputerów.