Algoritmo Prevê Consumo de Energia do Processador de Maneira Incredivelmente Rápida

Engenheiros de computador da Universidade Duke desenvolveram um novo método de inteligência artificial (IA) que pode prever com precisão o consumo de energia de qualquer tipo de processador de computador. A característica mais impressionante deste novo método é sua capacidade de realizar isso mais de um trilhão de vezes por segundo, utilizando muito pouca potência de computação por si mesmo.

Técnica APOLLO

A nova técnica é chamada de APOLLO e foi validada em microprocessadores de alto desempenho do mundo real. Ela pode ser aplicada de muitas maneiras diferentes, incluindo melhorar a eficiência e informar o desenvolvimento de microprocessadores.

A pesquisa que detalha este novo método foi publicada no MICRO-54: 54º Simpósio Anual IEEE/ACM Internacional sobre Microarquitetura.

Zhiyao Xie é o primeiro autor do artigo e um candidato a PhD no laboratório de Yiran Chen, que é professor de engenharia elétrica e de computador na Universidade Duke.

“Este é um problema intensamente estudado que tradicionalmente dependia de circuitos extras para ser resolvido,” disse Xie. “Mas nossa abordagem é executada diretamente no microprocessador em segundo plano, o que abre muitas novas oportunidades. Acho que é por isso que as pessoas estão animadas com isso.”

Processadores de Computador Modernos

Os processadores de computador modernos dependem de ciclos de computação que são feitos 3 trilhões de vezes por segundo. Para manter o desempenho e a eficiência do chip, o consumo de energia dessas transições rápidas deve ser rastreado. Quando um processador consome muita energia, pode resultar em superaquecimento e danos. Quando a energia muda rapidamente, pode causar complicações eletromagnéticas internas que resultam em um processador mais lento.

O software pode prever e parar esses extremos, e os engenheiros de computador podem usá-lo para proteger o hardware e aumentar o desempenho. No entanto, este processo requer hardware e potência de computação extras.

“APOLLO se aproxima de um algoritmo de estimação de energia ideal que é preciso e rápido e pode ser facilmente incorporado a um núcleo de processamento a um baixo custo de energia,” disse Xie. “E porque pode ser usado em qualquer tipo de unidade de processamento, pode se tornar um componente comum no design de chips futuros.”

Utilizando IA

APOLLO se baseia na inteligência artificial para seu poder. O algoritmo depende da IA para identificar e selecionar 100 dos milhões de sinais de um processador, que se correlacionam com seu consumo de energia. Esses 100 sinais são então usados para construir um modelo de consumo de energia, e o algoritmo os monitora para prever o desempenho do chip em tempo real.

Este processo é autônomo e baseado em dados, o que significa que pode ser implementado em quase qualquer tipo de arquitetura de processador de computador.

“Depois que a IA seleciona seus 100 sinais, você pode olhar para o algoritmo e ver o que eles são,” disse Xie. “Muitas das seleções fazem sentido intuitivo, mas mesmo que não, elas podem fornecer feedback aos designers, informando-os sobre quais processos estão mais fortemente correlacionados com o consumo de energia e desempenho.”

Os pesquisadores dizem que o algoritmo ainda precisa de mais testes e avaliações abrangentes em diferentes plataformas. Isso é necessário antes que possa ser adotado por fabricantes de computadores comerciais.