Алгоритм предсказывает потребление процессора невероятно быстро

Инженеры-компьютерщики из Университета Дюка разработали новый метод искусственного интеллекта (ИИ), который может точно предсказать потребление энергии любого типа компьютерного процессора. Самой впечатляющей особенностью этого нового метода является его способность выполнять эту задачу более чем триллион раз в секунду, используя при этом очень мало вычислительной мощности.

Техника APOLLO

Новая техника называется APOLLO, и она была проверена на реальных высокопроизводительных микропроцессорах. Она может быть применена различными способами, включая улучшение эффективности и информирование разработки микропроцессоров.

Исследование, в котором описан этот новый метод, было опубликовано на MICRO-54: 54-й ежегодной международной симпозии IEEE/ACM по микроархитектуре.

Zhiyao Xie является первым автором статьи и аспирантом в лаборатории Yiran Chen, который является профессором электротехники и компьютерных наук в Университете Дюка.

“Это интенсивно изученная проблема, которая традиционно полагалась на дополнительную аппаратуру для решения”, – сказал Xie. “Но наш подход работает直接 на микропроцессоре в фоновом режиме, что открывает многие новые возможности. Я думаю, что это то, почему люди так взволнованы этим.”

Современные компьютерные процессоры

Современные компьютерные процессоры полагаются на циклы вычислений, которые выполняются три триллиона раз в секунду. Чтобы поддерживать производительность и эффективность чипа, необходимо отслеживать потребление энергии этих быстрых переходов. Когда процессор потребляет слишком много энергии, это может привести к перегреву и повреждению. Когда энергия меняется быстро, это может вызвать внутренние электромагнитные осложнения, которые приводят к более медленному процессору.

Программное обеспечение может предсказать и остановить эти крайности, и инженеры-компьютерщики могут использовать его для защиты аппаратуры и увеличения производительности. Однако этот процесс требует дополнительного оборудования и вычислительной мощности.

“APOLLO приближается к идеальному алгоритму оценки энергопотребления, который является одновременно точным и быстрым, и может быть легко встроен в процессорный ядро при низкой стоимости энергии”, – сказал Xie. “И поскольку он может быть использован в любом типе процессорной единицы, он может стать общим компонентом в будущем проектировании чипов.”

Использование ИИ

APOLLO использует искусственный интеллект для своей работы. Алгоритм полагается на ИИ для выявления и выбора 100 сигналов процессора из миллионов, которые коррелируют с его энергопотреблением. Эти 100 сигналов затем используются для построения модели энергопотребления, и алгоритм отслеживает их, чтобы предсказать производительность чипа в реальном времени.

Этот процесс является автономным и данным, что означает, что он может быть реализован几乎 на любой архитектуре компьютерного процессора.

“После того, как ИИ выбирает свои 100 сигналов, вы можете посмотреть на алгоритм и увидеть, что они такие”, – сказал Xie. “Многие из этих выборов имеют интуитивный смысл, но даже если они не имеют, они могут предоставить обратную связь разработчикам, информируя их о том, какие процессы наиболее сильно коррелируют с энергопотреблением и производительностью.”

Исследователи говорят, что алгоритм еще требует дальнейшего тестирования и всесторонней оценки на разных платформах. Это необходимо до того, как он может быть принят коммерческими производителями компьютеров.