Methode zur Verdoppelung der Computerverarbeitungsgeschwindigkeit identifiziert

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Stellen Sie sich vor, Sie könnten die Rechenleistung Ihres Smartphones, Tablets, PCs oder Servers verdoppeln, indem Sie die bereits in diesen Geräten vorhandene Hardware nutzen.

Hung-Wei Tseng, außerordentlicher Professor für Elektro- und Computertechnik an der UC Riverside, hat in einem kürzlich erschienenen Artikel mit dem Titel „Simultaneous and Heterogeneous Multithreading“ einen Paradigmenwechsel in der Computerarchitektur dargelegt, um genau das zu erreichen.

Tseng erklärte, dass heutige Computergeräte zunehmend über Grafikprozessoren (GPUs), Hardwarebeschleuniger für künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) oder digitale Signalverarbeitungseinheiten als wesentliche Komponenten verfügen. Diese Komponenten verarbeiten Informationen separat und übertragen Informationen von einer Verarbeitungseinheit zur nächsten, was tatsächlich zu einem Engpass führt.

In ihrer Arbeit stellen Tseng und der UCR-Informatikstudent Kuan-Chieh Hsu das vor, was sie „simultanes und heterogenes Multithreading“ oder SHMT nennen. Sie beschreiben ihre Entwicklung eines vorgeschlagenen SHMT-Frameworks auf einer eingebetteten Systemplattform, die gleichzeitig einen Multi-Core-ARM-Prozessor, eine NVIDIA-GPU und einen Tensor-Processing-Unit-Hardwarebeschleuniger verwendet.

Das System erreichte eine 1,96-fache Beschleunigung und eine Reduzierung des Energieverbrauchs um 51 %.

„Man muss keine neuen Prozessoren hinzufügen, weil man sie bereits hat“, sagte Tseng.

Die Auswirkungen sind enorm.

Die gleichzeitige Nutzung vorhandener Verarbeitungskomponenten könnte die Kosten für Computerhardware senken und gleichzeitig den CO2-Ausstoß der Energie verringern, die für den Betrieb von Servern in lagergroßen Datenverarbeitungszentren entsteht. Es könnte auch den Bedarf an knappem Süßwasser verringern, das zur Kühlung der Server verwendet wird.

Tsengs Artikel warnt jedoch davor, dass weitere Untersuchungen erforderlich sind, um unter anderem mehrere Fragen zur Systemimplementierung, Hardware-Unterstützung, Code-Optimierung und zu den Arten von Anwendungen zu beantworten, die am meisten davon profitieren werden.

Das Papier wurde auf dem 56. jährlichen IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture im Oktober in Toronto, Kanada, vorgestellt. Das Papier erhielt Anerkennung von Tsengs Fachkollegen am Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), die es als eines von zwölf Papieren auswählten, die in der Ausgabe der Gruppe „Top Picks from the Computer Architecture Conferences“ enthalten waren, die im kommenden Sommer veröffentlicht werden soll.



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