Ερευνητής ανακαλύπτει καινοτομία για το δωρεάν διπλασιασμό της ταχύτητας των υπολογιστών

Ερευνητής ισχυρίζεται ότι ανακάλυψε καινοτόμο προσέγγιση που θα μπορούσε ενδεχομένως να διπλασιάσει την ταχύτητα των υπολογιστών, χωρίς κανένα επιπλέον κόστος σε υλικό εξοπλισμό.

Η μέθοδος, η οποία ονομάζεται Ταυτόχρονη και Ετερογενής Πολυνηματική Αρχιτεκτονική (SHMT), περιγράφεται σε μελέτη την οποία συνυπογράφουν ο Χουνγκ Γουέι Τσενγκ, επίκουρος καθηγητής ηλεκτρικής μηχανικής και υπολογιστών του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Ρίβερσαϊντ και ο Κουάν Τσιέχ Χσου, μεταπτυχιακός φοιτητής επιστήμης υπολογιστών. 

Το πλαίσιο SHMT επί του παρόντος λειτουργεί σε μια πλατφόρμα που χρησιμοποιεί ταυτόχρονα έναν επεξεργαστή πολλαπλών πυρήνων ARM, μια κάρτα γραφικών της Nvidia και έναν επιταχυντή υλικού εξοπλισμού Tensor. Στις δοκιμές, το σύστημα κατέγραψε αύξηση ταχύτητας κατά 1,96 φορές και 51% μείωση στην κατανάλωση ενέργειας.

Ο Τσενγκ εξήγησε ότι οι σύγχρονοι υπολογιστές όλο και περισσότερο ενσωματώνουν GPU, επιταχυντές εξοπλισμού για τεχνητή νοημοσύνη και μηχανική μάθηση ή μονάδες DSP, ως βασικά στοιχεία τους. Όμως, αυτά τα συστατικά μέρη επεξεργάζονται τις πληροφορίες ξεχωριστά, δημιουργώντας "στενώσεις", δηλαδή καθυστέρηση στη ροή των πληροφοριών. Μέσω της SHMT o στόχος είναι να αντιμετωπιστεί αυτό το ζήτημα, επιτρέποντας στα επιμέρους εξαρτήματα να λειτουργούν ταυτόχρονα, ενισχύοντας με τον τρόπο αυτό την επεξεργαστική αποτελεσματικότητα.

Οι προεκτάσεις αυτής της ανακάλυψης είναι σημαντικές. Όχι μόνο θα μπορούσε να μειώσει το κόστος του υλικού εξοπλισμού, αλλά και να περιορίσει τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα από την παραγωγή ενέργειας που απαιτείται προκειμένου να λειτουργούν οι διακομιστές σε μεγάλα κέντρα επεξεργασίας δεδομένων. Εκτός αυτού, θα μπορούσε να μειώσει και τις ανάγκες σε νερό για την ψύξη των διακομιστών.

Σε δηλώσεις του στο techradar, o Τσενγκ ανέφερε ότι το πλαίσιο SHMT, εφόσον υιοθετηθεί από τη Microsoft σε κάποια μελλοντική έκδοση των Windows, θα μπορούσε να προσφέρει δωρεάν ενίσχυση των επιδόσεων στους χρήστες. Ο ισχυρισμός της έρευνας περί εξοικονόμησης ενέργειας βασίζεται στο σκεπτικό ότι, μειώνοντας το χρόνο εκτέλεσης μιας διαδικασίας, καταναλώνεται λιγότερη ενέργεια, ακόμη και όταν χρησιμοποιείται ο ίδιος ακριβώς υλικός εξοπλισμός.

Βεβαίως, υπάρχει μια υποσημείωση (όπως πάντοτε). Στα συμπεράσματά του ο Τσενγκ επισημαίνει ότι απαιτείται περαιτέρω έρευνα προκειμένου να απαντηθούν ερωτήματα σχετικά με την εφαρμογή του συστήματος, την υποστήριξη του υλικού εξοπλισμού, τη βελτιστοποίηση του κώδικα και ποιες εφαρμογές θα μπορούσαν να δρέψουν τα μεγαλύτερα οφέλη.

Παρότι δεν απαιτούνται απαραίτητα προσπάθειες σε επίπεδο μηχανικής, ο Τσενγκ αναφέρει ότι "οπωσδήποτε θα χρειαστούμε αλλαγές στο runtime σύστημα (λ.χ. στους οδηγούς του λειτουργικού συστήματος) καθώς και τις γλώσσες προγραμματισμού (λ.χ. Tensorflow/PyTorch)" προκειμένου να λειτουργήσει η προτεινόμενη μέθοδος.

Η μελέτη, η οποία παρουσιάστηκε στο 56ο Ετήσιο Διεθνές Συμπόσιο IEEE/ACM Μικροαρχιτεκτονικής στο Τορόντο του Καναδά, διακρίθηκε από το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (ΙΕΕΕ), καθώς την επέλεξαν ως μία από τις 12 μελέτες που θα συμπεριληφθούν στο τεύχος που εκδίδει το ινστιτούτο με τις "Κορυφαίες Επιλογές από Συνέδρια Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών", το οποίο πρόκειται να κυκλοφορήσει αργότερα μέσα στη χρονιά. 

• Eπιστήμη Υπολογιστών
• IEEE