Rice University: risparmiare energia con un processore impreciso

Rice University: risparmiare energia con un processore impreciso

Eliminando alcune parti della circuiteria logica e gestendo adeguatamente la probabilità d'errore è possibile realizzare processori funzionanti in grado di ridurre sensibilmente il consumo energetico

di Andrea Bai pubblicata il , alle 14:26 nel canale Scienza e tecnologia
 

Una sensibile riduzione nel consumo energetico di un processore può valere qualche errore nei suoi calcoli? La risposta è affermativa, secondo un nutrito gruppo di ricercatori provenienti dalla Rice University a Houston, della Singapore Nanyang Technological University, dal Center for Electronics and Microtechnology in Svizzera e dalla University of California, Berkeley, che hanno realizzato un processore "impreciso" che non solo consuma meno rispetto a soluzioni realizzate in maniera tradizionale, ma è anche in grado di offrire superiori prestazioni.

Krishna Palem, responsabile dell'Institute for Sustainable and Applied Infodynamic (ISAID) alla Rice NTU e coordinatore del progetto, spiega: "E' entusiasmante vedere questa tecnologia in un chip operativo che possiamo misurare per la prima volta. Il nostro lavoro ha mostrato sin dal suo inizio nel 2003 che è possibile ottenere vantaggi significativi e sono lieto che questi chip abbiano incontrato e superato le nostre aspettative".

Il concetto elaborato dai ricercatori è semplice: tagliare l'uso di energia permettendo ai componenti della computazione di fare qualche errore. Gestendo adeguatamente la probabilità degli errori e limitando quelle tipologie di calcoli che producono errori, i progettisti hanno individuato la possibilità di ridurre il consumo energetico e, al contempo, incrementare le prestazioni.


A sinistra un'immagine processata in maniera tradizionale, al centro con un errore dello 0,54% e a destra con un errore del 7,58%.

L'approccio dei ricercatori passa, ad esempio, dalla tecnica del "pruning" (letteralmente: sfrondare) che prevede l'eliminazione di alcune parti dei circuiti digitali che vengono usate di rado dal microchip. Nel corso delle prime simulazioni effettuate durante lo scorso anno i ricercatori hanno dimostrato che il pruning di alcune sezioni del microchip consente di ottenere almeno tre benefici, raddoppiando le prestazioni, dimezzando il cosumo e le dimensioni. Queste idee sono state approfondite dal team di ricerca, ed implementate negli elementi di processazione su un prototipo di chip di silicio.

"Negli ultimi test abbiamo osservato che il pruning può ridurre la domanda energetica di 3,5 volte con chip che deviano dai valori corretti di una media dello 0,25%" ha dichiarato il coautore dello studio Avinash Lingamneni, graduate student alla Rice University. "Se parametriamo tutto in dimensioni e incrementi prestazionali, questi chip hanno un'efficienza 7,5 volte superiore ai chip ordinari. I chip che hanno mostrato una più ampia deviazione dell'8% sono 15 volte più efficienti".

Christian Enz, ricercatore proveniente dal CSEM che ha collaborato al progetto, osserva come per alcuni tipi di applicazione l'errore nei calcoli sia tranquillamente tollerabile. Nel campo della processazione di immagini, ad esempio, i ricercatori hanno dimostrato che un'immagine contenente un errore relativo dello 0,54% risulta priva di difetti all'occhio umano, mentre errori relativi fino al 7,5% producono immagini che nel complesso risultano ancora comprensibili.

I primi processori realizzati con le tecniche di pruning saranno destinati ad impieghi application-specific, utilizzati ad esempio per la realizzazione di dispositivi di ausilio acustico, nelle fotocamere o in altri dispositivi elettronici come ad esempio il tablet educational I-Slate sviluppato proprio dall'ISAID e destinato a paesi in via di sviluppo. Il distrtto indiano del Mahabubnagar ha già annunciato un piano per l'adozione di 50 mila I-Slate nelle scuole per i prossimi tre anni. I primi prototipi di questi dispositivi contenenti i chip "imprecisi" saranno disponibili nel corso del prossimo anno.

22 Commenti
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gd350turbo18 Maggio 2012, 14:44 #1
Bah... Mah...Sono sconcertato...

Come dire: abbiamo scoperto che montando le gomme da biciclietta su un auto questa consuma meno, l'inconveniente è che ogni tanto perde la stabilità...

Ma chi ha pagato questi soggetti per fare questa indagine, forrei farmi assumere, ho un sacco di idee assurde da proporli !!!
dav1deser18 Maggio 2012, 14:46 #2
Io comunque nell'immagine centrale (con 0,54% di errore) le differenze le vedo (in particolare il balcone) e l'immagine è pure a bassisima risoluzione, vorrei vedere a risoluzione originale...
Lomba8918 Maggio 2012, 14:54 #3
Molto interessante come per una ricerca del genere abbiano utilizzato come campione da pubblicare una foto di uno che ha la troll-face
ronzino18 Maggio 2012, 14:59 #4
Ma dove sta la novità ? Questo è il frutto dell'integrazione, che ci ha spinto a mettere su singolo componente tante e tante funzioni e funzionalità.

In versione macroscopica, le schede audio nelle schede video, le gpu nelle cpu.
Io ad esempio, ho una cpu con gpu, ma uso una gpu esterna, la quale ha una scheda audio integrata, mentre io ne uso una su pci-e (per non parlare che anche la scheda madre ha la scheda audio integrata).

In versione microscopica (CPU), la circuiteria VT di intel per la virtualizzazione. Tutti ce la troviamo nelle cpu, ma non tutti la usano.
Tecnologie di protezione da overvolt e overclock... se gli utenti non smanettassero i settaggi di default, non servirebbero.
Vogliamo parlare dei 64bit ? a nessuno serve tale precisione, fa comodo per espandere lo spazio d'indirizzamento e risolvere alcune limitazioni del passato (che potevano essere risolti anche in altri modi che non implicassero alu a 64bit). eppure ora tutti compriamo cpu a 64 bit.

E non parliamo degli smartphone....

[COLOR="Red"]la morale ? vuoi tu assemblatore comprare un chip tuttofare da me progettista/produttore? noi te lo facciamo, poi le cose che l'utente non usa amen, saranno sprecate, saranno state pagate, occuperanno area sul silicio e consumeranno.[/COLOR]
marchigiano18 Maggio 2012, 15:18 #5
la prossima ricerca sarà:

è vero che per ottenere l'acqua tiepida ci vuole meno calore che per l'acqua bollente?

su rieduchescional ciannel
Yakkuz18 Maggio 2012, 15:20 #6
Mi pare che il punto non sia quello.

Non mi pare sia questione di "features" mancanti perchè non utilizzate, ma mi sembra di capire che tagliano sui ridondanze, controlli, parità e in soldoni voltaggi.
Doraneko18 Maggio 2012, 15:22 #7
Dov'è che li mettono sti processori?Nelle fotocamere!
Già il fatto che secondo me il risparmio di energia in una fotocamera non è una di quelle cose che ti permettono di chiudere una centrale a carbone, il problema delle fotocamere è che l'hardware è migliorato tantissimo negli anni ma come batterie siamo fermi da un pezzo!
Stessa cosa per i dispositivi mobile: telefoni quad core che fanno di tutto...ma per poco tempo!
hibone18 Maggio 2012, 15:59 #8
non a caso che si chiama "rice university"...

speriamo che non suggeriscano di aumentare i giochi dello sterzo delle auto per limitare il fenomeno della pirateria stradale...
MCMXC18 Maggio 2012, 16:45 #9
...spero che sulla confezione dei prodotti dove li monteranno scrivano ben chiaro che vengono utilizzati tali dispositivi, cosi' potro' evitarli come la peste!
alexdal18 Maggio 2012, 17:04 #10
Per risparmiare energia, basta spegnere il computer.

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