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Forschung Computerleistung verdoppelt - ohne zusätzliche Hardware!

Von Henning Wriedt* 2 min Lesedauer

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Stellen sie sich vor, man könnte die Rechenleistung eines Smartphones, Tablets, PCs oder Servers verdoppeln, indem man die vorhandene Hardware in diesen Geräten besser nutzt.

Hung-Wei Tseng, außerordentlicher Professor für Elektrotechnik und Computertechnik an der UC Riverside, beschreibt in seinem Paper einen Paradigmenwechsel in der Computerarchitektur. (Bild: frei lizenziert / Pixabay)
Hung-Wei Tseng, außerordentlicher Professor für Elektrotechnik und Computertechnik an der UC Riverside, beschreibt in seinem Paper einen Paradigmenwechsel in der Computerarchitektur.
(Bild: frei lizenziert / Pixabay)

Hung-Wei Tseng, außerordentlicher Professor für Elektro- und Computertechnik an der UC Riverside, hat in einem kürzlich veröffentlichten Papier mit dem Titel "Simultaneous and Heterogeneous Multithreading" einen Paradigmenwechsel in der Computerarchitektur beschrieben, der genau das ermöglicht.

Tseng erläuterte, dass heutige Computer zunehmend über Grafikprozessoren (GPUs), Hardwarebeschleuniger für künstliche Intelligenz (AI) und maschinelles Lernen (ML) oder digitale Signalverarbeitungseinheiten als wesentliche Komponenten verfügen. Diese Komponenten verarbeiten Informationen getrennt voneinander, wobei Informationen von einer Verarbeitungseinheit zur nächsten weitergeleitet werden, was zu einem Engpass führt.

In ihrem Beitrag stellen Tseng und der UCR-Informatikstudent Kuan-Chieh Hsu ein Verfahren vor, das sie „simultaneous and heterogeneous multithreading" oder SHMT nennen. Sie beschreiben ihre Entwicklung eines vorgeschlagenen SHMT-Frameworks auf einer eingebetteten Systemplattform, die gleichzeitig einen Multi-Core-ARM-Prozessor, einen NVIDIA-GPU und einen Tensor Processing Unit-Hardwarebeschleuniger verwendet.

Das System erreichte eine 1,96-fache Beschleunigung und eine Reduzierung des Energieverbrauchs um 51 Prozent. „Man muss keine neuen Prozessoren hinzufügen, weil man sie bereits hat", so Tseng. Die Implikationen sind enorm.

Durch die gleichzeitige Nutzung vorhandener Verarbeitungskomponenten könnten die Kosten für Computerhardware gesenkt und gleichzeitig die Kohlendioxidemissionen reduziert werden, die durch die Energie erzeugt werden, die für den Betrieb von Servern in Rechenzentren in Lagergröße benötigt wird. Außerdem könnte dadurch der Bedarf an knappem Süßwasser für die Kühlung der Server gesenkt werden.

Tseng weist jedoch darauf hin, dass weitere Untersuchungen erforderlich sind, um verschiedene Fragen zur Systemimplementierung, zur Hardwareunterstützung, zur Codeoptimierung und zur Art der Anwendungen, die am meisten davon profitieren, zu beantworten.

Das Papier wurde auf dem 56th Annual IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture vorgestellt, das 2023 in Toronto, Kanada, stattfand. Die Arbeit wurde von Tsengs Fachkollegen des 'Institute of Electrical and Electronics Engineers' (IEEE) anerkannt, die sie als eine von 12 Arbeiten in die im kommenden Sommer erscheinende Ausgabe der "Top Picks from the Computer Architecture Conferences" aufnahmen. (mbf)

* Henning Wriedt ist freier Fachautor.

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Link: UC Riverside

(ID:49987223)

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