據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)3月17日(北京時間)報道,一個國際科研小組使用“概率修剪技術(shù)”,將集成電路中很少使用的部分修剪后,使計算機(jī)芯片的性能提高了2倍,而能耗僅為以前的一半。
美國萊斯大學(xué)與新加坡南洋理工大學(xué)合作在新加坡設(shè)立的持續(xù)性與應(yīng)用信息動力學(xué)研究所(旨在研發(fā)出更節(jié)約能源和降低成本的創(chuàng)新信息技術(shù))和瑞士電子與微系統(tǒng)技術(shù)中心的科學(xué)家攜手開發(fā)了這項(xiàng)具有突破性的技術(shù)。
這種“概率修剪”技術(shù)的原理非常簡單:通過允許微處理器出錯來削減其對能源的需求。研究人員發(fā)現(xiàn),他們可以通過正確地管理錯誤發(fā)生的可能性并通過限制哪些計算產(chǎn)生錯誤,來削減能源需求并提升芯片的性能。
持續(xù)性與應(yīng)用信息動力學(xué)研究所負(fù)責(zé)人、美國萊斯大學(xué)計算機(jī)教授克里希納?帕萊姆說:“根據(jù)摩爾定律,芯片上的晶體管會越來越多。芯片上的高密度晶體管會導(dǎo)致許多背景‘噪聲’。為了補(bǔ)償,工程師會通過增加電路上的電壓來克服噪聲和保證計算的精確,因此,略減少計算精度能在一定程度上改進(jìn)速度和節(jié)省能耗?!?BR> 該研究團(tuán)隊使用“概率修剪”技術(shù)將集成電路上很少使用的部分剪切掉,制造出了新的芯片模型。研究人員表示:“最初的測試表明,修剪后電路的運(yùn)行速度至少是以前電路的2倍,能耗是以前的一半,而其占用的空間僅為傳統(tǒng)電路的一半?!?BR> 不過,這項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)是令處理器的計算精確度有所降低。帕萊姆認(rèn)為,諸如聲音和影像解碼等實(shí)時處理所需要的精確度無須太高,但處理器是否省電及運(yùn)算是否快速更為重要。帕萊姆說:“我們的研究表明,可以通過削減助聽設(shè)備、照相機(jī)和其他多媒體設(shè)備中使用的集成電路中不必要的部分,達(dá)到同時提升芯片性能和減少能耗的目的?!?BR> 電子和微系統(tǒng)技術(shù)中心的領(lǐng)導(dǎo)人克里斯蒂安?恩茲表示:“這樣做,集成電路的出錯率為8%,據(jù)我們所知,許多輔助觀看和助聽設(shè)備能容忍的出錯率為10%。”
帕萊姆表示,下一步我們將使用該技術(shù)制造出完整而具有特定用途的芯片,并希望今年夏天之前設(shè)計出一款用于助聽設(shè)備的芯片,“概率修剪能制造出具有特定用途的集成電路,助聽設(shè)備配備了這種集成電路后,同一電池的使用時間將延長4倍到5倍”。
所謂概率修剪技術(shù)其實(shí)就是貫徹落實(shí)系統(tǒng)設(shè)計的容錯思想。好比每個勝任普通工作甚至堪當(dāng)大用的人都有缺點(diǎn)毛病,允許其存在意味著能在更大程度上人盡其才。在發(fā)生各種軟硬件故障的情況下仍能繼續(xù)正確地完成指定任務(wù),這種容錯技術(shù)也是提高計算機(jī)系統(tǒng)可靠性的有效方法??茖W(xué)家們今天把它施用于芯片領(lǐng)域,既是一種獨(dú)辟蹊徑的探索,又是一種很有意義的提示??我們沒必要為著根本用不著的計算精度,而在性能、體積和能耗等方面做出犧牲。
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