Superschnell durch Flexibilität

Wissenschaftler der Universität Rochester [US-Bundesstaat New York] haben einen Chip entwickelt, der sich laufend selbst rekonfiguriert, um sich ändernden Tasks anzupassen.

Dieses effizienzsteigernde Chip-Design fußt auf der von den Rochester-Forschern entwickelten CAP-Technologie. Diese beobachtet die von einer spezifischen Software benutzten Hardware-Ressourcen und adaptiert sie fortwährend an die Software-Anforderungen.

Das CAP-Design erlaubt laut den Forschern aus Rochester eine wesentliche Leistungssteigerung der Chip-Performance bei halbem Energieverbrauch.

Ineffiziente Caches
Die Wissenschaftler der Uni Rochester nahmen besonders unflexible und daher ineffizient arbeitende Chip-Teile wie den Chip-Cache unter die Lupe. Die meisten Mikroprozessoren enthalten entweder einen großen, etwas langsameren Cache oder einen kleineren, aber schnelleren. Das Problem dieser Caches liegt in der fixierten Größe. Hier fanden die Forscher aus Rochester den Ansatzpunkt für die Entwicklung der neuen Chip-Architektur.

Presse-Aussendung der Universität Rochester zum neuen Chip-Design

Effizienz durch flexible Caches

Obwohl heutige Chip-Caches eine statische Größe und Geschwindigkeit haben, erfordern verschiedene Software-Applikationen unterschiedliche Cache-Größen.

Ähnlich einem Thermostat passt die neue CAP-Technologie fortwährend die Größe und Geschwindigkeit des Chip-Caches an die jeweiligen Anforderungen an.

Gleichzeitig speichert das CAP nicht benötigte Energie und verkürzt die Zeit, die Daten im Cache aufzustöbern.

Manipulation des Binär-Codes
Eine weitere Effizienzsteigerung der Chip-Performance erwarten sich die Rochester-Forscher durch Manipulation der binären Codes. Die Ziffer 1 steht normalerweise für eine sich vom Hintergrundrauschen abhebende elektrische Spannung. Durch Flexibilisierung der Cache-Größe kann die Spannung in bestimmten Chip-Teilen herabgesetzt werden. Dadurch kann dem Wert 1 ein geringerer Spannungswert zugewiesen werden. Das optimiert die Energie-Bilanz des Chips und erlaubt unter anderem längere Standby-Zeiten bei Laptops bei höherer Leistung.

Department of Electrical and Computer Engineering der Uni Rochester

Weniger Transistoren

Mit dem CAP-Designs lässt sich die Anzahl der Transistoren, die zum Wechseln zwischen 1 und 0 benötigt werden, reduzieren - wie der Energieverbrauch durch laufendes Monitoring der tatsächlich aufgewendeten Energie.

Der Pentium-3-Chip hat schon die Option, die Chip-Spannung zu reduzieren, er büßt dabei allerdings einen erheblichen Teil seiner Leistung ein.

Ob der angekündigten Innovation auch tatsächlich ein innovatives Produkt folgen wird, konnten die Forscher nicht sagen. Doch spräche einiges dafür.

Integrierbare CAP-Technologie
Das CAP-System basiert direkt auf bestehenden kommerziellen Chip-Designs und erlaubt daher - laut den Wissenschaftlern aus Rochester - die direkte Integration des CAP in kommende Mikroprozessor-Generationen.

Department of Computer Sciences der Uni Rochester