UCR科研团队展示新技术：计算速度翻倍，能耗降低一半

在第56届IEEE/ACM微体系结构国际研讨会上，来自加州大学河滨分校（UCR）的科研团队揭示了一项革命性的技术——仅需提升原来处理器的利用效率便能实现计算速度翻番且能耗减半。

据介绍，这一技术原则上适用于各种处理器及加速器，例如手机芯片至数据中心服务器，但需结合具体设备进行定制适配开发。

加利福尼亚大学电气与计算机工程学系副教授、此项研究共同作者曾宏伟（Tseng）解释道：“无需增加新处理器，即可在现有的计算机平台上应用我们的技术。它的重点在于更有效地利用已有硬件资源。”

他们所研发出的全新平台摒弃了传统的单线程编程方式，推出名为同步异构多线程（SHMT）的新型技术。SHMT以质量感知工作偷取（QAWS）调度策略实现平衡，以保证合适的计算质量和负载，从而降低资源消耗。

在SHMT运行时，系统会生成一系列虚拟操作（vops），并分割成一个或多个高级操作（hlop），允许在多种硬件资源间并发执行代码。通过选取正确的策略来加速SHMT的运算过程。

曾宏伟教授还就其团队构建的测试平台做了演示，展示了新软件工具库的实用性。他们创造出了一款融合了手机、个人电脑乃至服务器特征的新型设备。这个测试平台主要由一块安装有PCIe接口的主板，一块配备有NvidiaNanoJeston模块组合的‘计算单元’组成。同时，通过M.2 KeyE插槽与谷歌Edge加速器（TPU）相连。此外，该系统还配备了四核心ARM Cortex-A57处理器（CPU）和128个Maxwell架构图形内核（GPU）作为辅助工具。

而其对应的主内存配置为4GBLPDDR4，频率为1600MHz，带宽为25.6Gb/s，用以储存常规数据。该边缘TPU模块则额外拥有8MB内存容量，并默认选用Ubuntu Linux 18.04作为操作系统。

在一个采用标准测试应用程序运行SHMT软件包的简便异构平台实验中发现，与基本计算分配方法相比，QAWS框架的计算速度增加了1.95倍，耗能却减少了51%。这样的成果如果可运用于数据中心，只需维持原有的硬件环境，便能获得更高的性能收益。虽然当前提出的解决方案仍有待进一步完善，但是其潜在价值已经引起了广泛关注。