211service.com
Programoms skirti procesoriai, skirti kovoti su tamsiu siliciu
Procesorius, išgraviruotas su grandinėmis, pritaikytomis plačiausiai naudojamoms programoms Android telefonuose, gali padėti pailginti įrenginių baterijos veikimo laiką. Kalifornijos universiteto (San Diego) mokslininkai sukūrė programinę įrangą, kuri nuskaito operacinę sistemą ir populiariausių programų rinkinį, o tada sukuria procesoriaus dizainą, pritaikytą jų poreikiams. Rezultatas gali būti 11 kartų efektyvesnis nei šiandieninis įprastas bendrosios paskirties išmaniojo telefono lustas, sako Michaelas Tayloras, vadovaujantis GreenDroid projektas su kolega Stevenu Swansonu.
Gyventi ilgiau: Mikroprocesoriai, sukurti pagal dažniausiai naudojamas programas, gali padaryti išmaniuosius telefonus efektyvesnius.
Taylor sako, kad mobiliųjų telefonų lustų dizainą reikia permąstyti dėl dviejų priežasčių. Vienas iš jų yra pagerinti ribotos telefono energijos panaudojimą, o kitas – kovoti su tamsiuoju siliciu, dėl kurio įprastos lustų konstrukcijos taps dar mažiau efektyvios.
Tamsusis silicis yra nepanaudota mikroschemos dalis. Nors šiandien tai neįprasta, tamsus silicis turėtų būti reikalingas po dvejų ar trejų metų, nes inžinieriai negalės toliau sumažinti lustų darbinės įtampos, kad kompensuotų energijos suvartojimo padidėjimą ir mažesnių, greitesnių lustų išleidžiamą šilumą.
Tayloras sako, kad susitraukiančių tranzistorių valdymas žemesne įtampa tradiciškai buvo evakuacinis vožtuvas, suteikęs daugiau skaičiavimo galios be didesnės šilumos išeigos, tačiau dabar nebėra kur eiti. Darbinė įtampa priartėjo prie pagrindinės ribos, kai tranzistoriai praktiškai nustoja veikti. Tai reiškia, kad netrukus, kai tranzistoriai ir toliau mažės, kiekviena lustų karta bus mažiau efektyvi nei ankstesnė, sako jis. Jei ir toliau naudotumėte visą lustą, kiekviena karta generuotų dvigubai daugiau šilumos nei ankstesnė. Kad energijos suvartojimas būtų pastovus, vienu metu reikės įjungti tik tam tikras lusto dalis.
Taylor ir Swanson GreenDroid dizainas aplenkia pagrindinę procesoriaus šerdį – lusto dalį, kuri vykdo instrukcijas – su 120 mažesnių, kurių kiekvienas pasirūpina vienu kodo fragmentu, kuris dažnai reikalingas dažniausiai telefone naudojamoms programoms. Kiekvienos šerdies grandinės labai imituoja kodo, kuriuo jos yra pagrįstos, struktūrą, todėl jos yra iki 10 000 kartų efektyvesnės nei bendros paskirties procesoriaus branduolys, atliekantis tą pačią užduotį. Jei užpildysite lustą labai specializuotomis šerdimis, vienu metu apšviesta lusto dalis gali būti efektyviausia energijai atlikti atliekant tą konkrečią užduotį, sako Taylor.
Užuot rankiniu būdu verčiant šaltinio kodą į procesoriaus branduolius, UCSD komanda sukūrė tam skirtą programinę įrangą. Jie įrašo „Android“ OS skaičiavimo poreikius, kai paleidžia populiarias programas el. paštui, žemėlapiams, vaizdo įrašams ir žiniatinklio radijo paslaugai „Pandora“, be kita ko, ir iš šios informacijos programinė įranga sukuria „GreenDroid“ lusto dizainą.
Kadangi maždaug 70 procentų šio kodo dalijasi kelios programos ar OS dalys, specializuoti GreenDroid branduoliai gali atlikti daug energijos taupančio telefono darbo. Išsamus viso GreenDroid procesoriaus modeliavimas įrodo puikų jo efektyvumą, sako Taylor. Pirmąjį dizainą siunčiame pagaminti birželio mėnesį ir sukūrėme plokštę, kad galėtume ją prijungti, įdiegti „Android“ ir programas, o tada palyginti su įprastu dizainu, sako jis.
Individualizuoto procesoriaus gamyba yra labai brangu ir reta akademinėje bendruomenėje. Luste bus naudojami mažesni nei šiuo metu rinkoje esantys tranzistoriai, kurių funkcijų dydis yra net 28 nanometrai. Procesoriai su 32 nanometrų funkcijomis rinką pasiekė visai neseniai, o būtent naujos kartos, 22 nanometrų, tamsusis silicis turėtų tapti rimtu iššūkiu.
Kevino eskadrilė Virdžinijos universiteto profesorius teigia, kad UCSD strategija puikiai tinka išmaniesiems telefonams, nes programos yra glaudžiai integruotos su išmaniojo telefono OS. Pasak jo, jie protingi nukreipti į „Android“, nes telefone OS yra atsakinga už didžiulį procesoriaus atliekamą darbą. Tai reiškia, kad kiekvienas kiekvieno telefono vartotojas turės naudos iš savo specializuotų branduolių. Tikimasi, kad telefonai su GreenDroid stiliaus procesoriais tarnaus ilgiau nei įprasti telefonai su ta pačia baterija arba taip pat tarnaus aptakesniu dizainu, sako jis.
Tačiau specializuota šio metodo aparatinė įranga turi trūkumų, dėl kurių ji yra mažiau naudinga nemobiliesiems įrenginiams, sako Skadronas. Tai sudėtingiau naudojant asmeninį kompiuterį ar serverį, nes operacinė sistema turi mažiau įtakos procesoriaus veiklai. Be to, programos yra svarbiausios ir jos skiriasi tarp vartotojų.
Šis specializacijos trūkumas gali būti taikomas ir telefonams, pavyzdžiui, jei atsiranda naujų programų, kurios skiriasi nuo tos, kurios naudojamos GreenDroid dizainui sukurti. Dėl mobiliųjų telefonų mes pernelyg nesijaudiname, nes žmonės juos taip greitai pakeičia, sako Taylor. Ir kadangi programų ir operacinių sistemų atnaujinimai yra labiau evoliuciniai, o ne revoliuciniai, anot jo, mažai tikėtina, kad daugelis specializuotų GreenDroid lusto branduolių per trumpą išmaniojo telefono eksploatavimo laiką taptų visiškai nenaudingi. Taylor ir Swanson į savo dizainą įtraukė funkcijų, kurios leidžia šiek tiek pakoreguoti išsaugojimo branduolius, kad jie atitiktų naują kodą, tačiau kai kurie atnaujinimai bus per dideli. Jei taip atsitiks, jūsų telefonas nenustos veikti, tačiau sumažės jo energijos vartojimo efektyvumas, sako Taylor ir pažymi, kad ši galimybė gamintojams tikriausiai per daug netrukdys.