دانلود مقاله ترجمه شده تجزيه و تحليل برق و بهينه سازي‌ براي معماري GPU با استفاده از يك شبيه‌ساز برق

چكيده

به عنوان يكي از محبوب‌ترين معماري‌هاي چند هسته‌اي، GPUها در بسياري از كاربردهاي غيرگرافيك برتري و توان خود را نشان داده‌اند. سيستم‌هاي محاسباتي هدف كلي قديمي گرايش به يكپارچه كردن GPU به عنوان هم پردازنده براي تسريع كارهاي محاسباتي موازي، دارند. ضمناً، GPUها نيز موجب مصرف برق (قدرت) زيادي مي‌شوند، كه به دليل نسبت بالاي مصرف برق كلي سيستم است. در اين مقاله، ما عمدتاً بر روي تجزيه و تحليل برق و بهينه‌سازي براي معماري GPU تمركز داريم. بخش‌هاي اصلي اين مقاله به صورت زير است: ابتدا، يك سكوي تحقيق برق GPU ايجاد مي‌كنيم كه از شبيه‌ساز GPU موجود با چندين مدل برق بسط يافته است؛ دوم، آن را اعتبارسنجي مي‌كنيم، چون فاصله مابين هسته سايه و سرعت حافظه بزرگتر و بزرگتر مي‌شود، يكپارچه‌سازي بيشتر هسته‌هاي سايه يا افزايش فركانس‌هاي اجرايي ممكن است موجب عملكرد بهتر شود، اما باعث مصرف انرژي بيشتر مي‌شود؛ سوم، نشان مي‌دهيم كه روش‌هاي بهينه‌سازي برق قديمي براي GPUها، مانند مقياس فركانس ديناميك و كنترل همزمان، را مي‌توان به طور مؤثر در معماري‌هاي GPU، جهت كارائي برق بهتر، بويژه براي كاربردهاي حافظه فشرده، بكار برد.

واژگان كليدي: GPGPU، شبيه‌ساز، برق، DVFS

1. مقدمه

از آنجا كه عملكرد پيك پردازنده تك هسته‌اي به كندي رشد مي‌كند، پردازنده‌هاي چند هسته و بسيار هسته‌اي، به گرايش اصلي در معماري‌هاي كامپيوتر مدرن، تبديل شده‌اند. به عنوان يكي از مشهورترين پردازنده‌هاي چند هسته‌اي، واحدهاي پردازش گرافيكي (GPUها)، قابليت‌ محاسباتي شگرفي ارائه مي‌كند، مانند معماري NVIDIA GT200، كه داراي 240 پردازش هسته است و بيش از 500GPlops دقت علامت عملكرد نقطه شناور را ارائه مي‌كند. تاكنون، GPU ظرفيت محاسباتي در بسياري از كاربردهاي غيرگرافيكي نشان داده است [1] و به عنوان يك هم‌پردازنده قوي براي اهداف كلي، استفاده شده است.

اگرچه GPU داراي عملكرد پيك نسبتاً بالايي است، عملكرد واقعي آن بيشتر وابسته به مشخصات كاربردي، از قبيل محاسبه نسبت حافظه، الگوي دسترسي به حافظه و انشعاب شاخه و... است. از طرف ديگر، عملكرد بالاي GPUها همچنين مصرف برق قابل توجهي را نشان مي‌دهد. مصرف برق GPUها جديد بيش از 200 وات است، كه به سهم بالاي مصرف برق كل سيستم نسبت داده مي‌شود. بنابراين، براي دستيابي به كارائي برق بهتر، نبايد تنها بر روي بهبود عملكرد سيستم تمركز داشته باشيد، بلكه بايد راه‌هايي براي كاهش مصرف برق نيز پيدا كنيم…