Снизить энергопотребление вычислительных систем в четыре раза при помощи оптимизации программного обеспечения позволит метод ученых из ВолгГТУ, считают в вузе. Результаты исследования опубликованы в журнале Energies.

При проведении точных расчетов в современности используют высокомощные системы вычисления, в частности, массивы серверов. Из-за этого работа большинства устройств оказывается особенно энергозатратной, пояснили в Волгоградском государственном техническом университете (ВолгГТУ). Значительные ресурсы требуются не только для обеспечения бесперебойного функционирования вычислительных кластеров, но и для их охлаждения из-за перегрева.

Ученые подчеркнули, что задача сокращения потребления электроэнергии и снижения скорости износа устройств поставлена практически во всех крупных центрах расчетов страны. Если раньше проблемами энергоемкости занимались только разработчики аппаратуры, то сейчас в поиске новых решений в этой задействованы и создатели программного обеспечения, в частности, специалисты ВолгГТУ.

Исследователи разработали метод оптимизации кэш-памяти программного обеспечения (ПО), то есть буфера с быстрым доступом к содержащейся в нем наиболее актуальной информации. Затем они применили технологию к программному обеспечению (ПО) для сложных математических преобразований.

«Мы высчитываем вероятность кэш-промаха, а на основе результатов предпринимаем попытку улучшить алгоритмы кэширования. Такую схему можно применить к любому энергоемкому ПО до момента написания программы», – рассказывает профессор кафедры «Системы автоматизированного проектирования и поискового конструирования» факультета электроники и вычислительной техники ВолгГТУ Алла Кравец. Она пояснила, что первый этап метода подразумевает деление набора операций доступа к памяти на непересекающиеся подмножества. Далее специалисты получают подмножества операций с равными значениями вероятности промаха кэша. В результате определяется общее количество операций и формируется выражение, оценивающее время работы программы.

«В результате энергопотребление сократилось в разы, оно может снижаться до четырех раз. По сути, оптимизированные версии программного обеспечения потребляют больше энергии. Однако за счет значительного сокращения времени выполнения программы энергопотребление тоже снижается», – добавил доцент кафедры «Электронно-вычислительные машины и системы» ВолгГТУ Виталий Егунов.

Дальнейшая задача научного коллектива – дальнейшее развитие предложенного метода, а также обобщение предложенного подхода на другие подсистемы вычислительных устройств, продолжил ученый.

Направление, в рамках которого проводится исследование, входит в стратегический проект ВолгГТУ в рамках программы «Приоритет-2030». В программе развития вуза заложены четыре стратегических проекта, в том числе «Центр цифровых научно-образовательных проектов и разработок» и «Технологии для промышленного инновационного кластера».

Источник: https://ria.ru/20221125/volggtu-1833920668.html