Processori che usano meno energia e producono poco calore. Tutte le aziende che realizzano microchip sono focalizzate su questi due aspetti, e secondo un team di ricercatori della Case Western Reserve University la soluzione si chiama "fine-grained power gating". Si tratta di una tecnologia su cui lavorano da tempo colossi come Intel, e non a caso il lavoro del professore Swarup Bhunia, svolto insieme agli studenti Lei Wang e Somnath Paul, è stato proprio finanziato dalla casa di Santa Clara.
"Usare meno energia permette di produrre meno calore. Temperature più basse significano un raffreddamento meno elaborato e un risparmio di soldi", ha dichiarato Swarup Bhunia. In poche parole con la tecnologia fine-grained power gating i cosiddetti costi operativi potrebbero ridursi di un terzo.
Bhunia ha spiegato che in un processore ci sono due parti che consumano energia: il datapath, cioè un'unità che contiene le ALU che effettuano calcoli e prendono decisioni, e la memoria, che archivia i dati. Lo spreco si verifica perché i calcoli raramente richiedono che tutte le unità di un processore siano totalmente attive.
Azoto liquido addio? (Giammai!)
Ad esempio una CPU non sempre potrebbe aver bisogno di una fare un'addizione, ma il componente che la effettua è sempre alimentato. Finora si è molto parlato di una soluzione chiamata coarse gating, che spegne un intero blocco della CPU quando questo non è usato.
Nel caso dell'esempio precedente, il coarse gating spegnerebbe il blocco solamente quando non sta effettuando l'addizione. Il problema è che per la maggior parte del tempo c'è sempre un segmento di ogni componente che è usato da un processore. Trovare un intero blocco che non è usato in un determinato momento è difficile.
La soluzione fine-grained gating invece permette di spegnere solo alcune parti di un componente che non è usato in un dato momento. Perciò, mentre il componente che fa l'addizione deve essere in grado di aggiungere numeri estremamente grandi, raramente ha bisogno di farlo. Così il processore può continuare a usare il blocco che fa l'addizione, ma le parti necessarie per aggiungere grandi numeri possono rimanere spente la maggior parte del tempo.
Con la memoria il funzionamento è simile - un processore deve essere in grado di immagazzinare grandi numeri, ma raramente li deve memorizzare. Insomma, se a prima vista si tratta di piccoli miglioramenti, i ricercatori hanno calcolato che il risparmio energetico totale per un processore di un sistema ad alte prestazioni, ad esempio un computer desktop, dovrebbe essere di circa il 40%.
Bhunia ha spiegato che il fine-grained power gating non può essere applicato ai processori attuali, ma potrebbe essere usato dalle aziende per le CPU di prossima generazione. Questo metodo può aiutare non solo le grandi aziende che hanno tanti datacenter, ma se applicato a uno smartphone potrebbe consentire a una batteria di passare da un'autonomia da otto a più di 11 ore, non male no?