dark silicon: origem e tendências20apresenta%e7%e3o%20+%20notes.pdf · atingimos a barreira de...
TRANSCRIPT
![Page 2: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/2.jpg)
Agenda
● Lei de Moore● Escalabilidade de Dennard● Barreira da Utilização● Abordagens para o Dark Silicon
– Encolhimento– Ofuscação– Especialização– Deus Ex Machina
● Conclusões
![Page 3: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Lei de Moore e Escalabilidade de Dennard
![Page 4: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Gordon Moore, 1965
“O número de transistores em um chip dobram a cada 18 meses.”
90 65 45 32 22 16 11 8
S=2211
≈1,4
nm
![Page 5: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Gordon Moore, 1965
180 nm16 núcleos
90 nm64 núcleos
MIT Raw Tilera TILE64S=2xTransístores=4x
“Transístores escalam em ”S 2
![Page 6: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Robert Dennard, 1974
“As capacidades computacionais escalam por ”S3=2,8 x
1S
S 2S3
![Page 7: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Robert Dennard, 1974
“As capacidades computacionais escalam por ”S3=2,8 x
1S
S 2S3
S²=2x mais transístores
![Page 8: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Robert Dennard, 1974
“As capacidades computacionais escalam por ”S3=2,8 x
1S
S 2S3
S²=2x mais transístores
S=Transístores 1,4x mais rápidos
![Page 9: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Robert Dennard, 1974
“As capacidades computacionais escalam por ”S3=2,8 x
1S
S 2S3
S²=2x mais transístores
S=Transístores 1,4x mais rápidos
Comutar 2,8x tantos transístores porunidade de tempo... e a potência?
![Page 10: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Robert Dennard, 1974
“Nós podemos manter a potência constante.”
1S
S 2S3
S=1,4x menor capacitância
![Page 11: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Robert Dennard, 1974
“Nós podemos manter a potência constante.”
1S
S 2S3
S=1,4x menor capacitância
Escala Vdd por S=1,4xS²=2x
![Page 12: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Robert Dennard, 1974Em 2005... Problemas de escalabilidade limiar devido às perdas proíbe de escalar a tensão.
1S
S 2S3
S=1,4x menor capacitância
Escala Vdd por S=1,4xS²=2x
![Page 13: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Robert Dennard, 1974A dissipação de potência proporcional à
frequência aumenta 2x a cada geração do processo.
1S
S 2S3
S=1,4x menor capacitância
Fator de S²=Escassez de 2x
![Page 14: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Barreira da Utilização
![Page 15: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Barreira da Utilização
A cada geração sucessiva do processo de geração, o percentual de um chip que pode comutar ativamente cai exponencialmente
devido às restrições de potência.
![Page 16: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Barreira da Utilização
Indicativos:● Teoria da Escalabilidade
– Transístores e Orçamentos de potência não são mais balanceados
– Problema aumenta exponencialmente
● Resultados Experimentais– UCSD: 90 nm: 95% dark silicon, 45 nm: 98,2%
dark silicon, 32 nm: 99,1% dark silicon
![Page 17: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Barreira da Utilização
Indicativos:● Observações
– Curva achatada de evolução da frequência
– “Turbo mode”
– Taxas de cache/processador aumentando
● Multicores atingiram a barreira da utilização
![Page 18: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Abordagens para o Dark Silicon
![Page 19: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Encolhimento
● Ideia: “Simplesmente construir chips menores”● ↑ Competição e ↓ margens● ↓ Retornos
– USD 10 em silício a venda por USD 200 hoje
– Valor diminui exponencialmente: USD 5, USD 2,5, etc.
– Overheads: empacotamento, testes, marketing, etc.
– Algumas estruturas do chip são difíceis de reduzir
![Page 20: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Encolhimento
● Ideia: “Simplesmente construir chips menores”● ↑ Exponencial na densidade de potência
– Aumento exponencial na temperatura
● Alguns chips irão reduzir– Margens sordidamente baixas, chips de alta
competição. Pode surgir um monopólio.
![Page 21: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Ofuscamento
● Ideia: Preencher chips como núcleos homogêneos que excedem o orçamento de potência, mas mantendo-os em underclock, ou usando-os somente em bursts.
● “Dim Silicon”● Dois níveis possíveis de ofuscamento:
espacial e temporal
![Page 22: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Ofuscamento
● Espacial– Near Threshold Voltage (NTV)
● Many core (muitos núcleos, frequência reduzida)● Latência piora, mas energia melhora● Speedups não-ideais
![Page 23: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Ofuscamento
● Temporal– DVFS
– Turbo Boost
– Sprinting Computacional● Mudança de Fase
![Page 24: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Especialização
● Ideia: Usar a área do dark silicon para fazer núcleos especializados, mais eficientes em energia e usados ocasionalmente
● Bases:– Potência é mais caro do que área
– Núcleos especializados são mais eficientes em energia de 10x a 1000x
● C-cores– Coprocessadores especializados, ligados somente
quando necessário
![Page 25: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/25.jpg)
25
“Deus Ex Machina”
● Ideia: “Substituição dos MOSFETs”● Radical – “Quebra” tecnológica● Candidatos:
– FinFETs
– Trigates
– High-K
– Nanotubos
– Relés Mecânicos Nano-Elétricos (tungstênio)
– TFETS (túneis)
![Page 26: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Conclusões
● Escalabilidade de Dennard falhou● Benefícios da escalabilidade multinúcleo estão
falhando● Se uma alternativa não for encontrada a lei de
Moore falhará também● ITRS: Speedup de 7,9x até 2024● Dark Silicon ISCA'11: Speedup de 3,7x aé
2018, após isso ninguém sabe
![Page 27: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Conclusões
● Era dos multinúcleos pode estar chegando ao fim (previsão para término: 2014)
● Mudanças radicais em projetos são necessárias
● Talvez a solução seja um híbrido das 4 abordagens apresentadas no trabalho
● O futuro da computação depende do que será feito com o Dark Silicon: área excitante e inovadora
![Page 28: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Dúvidas?
![Page 30: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/30.jpg)
2
Agenda
● Lei de Moore● Escalabilidade de Dennard● Barreira da Utilização● Abordagens para o Dark Silicon
– Encolhimento
– Ofuscação
– Especialização
– Deus Ex Machina
● Conclusões
Agenda que pretendo abordar.
![Page 31: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/31.jpg)
3
3
Lei de Moore e Escalabilidade de Dennard
![Page 32: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/32.jpg)
4
4
Gordon Moore, 1965
“O número de transistores em um chip dobram a cada 18 meses.”
90 65 45 32 22 16 11 8
S=2211
≈1,4
nm
Neste slide falarei sobre a lei de Moore, que diz que o número de transístores em um chip podem dobrar a cada 18 meses. Definirei uma variável de escala “S”, que pode ser calculada utilizando a razão entre o form factor de duas gerações do processo de fabricação de transístores (geração anterior em relação a geração posterior).
![Page 33: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/33.jpg)
5
5
Gordon Moore, 1965
180 nm16 núcleos
90 nm64 núcleos
MIT Raw Tilera TILE64S=2xTransístores=4x
“Transístores escalam em ”S 2
Neste slides mostrarei que os número de transístores em um chip escalam em S².
![Page 34: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/34.jpg)
6
6
Robert Dennard, 1974
“As capacidades computacionais escalam por ”S3=2,8 x
1S
S 2S3
Nesta sequência de slides mostrarei a escalabilidade Dennardiana, e porque ela falhou.
![Page 35: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/35.jpg)
7
7
Robert Dennard, 1974
“As capacidades computacionais escalam por ”S3=2,8 x
1S
S 2S3
S²=2x mais transístores
Nesta sequência de slides mostrarei a escalabilidade Dennardiana, e porque ela falhou.
![Page 36: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/36.jpg)
8
8
Robert Dennard, 1974
“As capacidades computacionais escalam por ”S3=2,8 x
1S
S 2S3
S²=2x mais transístores
S=Transístores 1,4x mais rápidos
Nesta sequência de slides mostrarei a escalabilidade Dennardiana, e porque ela falhou.
![Page 37: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/37.jpg)
9
9
Robert Dennard, 1974
“As capacidades computacionais escalam por ”S3=2,8 x
1S
S 2S3
S²=2x mais transístores
S=Transístores 1,4x mais rápidos
Comutar 2,8x tantos transístores porunidade de tempo... e a potência?
Nesta sequência de slides mostrarei a escalabilidade Dennardiana, e porque ela falhou.
![Page 38: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/38.jpg)
10
10
Robert Dennard, 1974
“Nós podemos manter a potência constante.”
1S
S 2S3
S=1,4x menor capacitância
Nesta sequência de slides mostrarei a escalabilidade Dennardiana, e porque ela falhou.
![Page 39: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/39.jpg)
11
11
Robert Dennard, 1974
“Nós podemos manter a potência constante.”
1S
S 2S3
S=1,4x menor capacitância
Escala Vdd por S=1,4xS²=2x
Nesta sequência de slides mostrarei a escalabilidade Dennardiana, e porque ela falhou.
![Page 40: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/40.jpg)
12
12
Robert Dennard, 1974Em 2005... Problemas de escalabilidade limiar devido às perdas proíbe de escalar a tensão.
1S
S 2S3
S=1,4x menor capacitância
Escala Vdd por S=1,4xS²=2x
Nesta sequência de slides mostrarei a escalabilidade Dennardiana, e porque ela falhou.
![Page 41: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/41.jpg)
13
13
Robert Dennard, 1974A dissipação de potência proporcional à
frequência aumenta 2x a cada geração do processo.
1S
S 2S3
S=1,4x menor capacitância
Fator de S²=Escassez de 2x
Nesta sequência de slides mostrarei a escalabilidade Dennardiana, e porque ela falhou.
![Page 42: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/42.jpg)
14
14
Barreira da Utilização
![Page 43: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/43.jpg)
15
15
Barreira da Utilização
A cada geração sucessiva do processo de geração, o percentual de um chip que pode comutar ativamente cai exponencialmente
devido às restrições de potência.
Neste slide definirei o que é a barreira da utilização.
![Page 44: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/44.jpg)
16
16
Barreira da Utilização
Indicativos:● Teoria da Escalabilidade
– Transístores e Orçamentos de potência não são mais balanceados
– Problema aumenta exponencialmente
● Resultados Experimentais– UCSD: 90 nm: 95% dark silicon, 45 nm: 98,2%
dark silicon, 32 nm: 99,1% dark silicon
Neste slide mostrarei alguns indicativos que atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, que a impossibilidade de continuar escalando a potência com o número de transístores (devido às perdas), e resultados experimentais da UCSD, onde foram feitos chips com tecnologias de 90, 45 e 32 nm, e os níveis máximo de utilizações de tais chips foram 5%, 1,8% e 0,9% respectivamente. Estes valores ficaram estranhamente baixos porque RAM operam a 1/10 da utilização por unidade comparado ao datapath, mas isso não impacta no resultado global do comportamento de dark silicon como um todo.
![Page 45: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/45.jpg)
17
17
Barreira da Utilização
Indicativos:● Observações
– Curva achatada de evolução da frequência
– “Turbo mode”
– Taxas de cache/processador aumentando
● Multicores atingiram a barreira da utilização
Neste slide mostrarei alguns indicativos que atingimos a barreira de utilização. Mostrarei aqui algumas observações feitas no mercado que indicam que colidimos com a barreira da utilização, como curva achatada da evolução da frequência, o “Turbo Mode” (que desliga cores), aumentos de cache e componentes uncore.
![Page 46: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/46.jpg)
18
18
Abordagens para o Dark Silicon
![Page 47: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/47.jpg)
19
19
Encolhimento
● Ideia: “Simplesmente construir chips menores”● ↑ Competição e ↓ margens● ↓ Retornos
– USD 10 em silício a venda por USD 200 hoje
– Valor diminui exponencialmente: USD 5, USD 2,5, etc.
– Overheads: empacotamento, testes, marketing, etc.
– Algumas estruturas do chip são difíceis de reduzir
Neste slide falarei da abordagem de encolhimento para processadores, que permite a redução singela de preços em troca da redução do tamanho da área do chip do processador.
![Page 48: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/48.jpg)
20
20
Encolhimento
● Ideia: “Simplesmente construir chips menores”● ↑ Exponencial na densidade de potência
– Aumento exponencial na temperatura
● Alguns chips irão reduzir– Margens sordidamente baixas, chips de alta
competição. Pode surgir um monopólio.
Continuação...
![Page 49: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/49.jpg)
21
21
Ofuscamento
● Ideia: Preencher chips como núcleos homogêneos que excedem o orçamento de potência, mas mantendo-os em underclock, ou usando-os somente em bursts.
● “Dim Silicon”● Dois níveis possíveis de ofuscamento:
espacial e temporal
Neste slide falarei um pouco sobre a ofuscação (“Dim Silicon”). Basicamente é fazer com que os núcleos de um chip rodem em underclock ou, mediante condições boas de temperatura, fazer com que eles operem acima do TDP por curtos períodos de tempo.
![Page 50: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/50.jpg)
22
22
Ofuscamento
● Espacial– Near Threshold Voltage (NTV)
● Many core (muitos núcleos, frequência reduzida)● Latência piora, mas energia melhora● Speedups não-ideais
Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento espacial. A ideia aqui é usar muitos núcleos em baixa frequência.
![Page 51: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/51.jpg)
23
23
Ofuscamento
● Temporal– DVFS
– Turbo Boost
– Sprinting Computacional● Mudança de Fase
Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento temporal. A ideia aqui fazer com que o processador opere fora de especificação, usando uma potência além da qual o chip suporta, mas por curtos períodos de tempo. Para isso se usa dimensionamento dinâmico de tensão e frequência. O turbo boost desliga núcleos não utilizados para aumentar a velocidade de outros, e o sprinting computacional usa elementos que mudam de fase.
![Page 52: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/52.jpg)
24
24
Especialização
● Ideia: Usar a área do dark silicon para fazer núcleos especializados, mais eficientes em energia e usados ocasionalmente
● Bases:– Potência é mais caro do que área
– Núcleos especializados são mais eficientes em energia de 10x a 1000x
● C-cores– Coprocessadores especializados, ligados somente
quando necessário
Neste slide falarei um pouco sobre a especialização para abordar dark silicon. Exemplos de especialização são os núcleos SSE, enfim, componentes especializados fora dos cores que executam instruções específicas, normalmente com melhor eficiência em energia.
![Page 53: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/53.jpg)
25
25
“Deus Ex Machina”
● Ideia: “Substituição dos MOSFETs”● Radical – “Quebra” tecnológica● Candidatos:
– FinFETs
– Trigates
– High-K
– Nanotubos
– Relés Mecânicos Nano-Elétricos (tungstênio)
– TFETS (túneis)
Aqui falarei sobre mudanças radicais que podem ser teoricamente feitas, mas de difícil implementação, com o intuito de fazer um breakthrough tecnológico, resolvendo (ou pelo menos postergando) o problema do dark silicon.
![Page 54: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/54.jpg)
26
26
Conclusões
● Escalabilidade de Dennard falhou● Benefícios da escalabilidade multinúcleo estão
falhando● Se uma alternativa não for encontrada a lei de
Moore falhará também● ITRS: Speedup de 7,9x até 2024● Dark Silicon ISCA'11: Speedup de 3,7x aé
2018, após isso ninguém sabe
Conclusões do trabalho realizado.
![Page 55: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/55.jpg)
27
27
Conclusões
● Era dos multinúcleos pode estar chegando ao fim (previsão para término: 2014)
● Mudanças radicais em projetos são necessárias
● Talvez a solução seja um híbrido das 4 abordagens apresentadas no trabalho
● O futuro da computação depende do que será feito com o Dark Silicon: área excitante e inovadora
Conclusões do trabalho realizado.
![Page 56: Dark Silicon: Origem e Tendências20Apresenta%e7%e3o%20+%20Notes.pdf · atingimos a barreira de utilização. Dentre eles, ... Neste slide falarei um pouco sobre a técnica de ofuscamento](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032713/5c11e98609d3f2602c8cab10/html5/thumbnails/56.jpg)
28
28
Dúvidas?