Ny prosessor ofrer nøyaktighet for fart

Når transistorene ikke kan krympes mer, må man bruke andre metoder.

Det er forventet at en datamaskin alltid regner riktig. Gjør det ikke det, er det noe galt med maskinen eller programvaren som benyttes. Men hva om man er villig til å ofte litt av nøyaktigheten i utregningene mot at de utføres mange ganger raskere og med langt lavere strømforbruk?

For eksempel, hvis man har en bankkonto med saldo på 43 000,13 kroner. Da er det mye viktigere at de mest signifikante delene av tallet er korrekt enn de 13 ørene på slutten. Om man ender om med 43 000,41 kroner i stedet, har det langt mindre betydning enn om man ender opp med for eksempel 24 000,13 kroner.

Sist helg presenterte Krishna Palem, en forsker ved Rice University i Houston, Texas, de resultatene av den første virkelige testen av et statistisk eller sannsynlighetsrelatert mikrosystem, et SoC (System on Chip) som består av blant annet en CPU og én eller flere hjelpeprosessorer. Bakgrunnen for systemet er «sannsynlighetsrelatert boolsk logikk», som Palem beskriver i dette dokumentet.

Denne logikken består av sannsynlighetsrelaterte operatorer for logisk og, eller og negasjon. Disse gir med en sannsynlighet p det forventede svaret til deres deterministiske motparter. Sannsynligheten for at svaret ikke er korrekt, er (1-p).

De største utfordringene ved å krympe kretsene i mikrobrikker ytterligere, er ifølge Palem stadig større parametervariasjon, mer følsomhet for støy og mer tap av strøm. Dette får kretsene til å oppføre seg upålitelig - eller sannsynlighetsrelatert.

Palem skriver i dette dokumentet at for å møte disse utfordringene, er et skifte i designparadigmet fra dagens deterministiske design til «sannsynlighetsrelatert» design ansett som uunngåelig.

Under presentasjonen som ble holdt i San Francisco sist søndag, fortalte Palem at resultatene av testingen var langt bedre enn forventet. Det skriver The Houston Chronicle. Brikken skal ha kjørt sju ganger raskere enn dagens beste teknologi, samtidig bare bruker 1/30 av elektrisiteten.

- Først kunne jeg nesten ikke tro det. Jeg brukte flere søvnløse netter på å verifisere resultatene, sier Palem.

Han mener konseptet spesielt er interessant i batteridrevne enheter. Han ser for seg at brikkene kan være å finne i mobile enheter innen ti år.

Ifølge The Houston Chronicle har Palem forsket på disse mulighetene siden siden omtrent år 2000. Siden da har han møtt mye skepsis, men han tror resultatene som nå har blitt lagt fram, vil føre til at de kritiske røstene forstummer.

Det er selvfølgelig ikke alle områder man kan bruke datamaskiner som regner litt unøyaktig. Men Palem mener at blant annet lyd- og videooverføring til mobile enheter er blant bruksområdene som står først i rekken.

- På sammen måten som hjernen automatisk fyller inn manglende ord i ufullstendige setninger, kan den kompensere for noen få feilaktige piksler i en video på skjermen til en mobiltelefon. I praksis legger vi litt ekstra byrde til CPU-en i hodene våre og litt mindre byrde til CPU-en i lommene våre, sier Palem til The Houston Chronicle.

Palems resultater har allerede vakt oppmerksomhet i prosessormiljøer.

- Denne logikken vil vise seg å være ekstremt viktig, fordi grunnleggende fysikk dikterer at framtidig transistorbasert logikk vil være nødt til å ta i bruk sannsynlighetsrelaterte metoder, sier Shekhar Borkar til The Houston Chronicle. Borkar er direktør for Intels Microprocessor Technology Lab.

Til toppen