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Título: Redução do consumo energético de aplicações paralelas em arquiteturas multi-core
Autor(es): Barros, Carlos Avelino de
Palavras-chave: Economia de energia;Modelagem de potência elétrica;Processadores multi-core
Data do documento: 13-Jul-2016
Citação: BARROS, Carlos Avelino de. Redução do consumo energético de aplicações paralelas em arquiteturas multi-core. 2016. 214f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: The period that lasted from the advent of microprocessors until early this century was marked by the geometric expansion of their operating frequency. If on one hand it provided continuous performance increases, on the other hand it was also responsible for a problematic growth in heating and energy consumption. In attempt to mitigate these problems, multi-core processors have been used extensively in replacement for singlecore processors, offering a viable alternative to increase performance without increasing frequency. As a way of mapping energy consumption, we present the development of two sets of mathematical models for the representation of the electrical power dissipated in the processors. According to considerations we made in relation to static and dynamic parts of the power, we established an equation for the total power as a function of the operating frequency of the respective analyzed processors. We demonstrate, based on these mathematical models, that the relative energy consumption of processors can be related to parallel processing performance measures, such as speedup and efficiency. We also use the models to monitor the influence of several factors on the reduction of energy consumption in multi-core processors, such as the percentage of the parallel portion of the code, the number of cores to be used each time, the working frequency and speedup itself. Results of the analyzes confirm the theoretical predictions and alert to the possibility of improving the energy performance of multi-core processors, especially in conditions in which the factors of influence can be made flexible.
metadata.dc.description.resumo: O período que durou do surgimento dos microprocessadores até o início deste século ficou marcado pela expansão geométrica da frequência de operação desses dispositivos. Se por um lado isso proporcionou aumentos contínuos do desempenho, também foi responsável por um crescimento problemático do aquecimento e do consumo de energia. No sentido de atenuar esses problemas, os processadores multi-core passaram a substituir extensivamente os processadores single-core, oferecendo uma alternativa viável para aumentar o desempenho sem o aumento da frequência. Como uma das formas de se mapear o consumo de energia, apresentamos o desenvolvimento de dois conjuntos de modelos matemáticos para a representação da potência elétrica dissipada nos processadores. De acordo com considerações feitas em relação a suas parcelas estática e dinâmica, estabelecemos a potência total como variável dependente da frequência de operação dos respectivos processadores analisados. Demonstramos, a partir desses modelos matemáticos, que o consumo relativo de energia dos processadores pode ser associado a medidas de desempenho empregadas em processamento paralelo, como speedup e eficiência. Também utilizamos os modelos para monitorar a influência de diversos fatores na redução do consumo de energia nos processadores multi-core, tais como o percentual da porção paralela do código, a quantidade de núcleos a ser empregado de cada vez, a frequência de trabalho e o próprio speedup. Os resultados das análises, em simulações e em hardware, confirmam as previsões teóricas e despertam a possibilidade de melhorar o desempenho energético dos processadores multi-core, sobretudo nas condições em que os fatores de influência podem ser flexibilizados.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21608
Aparece nas coleções:PPGEE - Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação

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