Redução do consumo energético de aplicações paralelas em arquiteturas multi-core - Barros, Carlos Avelino de (2016)
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.