Uma arquitetura energeticamente eficiente explorando a redundância de sistemas de múltiplos núcleos para redução de margens de segurança de tensão
Eficiência energética, Arquitetura de computadores, Margens de tensão, Subtensão
Nas últimas décadas, uma parte considerável dos dispositivos computacionais migrou das configurações grandes e estacionárias para computadores embarcados miniaturizados. De dispositivos de entretenimento e comunicação à aplicações na área de saúde e aeroespacial, essa evolução tecnológica enfrenta vários desafios. A eficiência energética é um requisito chave em computadores digitais modernos, independente da escala. Considerando os dispositivos embarcados, este é um fator limitante, devido à restrições de fonte de alimentação e dissipação térmica. Baseado nas características de consumo de potência em dispositivos semicondutores, é usualmente necessário manter as tensões baixas para melhorar a eficiência energética. Os atrasos de portas, e portanto a frequência máxima de operação, são atrelados à tensão de alimentação, limitando o desempenho em estados de baixa potência. Considerando as variações de processo, tensão e temperatura e para garantir a corretude das operações, os fabricantes especificam uma margem segura de tensão, ou guardband, trocando eficiência energética por confiabilidade. Neste trabalho é proposta uma arquitetura flexível, usando técnicas de detecção e correção de erros, especialmente a redundância inerente aos sistemas de múltiplos núcleos, para eliminar a necessidade de tais margens de segurança quando aplicável. Aproveitando uma arquitetura já estabelecida, com poucos blocos adicionais de hardware, o objetivo é reduzir o consumo de potência com o mínimo de efeito no desempenho. Uma revisão da literatura e experimentos preliminares mostram que há uma oportunidade para se obter ganhos energéticos, mesmo considerando o custo da correção dos erros, quando a margem de segurança especificada é violada.