Снизить энергопотребление вычислительных систем в четыре раза при помощи оптимизации программного обеспечения позволит метод ученых из ВолгГТУ, считают в вузе. Результаты исследования опубликованы в журнале Energies.

При проведении точных расчетов в современности используют высокомощные системы вычисления, в частности, массивы серверов. Из-за этого работа большинства устройств оказывается особенно энергозатратной, пояснили в Волгоградском государственном техническом университете (ВолгГТУ).

Значительные ресурсы требуются не только для обеспечения бесперебойного функционирования вычислительных кластеров, но и для их охлаждения из-за перегрева. Ученые подчеркнули, что задача сокращения потребления электроэнергии и снижения скорости износа устройств поставлена практически во всех крупных центрах расчетов страны.

Если раньше проблемами энергоемкости занимались только разработчики аппаратуры, то сейчас в поиске новых решений в этой задействованы и создатели программного обеспечения, в частности, специалисты ВолгГТУ.

Исследователи разработали метод оптимизации кэш-памяти программного обеспечения (ПО), то есть буфера с быстрым доступом к содержащейся в нем наиболее актуальной информации. Затем они применили технологию к программному обеспечению (ПО) для сложных математических преобразований.

"Мы высчитываем вероятность кэш-промаха, а на основе результатов предпринимаем попытку улучшить алгоритмы кэширования. Такую схему можно применить к любому энергоемкому ПО до момента написания программы", – рассказывает профессор кафедры "Системы автоматизированного проектирования и поискового конструирования" факультета электроники и вычислительной техники ВолгГТУ Алла Кравец.

Она пояснила, что первый этап метода подразумевает деление набора операций доступа к памяти на непересекающиеся подмножества. Далее специалисты получают подмножества операций с равными значениями вероятности промаха кэша. В результате определяется общее количество операций и формируется выражение, оценивающее время работы программы.

"В результате энергопотребление сократилось в разы, оно может снижаться до четырех раз. По сути, оптимизированные версии программного обеспечения потребляют больше энергии. Однако за счет значительного сокращения времени выполнения программы энергопотребление тоже снижается", – добавил доцент кафедры "Электронно-вычислительные машины и системы" ВолгГТУ Виталий Егунов.

Дальнейшая задача научного коллектива – дальнейшее развитие предложенного метода, а также обобщение предложенного подхода на другие подсистемы вычислительных устройств, продолжил ученый.