UT-onderzoeker ontwerpt 'kameleon'-chip

Promovendus Paul Heysters van de Universiteit Twente heeft een herconfigureerbare processor ontworpen. Deze processor past zichzelf aan zijn omgeving aan door bepaalde blokken, door Heysters tegels genaamd, in en uit te schakelen wanneer ze nodig of niet meer nodig zijn. Hierdoor kan het energieverbruik van de processor tot tienmaal kleiner worden gemaakt, terwijl de prestaties ten opzichte van een vergelijkbare niet-herconfigureerbare processor tot tien maal hoger zijn. Geheel toepasselijk heeft Paul Heysters voor de processor een naam gekozen van een dier dat zich ook aan zijn omgeving weet aan te passen: Montium, een zeldzame kameleon.

Op de chip zijn meerdere tegels aanwezig voor digitale signaalverwerking, specifieke taken en algemeen rekenwerk. Deze tegels worden automatisch in- en uitgeschakeld afhankelijk van wat men met de Montium wilt doen. Is er bijvoorbeeld een internetverbinding nodig, dan worden automatisch de juiste tegels ingeschakeld om WiFi- of GSM/GPRS-verkeer mogelijk te maken. Doordat er meerdere tegels van hetzelfde soort op de chip aanwezig zijn, kunnen deze worden gecombineerd om complexe taken uit te voeren zoals een fast-Fourier transformatie. Uit testen blijkt dat de Montium hierin tien keer zo snel is als een general purpose low-power cpu, terwijl hij tien keer zo weinig energie verbruikt. Voordat de Montium echter zijn weg vindt richting commerciële producten, zal er ook moeten worden gezorgd dat deze makkelijk is te programmeren. Hier wordt door de groep van Heysters ook aan gewerkt en de eerste resultaten zien er veelbelovend uit.

Reacties (49)

[musiman]

Dit was al een paar dagen bekend: http://webwereld.nl/nieuws/19555.phtml

Super idee van hem! Waarom de motor op 100% laten draaien, wanneer die toch niet volledig benut wordt.

[Gwaihir]

Twijfelachtige vergelijking. De motor soms wat minder toeren laten draaien gebeurt immers al lang met Intel's SpeedStep technologie.

Wat deze man doet lijkt meer op het uitzetten van airco, verwarming, ruitenwissers en de car-stereo op de momenten dat deze niet nodig zijn. Verbaast me dat, dat kennelijk nu nog niet gebeurt - buiten de auto om

[CARman]

Hier worden dus geen delen of complete CPU teruggeklokt, maar blijven de actieve delen gewoon op 100% draaien, terwijl de op dat moment overbodige tegels worden uitgezet.

Bij Speedstep en Cool 'n' Quiet wordt de complete CPU teruggeklokt, wat direct invloed heeft op de prestaties.

[RobT]

Dit doet de transmeta crusoe al sinds het begin, delen uitzetten die niet in gebruik zijn.

Ze hadden veel problemen met de simulatie van hun ontwerpen, omdat er in de eerste crusoes al meer dan 1000 klokdomeinen zijn...

[masteriiz]

Het is meer het idee van waarom stroom opwekken als je toch je lampen en radio uit hebt? Waarom 8 cilinders gebruiken als er toch geen caravan achter hangt? (De procesoor gaat niet op bijvoorbeeld 40% draaien, maar niet gebruikte delen worden gewoon uit gezet.)

[Rone]

In bepaald opzicht hetzelfde principe als bij de Cadillac Sixteen.
Deze auto met 16 cilinders gebruikt er maar 8 onder normale situaties.

In geval van zowel de auto als deze chip lijkt het me geen slecht idee.

[Reinier]

4 zelfs, bij normaal accelereren 8, bij vol gas 16

[Munters]

En dit moet dit principe natuurlijk overgebracht worden naar de huidige normale processors.

Geen fp in gebruik? Dat hele gedeelte uitschakelen.
Geen multimedia/spelletjes? Alle SSE registers uitschakelen.
Minder dan 1% processor belasting? Schakel de L2 cache maar uit.

[Verwijderd]

Als het meer power kost om de motor te regelen van 100% naar 75% dan het opleverd is het niet interesant

[CARman]

Meer power kost het zowiso niet, het is hooguit technisch moeilijker te realiseren.

Dus de ontwikkeling en benodigde aanpassingen zullen zeker in het beging per saldo duurder zijn, dan het werkelijk kwa geld ( energiebesparing ) weer opleverd. Maar als alle apparatuur efficiënter zou omspringen met energie, zou dat binnen enkele jaren al flink invloed op bv het milieu hebben, en de snelheid waarmee fossiele brandstoffen worden verstookt om energie op te wekken.

Het mes gaat hier straks aan 2 kanten snijden, goed ontwikkeling

[Schapie]

En dan vraag ik mij af zou deze techniek ook gebruikt kunnen worden in de desktop processoren of worden daar teveel dezelfde instruties tegelijk gebruikt dat dit niet nuttig zou zijn.

Ook zou je bijvoorbeeld server chips ervan kunnen maken want het is in principe een risc processor (toch?) alleen eentje die simpel herprogrammeerbaar is.
Ook zou dit mischien iets zijn voor routers omdat die een groot gedeelte van de tijd het zelfde doen alleen als er dan bijv. een vpn oid wordt gemaakt of een bepaalde encryptie nodig is dat die weer omschakeld.

[RM-rf]

Juist op server en desktop gebied is er weinig behoefte aan low power cpu's; aangezien juist daar de stroomverzorging geen echt probleem is:
Bovendien is zeker voor een server er weinig behoefte aan om bepaalde diensten 'uit te zetten', simpelweg omdat zeker zaken als verbidingen gewoon continue gebruikt worden..

Het zou wel een slimme toepassing zijn voor small devices,: PDA's, embedded chips e.d.

Zelfs bij laptops is het de vraag of zo'n chip aan zou slaan, omdat dan de kostprijs ook sterk meespeelt (veel consumenten zullen toch kiezen voor een notebook die maar 8 uur ipv 16 uur kan draaien, als ze daarmee 200 euro goedkoper uitzijn)

[StGermain]

Met het stijgende aantal computers in gebruik en het probleem dat electriciteit uit de muur OOK belastend is voor het milieu zolang we geen werkende kernfusie hebben is minder verbruik altijd interessant. Herinner je de hete zomer van 2003, een paar dagen langer zonder regen en de kerncentrales hadden niet genoeg stroom meer kunnen aanbieden. Eén computer die 20 watt trekt ipv 200 is dan misschien niet interessant maar een paar miljoen keer dat verschil is het zeker wel...

Als Belg ben ik er trouwens even trots op als de meeste Nederlanders dat wel zullen zijn dat iemand uit de lage landen met dit idee voor de dag is gekomen

[masteriiz]

Met de stijging van de prijs van energie zijn lijkt mij alle computers gebaat bij een lager stroomverbruik. Voor servers is de noodzaak wel minder accuut.

[dmace]

Juist die hoeveelheid energie maakt het zo interessant.
Een beetje serverpark slurpt stroom, en als dat gehalveerd kan worden, is dat alleen maar besparing, zowel voor portemonnee als milieu.
Ook wordt het veel interessanter als de besparing nog groter is, en het rendabel gaat worden om zelf stroom te leveren.
Krijgen we straks mobiele serverparken.

[RM-rf]

Die energiebesparing hier zal voornamelijk optreden waneer een gedeelte van de functionaliteiten vaak in 'rust' is, terwijl andere activiteiten doordraaien ...

Een server of een desktop heeft niks te winnen aan het stilleggen van de network-activiteiten op chipniveau, zeker als het mogelijke opstarten zelf weer een fractie van een seconde kost.

Heysters schrijft ook exact dat zijn uitvinding bedoelt is voor 'mobiele alleskunners'..: PDA's, routeplanners, chipcards etc.
het is onderdeel van het Chameleon-project, dat gericht is op 'mobile devices:
zie de website van het Chameleon project

Bovendien is de snelheidswinst vergeleken met mobiele varianten van 'generieke processoren', vergeleken met de cpu van de huidige desktops en servers is de Montium nog altijd honderd maal langzamer.

[broes willems]

Voor servers is de noodzaak wel minder accuut.

Typo met opzet?

[masteriiz]

Nee, ik dacht echt dat het met dubbel c was, dus zo grappig was ik niet. Ik laat hem wel staan, want het had natuurlijk een woordspeling kunnen zijn

[Speedpete]

Als een bedrijf met een flink serverpark de mogelijkheid krijgt om chips te gaan gebruiken die even snel is als de overige chips op de markt, maar een tiende van de stroom verbruikt, is dat wel degelijk interessant gezien de stroomrekening.

Een chip die zuiniger is, wordt mogelijk ook minder warm, wat eisen aan koeling in de serverruimte verminderd.

Of de chip in laptops aan zou slaan lijkt mij een overbodige vraag. Een snelle chip met lage stroomproductie slaat aan, zonder twijfel. Mensen willen lang werken, maar niet met minder processorkracht. Kijk maar naar Centrino met de Pentium-M, dat slaat toch ook aan?

[Tijger]

Hoeveel Centrino's en Pentium-M's zie jij in servers of desktops?

Ik denk dat de Montium een stap voorwaarts voor PDA's en GSM's kan betekenen, hoe groot die stap zal zijn hangt denkelijk af van de snelheid waarmee men dit productierijp kan maken.

[Olaf van der Spek]

Een chip die zuiniger is, wordt mogelijk ook minder warm, wat eisen aan koeling in de serverruimte verminderd.

Mogelijk?
Nee, die genereert per definitie minder warmte.

[onkl]

In het webwereld artikel waar musiman mee aan kwam zetten werd de warmteproductie van "normale" processoren als reden voor deze dingen in vaste stroom apparaten genoemd.
Klinkt, naast energiezuinigheid, als een goed punt.
5GHz passief gekoeld komt er dus aan

[Verwijderd]

En als je dan gaat gamen terwijl je een video rip ofz en de processor flink aan he werk zet fikt ineens je processor door omdat ie ineens ook 100watt meer verbruikt.

[Verwijderd]

Juist op server en desktop gebied is er weinig behoefte aan low power cpu's; aangezien juist daar de stroomverzorging geen echt probleem is

De stroomverzorging is geen groot probleem daar, maar de warmteproductie weldegelijk.
In compacte (blade) servers is het zeer interessant om minder energie te verstoken. De Pentium-M is zeer populair in die markt.

[Verwijderd]

Straks zit in elke pc een stukje Twente

[WhiteDog]

Dat is nu al hoor Op de UT draaien een paar leuke warez-servers waar heel de wereld van download

[Verwijderd]

moete gullie niet allemaal werken op het moment in plaats van te tweaken??

[WhiteDog]

Sorry baas

[bat266]

waarom is dat eik nog nooit iemand anders gelukt ? Deze uitvinding heeft zoiets van ogja natuurlijk, maja hulde an de persoon dat het gelukt is

[mjtdevries]

Inderdaad heeft het iets van ogja natuurlijk.
En daarom is het ook niet verwonderlijk dat dat soort ideeen als lang gebruikt worden.

Kijk bv naar de ATI Mobility Radeon gpu's die ook on-demand delen in en uit kunnen schakelen om energie te sparen.

Omdat het hier om een experiment gaat kun je het wat extremer maken, maar het idee is in weze hetzelfde.

[SkyStreaker]

Ik denk niet zozeer dat dit een "oh ja"-geval is, meer een "hoe realiseren wij dit idee"-geval. En die kerel krijgt het met zijn team voor elkaar. En daar sta ik voor en ga klappen.

[mjtdevries]

Maar hij kan zelf de randvoorwaarden voor die cpu vaststellen, aangezien het maar een experiment is. Dat maakt het allemaal een stuk simpeler. Tuurlijk is het een aardig resultaat, maar dit soort ideeën realiseren in productie processors is veel moeilijker. En wat dat betreft vind ik wat bv ATI al heeft gedaan zeker zo indrukwekkend.

[Verwijderd]

Het lijkt precies op het ontwerp van de T-1000 CPU in Terminator, waarbij de processor in blokken zijn ingedeeld die ieder zijn werk doet. Wie weet is deze CPU daarvan geïnspireerd?

Edit: Hier is een plaatje van de Cyberdyne CPU in Terminator 2:

http://www.thearnoldfans.com/movies/terminator2/cyberdine4.jpg

[Verwijderd]

Neem aan dat je deze processor gebruikt op plaatsen waar je diversiteit aan taken verwacht. Bijv in een oerwoud van taken.
Net zoiets als een kameleon in de woestijn ook maar een kleur hoeft te hebben.

Wel een mooi voorbeeld dat de Neumann cyclus al lang achterhaald is. (wie hapt?)

Vraag me overigens wel af hoe de communicatie tussen de tegels onderling is en het datapad van/naar de buitenwereld geregeld wordt. Met zoveel componenten waarschijnlijk een bottleneck tenzij ze (dure) meervoudige databussen gaan gebruiken.

[Verwijderd]

Van Neumanns principe is een maar een zienswijze en is al een tijdje aan het wankelen. Hoewel bij de x86 nog steeds data tussen de code staat, is met SP-2 hier een kentering zichtbaar. Eigenlijk zijn de x86 met SP2 en de K8 virtuele Turing machines. Verder zijn er al betaalbare K8 desktop systemen te koop met NUMA, en dat is ook lastig te beschrijven volgens von Neumanns principe.

[Verwijderd]

ik krijg nou niet 't idee dat dit zo revolutionair is.. herconfigureerbare chips die voor iedere taak (zoals een FFT) in te zetten zijn door ze simpelweg zo te configureren zijn niets nieuws.

[mjtdevries]

Als het niet op de UT gedaan was, maar ergens in de VS, dan had het hier waarschijnlijk niet als nieuws gestaan

[Equator]

Ideaal voor mobiele toepassingen zoals smartphones, PDA's etc.

Wanneer deze technologie door een proc fabrikant zou worden gebruikt zou de werktijd van een laptop drastisch worden verhoogd.

Directe combinaties met een CPU zie ik niet 1,2 3 maar voor bijvoorbeeld een northbridge wel.
Intenet nodig, dan enable ik mijn WiFi.

[DMP.cc]

we zijn een zuinig volk, hé

[Verwijderd]

Als deze CPU nu ook gemakkelijk modulair gebruikt kan worden in een multi-CPU opzet en goedkoop is, dan zou het nog wel eens een uitstekende oplossing voor desktop machines zijn.

Voor specifieke doeleinden kan deze oplossing dan vele malen sneller wezen dan een AMD/Intel oplossing, bijvoorbeeld bij video-encoderen, 3D werk, etc.

[bassekeNL]

Ik vraag me af hoe 'nieuw' dit is.

Een aantal jaren was er al sprake van fast field programmable gate arrays. Het enige wat ze hier doen is geen logica vanaf de grond opbouwen, maar de gates alleen gebruiken om functionele delen toe te voegen of uit te zetten aan de actieve configuratie.

Of mis ik nu iets?