Google の中の人いわく「低電力もいいけれど，シングル・スレッド性能が大事」

IEEE MICRO

IEEE MICRO から面白そうな記事のメモ．

"Challenges and Opportunities for Extremely Energy-Efficient Processors,"
Trevor Mudge and Urs Hölzle, IEEE MICRO, Vol. 30, Issue 4, pp. 20-24, Jul.-Aug. 2010

電源電圧を閾値電圧付近まで下げた，超低電力というか超高効率プロセッサのアーキテクチャや使い方の注意点について，ミシガン大学と Google の中の人が語る．

Trevor Mudge@ミシガン大学いわく，

  • 消費電力は 1/10 になるが，性能も 1/10 になる＆信頼性が下がるという欠点がある．
  • 従って，シングルスレッド性能は期待できない．性能はコア数で稼ぐ．web サーバ系に向く．
  • キャッシュはコアほど電圧を (性能も) 下げられない．複数のコアが L1 キャッシュを共有するとよい．キャッシュ・コヒーレンシのためのトラフィックも減る．
  • "Boosting." 同一スループットでも，低電力が重要なときは例えば 250MHz 4 並列，レイテンシが重要なときは 1GHz シングルにする (Fig. 1)．
  • DRAM を積層して低電力インターフェース (I/F) でつなぐと，メモリ I/F の電力が W 単位から mW 単位になる．システム全体の電力の 40% がメモリなので効果的．

Google の中の人いわく，シングル・スレッド性能を軽視してはいけない．

  • シングルスレッド性能がそれなりにあるものを "brawny (たくましい) core," 低いものを "wimpy (ひ弱な) core" と呼ぶことにする
  • スレッド数が増えすぎると，シリアライズや同期のコストが増え，削減が困難になる
  • ソフトウェア開発コストが無視されがち．サーバへのひとつの要求はシングル・スレッドで書きたい．これを，コアの性能が低すぎて分割しなくてはいけなくなると大変．
  • コア数が増えすぎると，インフラ系のオーバーヘッドが無視できない．brawny コアに集約して，例えばメモリ上のデータを共有したほうがよいことがある
  • brawny core を分割して使う方が，wimpy core をまとめる努力より簡単
  • 超並列アルゴリズムはえてして非効率．狭い範囲の情報だけで判断せねばならないから

こんな記事を思い出した．
ARMプロセッサ搭載サーバーが、英ARM社のウェブ・サイトで稼働中