Uvajanje strojnih pospeševalnikov znatno poveča računsko moč sistema z izklopom posebnih, računsko intenzivnih nalog iz splošnega namestitvenega procesorja na specializirane strojne enote, namenjene za te naloge. To vodi do več ključnih učinkov na uspešnost in učinkovitost sistema:
** 1. Povečana uspešnost s pomočjo paralelizma in specializacije
Pospeševalci so zasnovani za izvajanje določenih operacij veliko hitreje kot CPU -ji z izkoriščanjem paralelizma in specializiranih vezij. Na primer, strojni kriptografski pospeševalci lahko obdelajo številne kriptografske operacije hkrati, pri čemer opravijo naloge veliko hitreje kot CPU, ki jih zaporedno obravnava. Ta specializacija omogoča pospeševalnikom, da dosežejo dramatične hitrosti za svoje ciljne delovne obremenitve, kar pogosto izboljšuje zmogljivost z velikosti v primerjavi z izvajanjem samo za CPU [8] [5] [7].
** 2. Izboljšana energetska učinkovitost
V nasprotju s tradicionalnim prepričanjem, da dodajanje strojne opreme povečuje porabo energije, lahko skrbno zasnovani pospeševalci zmanjšajo skupno moč sistema. To je zato, ker lahko pospeševalniki izvajajo operacije učinkoviteje, kar zahteva manj ciklov ure in omogoča, da sistem deluje pri nižjih frekvencah ure, hkrati pa ohranja ali izboljšuje zmogljivost. Na primer, dodajanje pospeševalnikov v vdelani sistem je zmanjšalo cikle izvajanja skoraj 90-krat in znatno zmanjšalo porabo energije, včasih na manj kot petino moči CPU-A-Alone, tako da omogočite nižje delovne frekvence in učinkovitejše računanje [5].
** 3. Izločanje delovne obremenitve CPU in omogočanje bolj zapletenih aplikacij
Z ravnanjem s specializiranimi nalogami, kot so kriptografska obdelava, množenje matrice ali sklepanje o strojnem učenju, pospeševalci sprostijo CPU, da se osredotočijo na druge sistemske funkcije. To nalaganje ne samo poveča celotno pretok, ampak tudi omogoča integracijo naprednejših funkcij in zapletenih aplikacij, ne da bi preobremenilo glavni procesor [8].
** 4. Prilagodljivost in prilagodljivost pri oblikovanju sistema
Nekateri pospeševalci, kot so FPGA, ponujajo tako visoko računsko moč kot tudi energetsko učinkovitost, zaradi česar so primerni za prilagodljive naloge za pospeševanje na robu omrežij. Uvajanje pospeševalnikov omogoča, da se sistemi prilagodijo za posebne delovne obremenitve, učinkovito uravnotežijo zmogljivosti, napajanje in omejitve stroškov [4] [5].
** 5. Izzivi in upravljanje na ravni sistema
Heterogenost, ki jo uvajajo pospeševalci, zahteva skrbno podporo sistema in operacijskega sistema za učinkovito dodelitev virov in načrtovanje nalog. Pravilno upravljanje zagotavlja, da se pospeševalniki uporabijo optimalno, kar maksimira njihove koristi, hkrati pa ohranja stabilnost sistema in učinkovitost energije [7].
** 6. Zmanjšanje gibanja podatkov in režijskih stroškov
V pospeševalnikih, namenjenih nalogam, kot so množenje matric, ponovna uporaba podatkov na čipu in učinkovito puferiranje zmanjšuje potrebo po pogostih prenosih podatkov med pomnilnikom in obdelovalnimi elementi, kar zmanjšuje ozka grla in stroške energije, povezane z gibanjem podatkov [10].
Če povzamemo, uvajanje pospeševalnikov izboljšuje računalniško moč sistema, tako da omogoči hitrejše, energetsko učinkovitejše izvajanje specializiranih nalog, osvoboditev virov CPU-ja in omogoča bolj zapletene in zahtevnejše delovne obremenitve. Posledica tega je znatna povečanja uspešnosti in prihranke energije, še posebej pomembna v vgrajenih, robnih in visokozmogljivih računalniških okoljih [4] [5] [7] [8] [10].
Navedbe:
[1] https://www.ultralytics.com/blog/undatranding-the-pact-of-compute-power-on-aa-in-Innovacije
[2] https://premioinc.com/blogs/blog/Performance-accelerators-in-the-context-Of-Computing-Hardware
[3] http://www.dre.vanderbilt.edu/~gokhale/www/papers/hotedge20_hwaccelreco.pdf
[4] https://www.scicedirect.com/science/article/abs/pii/S006524582300075x
[5] https://cdrdv2-public.intel.com/650470/wp-01112-hw-reduce-power.pdf
[6] https://www.usenix.org/system/files/osdi24-ma-jiacheng.pdf
[7] https://scail.cs.wisc.edu/papers/hotpar12_rinnegan.pdf
[8] https://www.appviewx.com/blogs/hardware-cryptographic-acecelerators-to-enhance-security-without-slow-down/
[9] https://publications.ics.forth.gr/tech-reports/2018/2018.tr473_accelerator_deployment_models_heterogene_processing.pdf
[10] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc11767631/