SafeSpeed
La tecnologia SafeSpeed serve a prevenire temperature eccessivamente elevate nei microprocessori, consentendone il funzionamento alla massima velocità possibile. È applicabile a qualsiasi piattaforma dotata di DVFS (Dynamic Voltage and Frequency Scaling) come ad esempio personal computer desktop o laptop, smartphone, tablet, server e controllori industriali. SafeSpeed è un sistema di controllo in retroazione a eventi, che agisce sul DVFS ed è adatto sia per dispositivi single-core che multi-core (indipendentemente dal fatto che il microprocessore sia fornito di un DVFS per core o di uno solo per tutto il chip). I maggiori vantaggi di SafeSpeed rispetto allo stato dell’arte sono principalmente due. In primo luogo, SafeSpeed può essere realizzato interamente in software, in hardware o in svariate combinazioni dei due. La realizzazione software consente d’inserire la tecnologia in dispositivi già progettati, mentre quella hardware è implementabile in dispositivi in fase di realizzazione. Il secondo vantaggio è che, indipendentemente dalla forma d’implementazione scelta, la tecnologia minimizza il numero di azioni (variazioni di frequenza) sul sistema, con evidenti vantaggi per quanto riguarda lo stress dell’elettronica del microprocessore.
SafeSpeed controlla attivamente le prestazioni computazionali e la potenza termica dissipata, in presenza di condizioni ambientali e di carico anche molto variabili, con i seguenti vantaggi: – garantisce la massima velocità senza violazione del vincolo termico; – si integra perfettamente con qualsiasi sistema di gestione combinato di potenza e performance, con un carico computazionale aggiuntivo trascurabile; – riduce il rischio di danneggiamento dell’unità di elaborazione; – riduce il rischio di invecchiamento precoce del processore; – migliora l’affidabilità del processore nel tempo. SafeSpeed include: a) un modulo di generazione di eventi che si attiva in base alle condizioni ambientali e di carico; b) un modulo di gestione eventi che determina l’azione di controllo; c) un modulo di attuazione che applica l’azione al dispositivo controllato. Per la massima performance di controllo e la massima configurabilità, la generazione di eventi può essere hardware e il modulo di gestione degli eventi software. Per ottenere prestazioni ottimali quando la configurabilità non è un problema primario, SafeSpeed può essere realizzato interamente in hardware. Per un impatto minimo su un dispositivo esistente, SafeSpeed può essere interamente software. I vantaggi raggiunti in termini di qualità del controllo sono stati valutati mediante test comparativi su hardware commerciale, si veda l’articolo A. Leva, F. Terraneo, I. Giacomello, W. Fornaciari, “Event-based Power/performance-aware Thermal Management for High-density Microprocessors”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2017, DOI 10.1109/TCST.2017.2675841.
La figura 1, di seguito riportata, confronta SafeSpeed con una soluzione Linux standard, mentre la figura 2 mostra come, impostando la temperatura massima raggiungibile, il dispositivo controllato può operare in qualsiasi punto intermedio tra “massime prestazioni” e “massimo risparmio energetico”.
Figura 1: confronto tra SafeSpeed e una soluzione Linux standard in relazione al variare nel tempo del carico computazionale.
Figura 2: Confronto tra la tecnologia SafeSpeed che agisce sulle “prestazioni massime” e la modalità “massimo risparmio energetico”, rappresentata dai cosiddetti governatori di Linux, in relazione al limite della temperatura.