支持近似计算的近阈值系统多目标优化（英文）

作者：王晶; 梁伟伟; 牛跃华; 高岚; 张伟功^*

来源：Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 2020, 21(10): 1426-1442.

• 近似计算
• 近阈值计算
• 输出精度预测器
• 能耗
• 性能

登纳德缩放定律的失效使计算机系统面临功耗和利用率双重挑战。让晶体管在近阈值电压附近工作,能够有效解决能耗墙问题。然而,电压降低会引发错误,导致可靠性问题。若在解决电压降低带来的副作用的同时确保系统完全正确,又会额外减损系统性能,增加能耗。由此可见,计算机系统设计的目标已从简单的性能优化发展到多目标综合优化。本文提出一种通过有效识别系统最佳配置实现性能、能耗和可靠性的综合优化方法。设计了输出精度预测器、性能预测器和功耗预测器,分别预测不同系统配置下的精度、性能和功耗。其中输出质量预测器采用软硬件协同的故障注入平台,分析近阈值电压导致的错误对输出精度的影响。采用多目标优化动态规划模型,基于所设计的输出精度预测器、性能预测器和功耗预测器,选择系统最佳的电压和近似级别。实验结果显示本文方案在能效性下降10%的情况下将输出精度提高28%,从而实现平均20%的精度、功耗和性能的综合优化。

• 单位
  首都师范大学; 中国空间技术研究院