04穿越功耗墙_怎么提升性能笔记

2024-04-19 19:24:55

提升CPU性能

提高时钟周期时间

增加晶体管密度（单位融载率）、提升主频（开关速度）

提升的限制、阻碍条件——功耗

3.8GHz崩腾4处理器，满载功率130瓦，一个能上飞机的充电宝容量上限100瓦时，该CPU满载运行45分钟将耗光该充电宝电量。

CPU工作原理：超大规模集成电路的晶体管不断打开和关闭来组合完成各种运算功能。

功耗 = 1/2 * 负载电容 * 电压的平方 * 开关频率 * 晶体管数量

优化

制程优化、电压下降（Surface Go的CPU电压只有0.25V）

第二次打破响应时间限制——提升吞吐率

通过并行提高性能

阿姆达尔定律：处理器并行运算优化后效率提升的情况，可以用一个公式表示：

优化后的执行时间 = 受优化影响的执行时间 / 加速倍数 + 不受影响的执行时间

总结：

CPU提升瓶颈：功耗

优化方式——降低电压

第二瓶颈：响应时间

优化方式——提升吞吐量（多核并行运算）

问题：串行部分无法优化

其他优化方式：

1、通过GPU深度学习的模型训练过程来加速获取大概率事件的结果

2、对CPU指令的执行进行流水线调度

3、通过“分支和冒险”、“局部性原理”对未来进行“预测”，提前进行相应操作

补充阅读

1.《计算机组成与设计：软 / 硬件接口》（第 5 版）的 1.7 和 1.10 节，也简单介绍了功耗墙和阿姆达尔定律，你可以拿来细细阅读。

如果你想对阿姆达尔定律有个更细致的了解，《深入理解计算机系统》（第 3 版）的 1.9 节不容错过。

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