Chalmers vs energislukare


De visar vägen med ny kompressionsmetod

Datorer är sedan länge en naturlig del av vår vardag. Vi har också vant oss vid att datorutvecklingen går snabbt. Sedan 1970-talet har prestandan fördubblats ungefär vartannat år; ett fenomen som brukar kallas Moores lag. Baksidan av den snabba prestandautvecklingen är en ökad energianvändning. Våra datacenter upptar en allt större del av vår elförbrukning – och andelen ökar.
 

Framtidens datorsystem måste bli gröna

Utvecklingen har nått så långt att vi nu har problem när vi vill bygga ännu mer kraftfulla datorer. Ju mer kapacitet vi vill att en dator ska ha desto högre effekt krävs det, vilket inte bara ökar elförbrukningen utan även ger kortare batteritid. Ju högre effekt som krävs desto mer värme utvecklas, vilket innebär ännu större elförbrukning då processorerna måste kylas.  Kort sagt: det är hög tid att hitta nya metoder för att konstruera datorer.
 

Molnet – ett sätt att spara energi

För företag är molntjänster – Cloud Computing – ett sätt att få effektivare och billigare lösningar. Att slippa stora egna it-organisationer och egna investeringar i hård- och mjukvara. För privatpersoner handlar molntjänster mer om tillgänglighet och säkerhet; att komma åt sina bilder och dokument varhelst man är och att inte tappa allt om hårddisken kraschar. Oavsett vilket perspektiv man har så sparar molntjänsterna energi. Men det räcker inte.
 

Komplexa system kräver komplexa lösningar

För att på allvar förbättra datorsystem och minska elförbrukningen krävs en stor spännvidd av olika kompetenser. För att göra datorns beräkningar mer effektiva krävs kunskaper i algoritmteori. För att översätta algoritmerna till ett språk som datorn förstår krävs programanalys. För att organisera transistorerna som ska göra jobbet krävs datorarkitektur. För att konstruera beräkningsstrukturer effektivt och resurssnålt krävs kunskap om kretselektronik. I förlängningen krävs helt nya material med unika egenskaper. Därför sammanför vi på Chalmers forskare från många olika forskningsområden för att de ska kunna möta utmaningen tillsammans.
 

Vi bygger effektivare datorminnen…

Stora aktörer i datavärlden bygger i dag gigantiska serverhallar för att lagra all den data som vi kräver. En enda serverhall hos en enda av de stora aktörerna förbrukar i dag energi nog för att värma upp tiotusentals villor. Det är inte hållbart. Därför arbetar en forskargrupp på Chalmers, under ledning av Per Stenström, med en ny kompressionsteknik för att bygga effektivare datorminnen. Deras koncept gör det möjligt att krympa minnet och samtidigt göra det snabbt.
 

… och ökar batteritiden i den smarta telefonen

Vissa tror att man måste bygga helt olika lösningar för att åstadkomma energieffektiva serverhallar och längre batteritid för smarta mobiltelefoner och olika typer av läsplattor och ipads. Våra forskare är övertygade om att samma koncept kan lösa bägge problemen. Preliminära resultat visar att deras kompressionsmetod kan minska minnesbehovet med en tredjedel. Det skulle minska energiförbrukningen kraftigt. Både i servrar och i telefoner.
 

Men det räcker inte

Det blir allt svårare att programmera datorer effektivt. Behovet av ännu snabbare, ännu mer effektiva datorer kommer inte att minska. Men det finns en fysisk gräns för Moores lag. Det är alla överens om. I dag är en transistor 32 nanometer stor. När dess storlek närmar sig atomens händer otäcka saker som påverkar tillförlitligheten. Det finns inte bara en väg till hållbar datorutveckling. Forskarna arbetar med parallellarbetande datorer och beräkningsacceleratorer för att möta utmaningen. Nya material kommer självklart att ge nya möjligheter. Det är en spännande tid för dem som utvecklar framtidens datorer.

Kontakt:
Per Stenström, professor i datorarkitektur, institutionen för data- och informationsteknik
031- 722 17 61, per.stenstrom@chalmers.se