更环保的数据处理需要更智能、更快速且更节能的系统。挪威科技大学(NTNU)的研究人员开发出了一款微型超级智能硬件，可以实现上述所有功能。
任何了解运行计算机程序的人都知道这需要时间，并且每个人都希望他们正在运行的程序尽快运行。
计算机科学家设计的一种新型微型硬件可以集成到处理器(计算机的大脑)中，使开发人员更容易编写运行速度更快、更高效的程序。
使用更少的能源获得更好的性能
挪威科技大学计算机科学系的MagnusJahre教授表示，硬件“告诉开发人员他们编写的程序在哪些方面花费了时间以及为什么”。“当开发人员掌握这些信息时，他们可以更改程序以更有效地完成相同的工作。”
Jahre与根特大学博士研究员BjörnGottschall和LievenEeckhout教授合作开发了两种硬件变体：TIP和TEA。NTNU的TechnologyTransferAS已为这两项技术申请了专利。
更可持续的数据处理
时间是实现更可持续的数据处理的关键因素。降低功耗的一种方法是缩短计算机的使用时间。这需要程序尽可能高效地使用硬件。
“这正是TEA和TIP的贡献所在，”Jahre说。
一旦时间窃贼被识别并从软件中删除，其他主要问题也可以得到解决。例如，更高效的计算机设备可以帮助减少对更多电力的需求。这样就减少了不断创建新服务器的需求。因此，社会所需的耗电数据中心将比我们想象的要少得多。
18个数据中心和100万台服务器
目前，挪威有18个数据中心。这些区域总共容纳了大约100万台计算机或服务器。MagnusJahre计算出，TIP和TEA仅通过减少程序执行时间即可减少约63,000吨CO2排放量。计算假设所有处理器都使用新硬件运行，并且程序与挪威科技大学研究人员使用的程序一样高效。
当然，与美国的数据中心相比，这显得相形见绌。美国能源部表示，“数据中心是能源最密集的建筑类型之一，每层空间消耗的能源是典型商业办公楼的10到50倍。总的来说，这些空间约占总空间的2%美国的用电量，随着我国信息技术使用的增长，数据中心和服务器的能源使用预计也会增长。”
减少85,000台计算机
由于挪威数据中心使用可再生能源，Jahre计算中的CO2排放量主要来自数据中心使用的服务器的生产。如果一切正常，更快的运行时间将允许数据中心用大约85,000台服务器完成同样的工作。这大约相当于Stjørdal市2021年排放量的一半(挪威语)。
这一改进还将释放约400吉瓦时(GWh)的能源。根据挪威统计局的统计数据(挪威语)，大约有23,000个家庭在一年内使用相同的电量。
有利于天气预报和药物治疗
更好的性能意味着可以同时完成更多工作。天气预报可以变得更加精确，因为它们可以以更高的分辨率运行，而当计算机使用更少的时间对其工作原理进行更多分析时，药物可以变得更加有效。
研究人员表示，ChatGPT和其他语言模型可以为我们提供更快、更好的答案，即使它们可能需要进行比现在更大的搜索。
功耗差异极大
目前，程序的性能(即其消耗的时间和电量)可能存在很大差异。一种设计的性能可能比完成完全相同工作的另一种版本好数万倍。
运行时间可能从几秒到几分钟不等，这一事实表明需要更智能、更可持续的解决方案。
摩尔定律即将过时
自英特尔创始人之一戈登·E·摩尔(GordonE.Moore)提出“一块计算机芯片的电路性能每24个月翻一番”的想法以来，已有近60年的历史。
讨论的焦点是这一预测(也称为摩尔定律)现在是否已经过时。无论如何，贾雷认为这一趋势已经开始失去动力。
“由于处理器不会自动变得像以前一样更快，因此软件更有效地使用硬件就显得更加重要，”他说。
实践中这是一个好主意，但实现起来却极具挑战性。
计算机程序的时间和功耗可能差异很大。一种设计的性能可以比完成完全相同工作的另一种设计高数万倍。两个新硬件可以缩短运行程序所需的时间，从而降低功耗。图片来源：挪威科技大学
芯片无处不在
所有主要芯片制造商(例如英特尔、IBM、ARM和AMD)都生产功能强大的高性能处理器。市场是巨大的。
芯片用于云基础设施、所有数据中心以及笔记本电脑、台式电脑和智能手机。你的电视里有好几个，你的车里也有很多。
同时执行500个不同的订单
最强大的处理器可同时处理多达500条指令，同时对每条指令执行少量工作。相比之下，软件基于一次执行一个指令，就像一步一步遵循菜谱一样。
“关键问题是如何同时查看所有这些，并准确找出程序在任何给定点上花费时间的500条指令中的哪一条。这正是TIP能够做到的，”计算机说教授。
浪费时间并给出错误的答案
制造商已经配备了芯片，以便他们可以分析程序花费时间的内容。每个人都有自己的解决方案。挪威科技大学的研究人员已经测试了其中的四个。他们已经证明他们都犯了系统性错误，这意味着他们的答案是错误的。
“事实上，它们是如此不准确，以至于开发人员很难理解程序为什么会这样执行。梳理它在哪些方面花费了时间是非常具有挑战性的。因此，他们无法理解他们在做什么。“我们可以做到这一点。通过用TIP和TEA替换这些单元，开发人员的工作变得更加容易，”MagnusJahre说道。
高性能计算和超级模拟器
NTNU的IDUN高性能计算设施使研究人员开发TIP和TEA成为可能。他们还使用了伯克利开发的FireSim模拟器。
测试新硬件解决方案的研究人员经常使用模拟硬件行为的软件。然后他们可以一次查看几亿条指令。NTNU的设置使得查看数千亿条指令成为可能。世界上没有多少地方可以做到这一点。
客户受益最大
NTNU拥有TIP和TEA的权利，NTNU技术转让(TTO)已申请专利并正在寻找商业合作伙伴。
严格来说，该发明并没有为芯片制造商解决任何问题。MagnusJahre表示，他们的客户将主要从这项发明中受益。
只要英特尔、Arm和其他制造商设法跟上竞争，他们可能会认为自己拥有的处理器足够高效，并且不愿意在全新的东西上花费金钱、时间和资源。
举证责任在于研究人员
即使制造商今天决定使用NTNU的发明，仍然需要几年的时间才能在商店购买的任何东西中找到TEA和TIP。
“高性能处理器是一种极其复杂的产品。成千上万的人年都在开发它们。当我们科学家从灌木丛中爬出来并告诉制造商他们必须完全不同地做事时，证据就在我们身上，”他说。
我们需要向他们解释它是有效的并且他们应该使用它。这是一项相当具有挑战性的练习，”贾尔说。
亚马逊、谷歌和苹果
TTO的业务开发人员LodveBerre表示，他们的目标是那些自己制造硬件和软件的组织，例如亚马逊、谷歌和苹果。
“这些组织将能够直接在其专用云解决方案和服务器园区中利用TIP和TEA的价值。这将使他们比使用传统硬件操作的其他参与者更具优势，”他说。
更好的性能和更长的使用寿命
NTNU技术意味着苹果等公司可以更轻松地识别操作系统和其他软件中的错误和瓶颈。
“这将使他们能够提高MacBook、手机和平板电脑等设备的性能和电池寿命，”LodveBerre说道。
五年后TIP和TEA会走向何方?
“我认为它们将会投入使用，并正在前往您附近的商店的路上，”贾尔说。
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