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Luis Ceze
Luis Ceze (Bild: Universität Washington)

EnerJ

Stromverbrauch von Chips um 90 Prozent senken

Luis Ceze
Luis Ceze (Bild: Universität Washington)

Forscher an der Universität Washington haben mit EnerJ ein System entwickelt, das den Stromverbrauch von Computern und Smartphones um bis zu 90 Prozent senken soll. EnerJ setzt dabei nicht auf Stromsparmodi, sondern auf optimierte Ausführung von stromsparendem Code.

Eine Forschergruppe um Luis Ceze und Adrian Sampson setzt mit EnerJ bei den Programmierern an, um den Stromverbrauch von Computern und Smartphones zu verringern. In Simulationen konnten die Forscher mit ihrem System den Stromverbrauch um bis zu 50 Prozent verringern. Allerdings gehen sie davon aus, dass sich mit ihrem System die Leistungsaufnahme um bis zu 90 Prozent senken lässt.

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Die Wissenschaftler setzen auf Prozesse, die kleine Fehler tolerieren, beispielsweise solche, die auftreten können, wenn die Spannung verringert wird. Als Beispiel nennen die Forscher Applikationen, die Audio- und Videostreams verwenden, wie zum Beispiel Spiele und Echtzeitbilderkennung für Augmented-Reality-Anwendungen.

Bilderkennung muss schon heute fehlertolerant arbeiten, um beispielsweise nicht durch Staubpartikel auf der Linse beeinträchtigt zu werden. Kommen ein paar mehr Punkte im Bild durch Fehler hinzu, sollte der Algorithmus noch immer korrekt funktionieren, es wird aber weniger Energie benötigt.

Die Wissenschaftler der Universität Washington haben ihre Idee in einem allgemeinen Framework umgesetzt, das zwei verzahnte Codeteile erzeugt: ein präziser Teil, der beispielsweise Verschlüsselungsfunktionen enthält und ein zweiter Teil, der sämtliche Prozesse enthält, die kleine Fehler problemlos überstehen. Die Software der Forscher erzeugt eine unüberwindliche Barriere zwischen diesen beiden Codeteilen, so dass keine Teile aus dem "präzisen Bereich" in den "ungefähren" wandern können.

Die Forscher wollen nun die Leistungsaufnahme einzelner Bereiche herunterregeln, was allerdings Spezialchips erfordert. EnerJ kümmert sich dann darum, dass dort fehlertolerante Applikationen ausgeführt werden, denn bei verringerter Spannung steigt das Risiko, dass Fehler auftreten. Wenn bereits eine Fehlerrate von einem Fehler auf 100.000 Operationen verschmerzbar sei, könne die Leistungsaufnahme deutlich gesenkt werden, so Ceze. Alternativ sei denkbar, die Taktrate und Spannung der Speicherchips zu senken.

20 bis 25 Prozent Einsparung in Simulationen

Simulationen solcher Spezialhardware haben nach Angaben der Forscher gezeigt, dass EnerJ die Leistungsaufnahme um 20 bis 25 Prozent im Durchschnitt senken kann, je nachdem, wie aggressiv der Ansatz verfolgt wird. Bei einem Programm seien sogar Einsparungen von fast 50 Prozent erzielt worden.

Derzeit arbeiten die Forscher am Design der entsprechenden Hardware, um ihre Theorie zu testen. Herkömmliche Rechner können EnerJ aber auch mit einer reinen Softwarelösung nutzen, schreiben die Forscher. Sie gehen davon aus, dass das Einsparpotenzial einer reinen Softwarelösung bei 30 bis 50 Prozent liegt. Eine Kombination der Hardware- und Softwarelösung soll letztendlich Einsparungen von bis zu 90 Prozent bringen.

"Unser langfristiges Ziel besteht darin, die Akkulaufzeit zu verzehnfachen", sagt Forscher Ceze. Der Name EnerJ entspringt dabei der Tatsache, dass es sich bei der Software um eine Erweiterung von Java handelt.

Im Sommer wollen die Forscher ihren Code als Open Source veröffentlichen. In der kommenden Woche wollen sie ihre Forschungsergebnisse zunächst auf der Konferenz "Programming Language Design and Implementation" vorstellen. Details zu dem Ansatz können dem Aufsatz EnerJ: Approximate data types for safe and general low-power computation entnommen werden.


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keinplanvon 06. Jun 2011

ein Teil dadurch, dass es ungenauer wird ist es technisch absolut kein Schwachsinn. Mit...

7bf 05. Jun 2011

es müssen ja durch Fehler nicht immer Fehler entstehen. Wenn ich das richtig verstanden...

chrulri 05. Jun 2011

Du Frosch... starte mal ein VisualStudio auf einem Rechner vor 6 Jahren, da schläft dir...

sithik 05. Jun 2011

Och, ich war damals mit meiner TNT2 lange hingekommen. Da konnte ich mit 16-Bit...

Moe479 05. Jun 2011

Eigendlich sollte soetwas das Betriebsystem weitgehend steuern können...



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