EMB_85

EMBEDDED 85 • SETTEMBRE • 2022 46 HARDWARE | HETEROGENEOUS COMPUTING È vero che in tutti i processori multicore i sistemi di risparmio energetico consentono di disabilitare i core non necessari all’elaborazione per ridurre i consumi e migliorare l’efficienza, ma realizzando dei processori eterogenei che offrono anche dei core a basso consu- mo, sufficienti però a eseguire alcuni compiti di base (in termini di potenza di elaborazione), si possono ot- tenere spesso risultati nettamente migliori dal punto di vista dell’efficienza incrementando la granularità di azione dei sistemi di power management. Un altro aspetto interessante dei processori eterogenei ibridi è che si possono utilizzare diverse ISA (Istruction Set Architecture) per i vari core, integrando quindi an- che core specializzati, per esempio per l’intelligenza artificiale, oppure per la grafica, che entrano in gioco soltanto quando servono, offrono prestazioni di spicco quando chiamati in causa e restano, invece, disabilitati per tutto il resto del tempo. Le architetture eterogenee non sono comunque per- fette e le difficoltà da affrontare per i progettisti sono molteplici. Uno dei principali è legato al versante del software. In linea di massima occorre che il sistema operativo sia in grado di riconoscere le diverse confi- gurazioni hardware per poter assegnare in modo cor- retto i vari carichi di lavoro ai diversi core disponibi- li. Questo compito può essere svolto anche con altre componenti, ma serve sempre una parte software che gestisca in modo efficace le risorse. Le soluzioni di ARM L’elaborazione multicore eterogenea ibrida è già una realtà da tempo e utilizzata, ad esempio, da ARM per i SoC per i dispositivi mobili, prima con l’architettura big.LITTLE e successivamente con quella DynamIQ. In particolare, DynamIQ ha introdotto un design a cluster singolo con un massimo di otto CPU eteroge- nee, che consente di realizzare diverse configurazioni come, ad esempio, una CPU big e sette LITTLE, oppu- re combinazioni 2+4 eccetera. Per supportare queste architetture, il sottosistema di memoria è stato ripro- gettato per essere condiviso tra tutti i core all’interno del cluster per una maggiore reattività ed efficienza. Sono state inoltre aggiunte anche nuove funzionalità hardware per migliorare l’efficienza dal punto di vi- sta del risparmio energetico. Oltre a permettere una elaborazione dei dati più rapida e complessa per ap- plicazioni avanzate, come l’IA, questo design permet- te anche di ottenere una migliore differenziazione dei prodotti per i diversi mercati. DynamIQ supporta più domini configurabili in termini di prestazioni all’interno di un singolo cluster di pro- cessori. Questi domini, costituiti da CPU ARM singole o multiple, possono scalare in con una granularità più fine rispetto ai precedenti cluster quad-core. Questo significa, fra l’altro, poter gestire in modo nettamente migliore le caratteristiche termiche del prodotto, con la possibilità di erogare per un tempo maggiore presta- zioni elevate anche con alimentazione a batteria. La tecnologia DynamIQ introduce un meccanismo di transizione dello stato di alimentazione controllato via hardware più rapido e autonomo, che riduce la latenza tra gli stati di alimentazione supportati dalle CPUARM. Ciò non solo si traduce in periodi più brevi per l’accen- sione di una CPU e tempi di risposta più rapidi, ma an- che in un maggiore risparmio energetico con un acces- so più rapido alle modalità stati di risparmio energeti- co, come la modalità di sospensione e di spegnimento. Un’altra caratteristica fondamentale della tecnologia è la gestione autonoma dei consumi energetici della me- moria, in modo da adattarsi in modo intelligente alla quantità di memoria locale disponibile per le CPU in base al tipo di applicazione in esecuzione. Nelle architetture di tipo big.LITTLE e DynamIQ di ARM tutti i core utilizzano lo stesso set di istruzioni (ISA). Gli sviluppi di Intel Intel ha recentemente introdotto la famiglia di proces- sori Intel Core di 12a generazione, quella con il nome in codice Alder Lake, che propone una nuova architet- tura ibrida (o meglio Intel la definisce “performance hybrid”) ad alte prestazioni nei processori per PC. I processori Intel di 12a generazione (Alder Lake) introducono due tipi diversi di core ottimizzati rispettivamente per prestazioni ed efficienza (Fonte: Intel)