プロセッサ性能計測情報を用いた電力推定に基づく適応制御による電源電力損失の削減

プロセッサに内蔵される性能カウンター情報に基づきプロセッサの電力消費変動をリアルタイムで推定し、プロセッサ電源制御にダイナミックに連動させることで、プロセッサデジタル電源回路において生じる電力損失を削減することによる電源効率向上を目指している。当該年度は４フェーズを持つ、稼働フェーズ制御が可能なプロセッサマルチフェーズデジタル電源を試作し、本方式による電源効率改善に向けた基本データの採取、分析を進めた。OSが稼働する実計算機上で動作するプロセッサにおいて、CPU系、IO系等の各タイプのベンチマークプログラムを実行させて採取した性能カウンタデータから、IIRデジタルフィルタを通して電力推定値を回帰させた。上記試作マルチフェーズ電源からプロセッサを模擬した電子負荷装置に対して電力供給する際に、電力推定値による稼働フェーズ数調整をダイナミックに制御させる、適応制御電源システムを構築して稼働させた。特に当該年度では試作マルチフェーズ電源の稼働フェーズ数毎の効率特性を採取し、電力推定から稼働フェーズ数を決定するための変換アルゴリズムを検討した。各タイプのベンチマークプログラム実行において本方式を適用した場合の効率改善を確認した結果、最大14.5%の電力損失削減を得ることが確認された。またダイナミックなフェーズ切替による効率への影響を詳細に調査した結果、一時的な効率悪化が生じることが明らかとなり、フェーズ制御方式でのさらなる効率改善に向けた課題の抽出を行うことが出来た。これらの試作電源での検討と並行しディープラーニングを用いた電力推定方式の研究も進めた。前年度までの基本検討によりLSTMネットワークにおいて有効な電力推定が実現できており、今年度は推定に用いる性能カウンタ時系列データの時間範囲を最適化することで、さらなる電力推定精度の向上が得られた。

プロセッサに内蔵される性能カウンター情報に基づきプロセッサの電力消費変動をリアルタイムで推定し、プロセッサ電源制御にダイナミックに連動させることで、プロセッサデジタル電源回路において生じる電力損失を削減することによる電源効率向上を目指している。当該年度は４フェーズを持つ、稼働フェーズ制御が可能なプロセッサマルチフェーズデジタル電源を試作し、本方式による電源効率改善に向けた基本データの採取、分析を進めた。OSが稼働する実計算機上で動作するプロセッサにおいて、CPU系、IO系等の各タイプのベンチマークプログラムを実行させて採取した性能カウンタデータから、IIRデジタルフィルタを通して電力推定値を回帰させた。上記試作マルチフェーズ電源からプロセッサを模擬した電子負荷装置に対して電力供給する際に、電力推定値による稼働フェーズ数調整をダイナミックに制御させる、適応制御電源システムを構築して稼働させた。特に当該年度では試作マルチフェーズ電源の稼働フェーズ数毎の効率特性を採取し、電力推定から稼働フェーズ数を決定するための変換アルゴリズムを検討した。各タイプのベンチマークプログラム実行において本方式を適用した場合の効率改善を確認した結果、最大14.5%の電力損失削減を得ることが確認された。またダイナミックなフェーズ切替による効率への影響を詳細に調査した結果、一時的な効率悪化が生じることが明らかとなり、フェーズ制御方式でのさらなる効率改善に向けた課題の抽出を行うことが出来た。これらの試作電源での検討と並行しディープラーニングを用いた電力推定方式の研究も進めた。前年度までの基本検討によりLSTMネットワークにおいて有効な電力推定が実現できており、今年度は推定に用いる性能カウンタ時系列データの時間範囲を最適化することで、さらなる電力推定精度の向上が得られた。