Dynamic voltage/frequency scaling in GPUs through genetic algorithm
Genetik algoritma ile grafik işlemci ünitelerinde dinamik voltaj/frekans ölçekleme
- Tez No: 763766
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZCAN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Dinamik gerilme, Enerji, Grafik işlem birimi, Çoklu işlemci, Dynamic stress, Energy, Graphics processing unit, Multiprocessor
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Dinamik Voltaj/Frekans Ölçekleme (DVFS), Merkezi İşlemci Ünitelerinin (CPU) güç tüketimini verimli hale getirmek için kullanılan en temel yaklaşımdır. DVFS tekniğini Grafik İşlemci Ünitelerinde Genel Amaçlı Hesaplama (GPGPU) işlemlerinde kullanmak için birtakım araştırmalar yapılmıştır. Ancak, iş parçacıklarının Grafik İşlemci Ünitelerinde (GPU) büyük ölçüde paralel yürütülmesi ve Paylaşımlı Çoklu İşlemciler (SM) arasındaki yük dengesizliği nedeniyle, GPU çekirdekleri için en uygun küresel frekansı bulmak kolay bir iş değildir. Ayrıca, literatürde yer alan öneriler çoğunlukla, bir uygulamadaki optimal voltaj ve frekansın bir sonraki işletimde kullanılması için kurulan çevrimdışı bir modele dayanmaktadır. Bu çalışmada, bir analitik model ve genetik algoritma bileşimi kullanılarak, SM frekansının dinamik olarak ayarlanması, böylece çevrimdışı yürütmeye gerek kalmadan GPU'nun güç tüketiminin en az performans kaybıyla azaltılması hedeflenmektedir. Yaklaşımımızı çeşitli özelliklere sahip farklı alanlardan 16 GPU çekirdeği kullanarak test ettik. Elde ettiğimiz sonuçlar %0.95'ten daha az performans kaybıyla GPU'nun toplam enerjisinden ortalama %9,6 tasarruf sağlayabileceğimizi gösteriyor. Ayrıca önerilen yaklaşımın nasıl daha da geliştirilebileceği ve olası yeni yaklaşımlar tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
Dynamic Voltage/Frequency Scaling (DVFS) is the primary approach to optimizing Central Processing Units (CPUs) power consumption. A handful of approaches are conducted using this technique in General Purpose Graphics Processing Units (GPGPUs). However, due to the massively parallel execution of threads on GPUs and load imbalance on Streaming Multiprocessors (SMs), finding the best global frequency for GPU cores is not a simple task. Moreover, the proposed approaches in the literature mostly rely on an offline model, where the optimal voltage and frequency for an application is found to be used in the next execution. In this work, we use a combination of an analytical model and a genetic algorithm to adjust per SM frequency dynamically, aiming at decreasing GPU's power consumption with the least amount of performance loss without a need for offline execution. We tested our approach using 16 GPU kernels from different domains with ranging features. Our results show that we can save 9.6% of GPU's total energy on average with less than 0.95% performance loss. We also discuss further improvements and possible extensions to the proposed approach.
Benzer Tezler
- Decreasing jitter levels and power consumption in embedded systems employing a time-triggered cooperative scheduler and dynamic voltage/frequency scaling
Zaman tetiklemeli işbirlikçi programcı ve dinamik voltaj/frekans ölçekleme kullanarak gömülü sistemlerde jitter seviyelerinin ve güç tüketiminin azaltılması
TOLGA TURAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUnıversıty Of LeıcesterElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ IOANNİS KAYRIAKOPOULOS
- A wide-current range switched capacitor DC-DC converter utilizing frequency, interleaving and switch-size scaling techniques
Frekansı, serpiştirmeyi ve anahtar boyutunu ayarlama tekniklerini kullanan geniş akım aralığına sahip anahtarlamalı kapasitör DA-DA çeviricisi
SHADY MOHAMMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Şehir ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. HAKAN DOĞAN
- A novel framework for real time transient stability prediction in power systems under data integrity attacks
Veri bütünlüğü saldırıları altındaki güç sistemlerinde gerçek zamanlı geçici hal kararlılık tahmini için özgün bir yaklaşım
KEMAL AYGÜL
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ
- Transformatör sargılarında oluşan hızlı değişimli geçici olayların incelenmesi ve enerji iletim sistemlerinin modellenmesinde yeni bir yaklaşım
Investigation of high speed transients on transformer windings and a new approach in modelling of energy transmission systems
A.OĞUZ SOYSAL
Doktora
Türkçe
1985
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. M. KEMAL SARIOĞLU