间歇计算中非易失性写入的能量与输出质量权衡
系统与控制
2024-03-13 v1 系统与控制
摘要
我们探讨如何以牺牲输出质量为代价来提高无电池物联网 (IoT) 设备的能源性能。无电池 IoT 设备是极度受限的能量收集设备。由于环境能源模式的随机性，其执行过程为间歇性的；活动计算的周期被充电小型能量缓冲器的周期中断。为跨越能源不可用期，设备需在能源故障前将应用和系统状态持久化到非易失性存储器 (NVM)。我们有意控制这些操作所投入的能量，代表着使用Spin-Transfer Torque 磁随机存取存储器 (STT-MRAM) 作为 NVM 时的主要能耗开销。结果，我们削减了相应的开销，却引入写入错误。基于 19 万亿个实验数据点，我们阐明了这是否是值得冒险的选择，以及何时何地。我们测量了在九个不同基准程序执行时所消耗的能量和输出质量，这些基准程序在七个不同平台上运行。我们的结果允许我们得出三个关键观察：i) 能源节省与输出质量降低之间的权衡是特定于程序的；ii) 相同的权衡是平台特定计算效率和功率参数的函数；iii) 数据编码和输入大小影响程序对错误的韧性。作为典型例子，我们揭示了在某些情况下可实现最高 50% 的能耗降低，而对输出质量几乎没有影响；相反，在另一些情况下，即使最小的能量收益也会导致输出质量的剧烈下降。
引用
@article{arxiv.2403.07517,
title = {Energy versus Output Quality of Non-volatile Writes in Intermittent Computing},
author = {Rei Barjami and Antonio Miele and Luca Mottola},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.07517},
year = {2024}
}