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简约引擎:第二部分;通信可逆计算机的性能权衡

统计力学 2021-12-02 v3

摘要

在本系列第一部分中,研究了大型可逆计算机持续性能的极限,发现其随 AV\sqrt{AV} 缩放,其中 AA 为系统的凸包络表面积,VV 为内部体积,而不可逆计算机则随 AA 缩放。然而该分析未考虑系统各组件间的相互作用,而是聚焦于原始计算能力。在本文中,我们将分析扩展至考虑同步事件,例如受有限自由能供给约束的独立可逆处理器间的通信。研究发现,异步计算可以速率 bλb\lambda 进行,而同步事件则以慢得多的速率 b2λ\sim b^2\lambda 进行;在这些速率表达式中,λ\lambda 为每个处理器的总转移速率,bA/V1b\sim\sqrt{A/V}\ll1 为衡量成功转移净比例的“计算偏置”。尽管推导针对布朗可逆计算机,该结果适用于所有形式的可逆计算机,包括量子计算机。事实上该结果是一个上界,必须谨慎选择同步事件的相空间几何以避免更差的性能。在大型计算机极限下,通信将随 b0b\to0 趋于冻结;然而,若愿意限制任意时刻允许共享状态的处理器数量,则该速率可得以改善,并恢复与异步计算相当的性能。

关键词

引用

@article{arxiv.2011.04054,
  title  = {Engines of Parsimony: Part II; Performance Trade-offs for Communicating Reversible Computers},
  author = {Hannah Earley},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2011.04054},
  year   = {2021}
}

备注

40 pages, 7 figures; update citations