高频核与缓存的潜力与局限性
硬件体系结构
2024-09-09 v2
摘要
本文探讨了冷却半导体计算和超导体电子学作为传统半导体器件的潜在替代方案的潜力。随着半导体器件在较高温度下面临增加的漏电流和性能下降的挑战，这些新型技术提供了高性能和低功耗计算。传统半导体电子学在低于-150°C或123.15 K的冷温下运行，可受益于漏电流减少和电子迁移率提高。另一方面，超导体电子学在低于10 K的温度下运行，允许电子无阻力流动，为实现超低功耗、高速计算提供了潜力。本研究呈现了这些技术的综合性能建模与分析，提供了其潜在收益与局限性的见解。我们在gem5中实现了在超导体电子学和冷却半导体计算相关的高时钟频率下运行的入队和乱排队核心模型。我们使用代表现实应用的工作负载（如NPB、SPEC CPU2006和GAPBS）评估这些组件的性能。我们的结果显示这些组件可实现的潜在加速，以及由缓存带宽所施加的局限。本工作为考虑到冷却和超导体技术相关的性能影响和设计权衡提供了宝贵见解，为该领域未来研究以gem5为基础奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2408.03308,
title = {Potential and Limitation of High-Frequency Cores and Caches},
author = {Kunal Pai and Anusheel Nand and Jason Lowe-Power},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.03308},
year = {2024}
}