Algorithmen für Energieeffiziente Berechnungen

• Antragsteller: Dr. Antonios Antoniadis
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Informatik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317172119

Der Energieverbrauch von Computersystemen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Einerseits verbrauchen Datenzentren einen signifikanten Teil der globalen Stromproduktion, andererseits sind mobile Geräte durch die Batteriekapazität stark eingeschränkt. Demzufolge haben sich in den letzten Jahren energieeffizientes Rechnen und insbesondere energieeffiziente Algorithmen zu einem Gebiet mit großer Forschungsaktivität entwickelt. Dieses Forschungsprojekt verfolgt die Absicht, durch Grundlagenforschung verschiedene Probleme algorithmischer Natur innerhalb dieses Gebietes voranzubringen. Wir betrachten insbesondere Scheduling Algorithmen undNear-Threshold-Computing.Das naheliegendste algorithmische Problem, welches Energie als Resource betrachtet, ist die Verwaltung von Leistung direkt auf Prozessorebene. Üblicherweise werden als Techniken zur Leistungsverwaltung von Prozessoren das sogennante "Speed-Scaling" und "Powerdown" eingesetzt. Speed-Scaling nutzt die Fähigkeit des Prozessors, seine Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt anpassen zu können. Powerdown befasst sich mit der Möglichkeit des Prozessors in einen energiesparenden Schlafmodus bzw. Schlafzustand zu schalten. Dieses Project hat zum Ziel, Algorithmen für unterschiedliche Mehrprozessor-Konfigurationen, die diese beiden Techniken zur verfügung haben, zu entwickeln und zu analysieren. Weiterhin sollen verschiedene Aspekte eines Models, welches Speed-Scaling und Spieltheorie kombiniert und ein natürliches, vom Cloud-Computing inspiriertes Szenario widerspiegelt, untersucht werden. Ebenso soll der derzeit beste Algorithmus für Online Termin-basiertes Speed-Scaling verbessert werden.Darüber hinaus liegt ein weiteres Augenmerk auf Energieersparnissen direkt am Schaltkreis, mit Hilfe von Near-Threshold-Computing. Ziel ist es einen Kompromiss zwischen Energieverbrauch pro Transistor und Anzahl an Transistoren zu finden. Wir wollen Schaltkreise mit nachweisbar minimalem Energieverbrauch für einfache Rechenoperationen entwickeln. Desweiteren wollen wir Algorithmen entwerfen, um die Transistorspannungen bei einem gegebenen Schaltkreis möglichst energieeffizient zu gestalten und formal die Anzahl derjenigen Relationen/Schaltkreise bestimmen, für die heterogene Spannungen wirklich von Vorteil sind.Erwartet wird, dass die gefundenen Ergebnisse nicht nur das theoretische Verstaendniss im Bereich der Energieeffizienten Algorithmen und Near-Threshold-Computing erweitern, sondern auch von praktischer Relevanz sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen