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Projekt
Experimentelle Energieeffizienzanalysen auf Knotenebene
Antragsteller
Professor Dr. Wolfgang E. Nagel; Dr.-Ing. Robert Schöne
Fachliche Zuordnung
Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme
Förderung
Förderung seit 2026
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545776403
Im Projekt werden wir die Genauigkeit und Qualität von Performance- und Energieeffizienzmessungen für fortgeschrittene Rechnerarchitekturen erhöhen. Rechnerarchitekturen werden immer komplexer, da das steigende Transistorbudget z.B. in nebenläufige Rechenkapazitäten und Spezialhardware wie Beschleuniger investiert wird. Während die Nutzung heterogener Rechenressourcen die Ausführungszeiten spezifischer Software verbessert, werden zusätzliche Synchronisierungen eingeführt, was die Effizienz senken kann. Es ist daher nötig, verschiedene Hardwareparameter zu betrachten, um zu entscheiden, auf welcher Hardware Teile der Software ausgeführt werden sollen. Mit der steigenden Komplexität der Rechenressourcen setzen Prozessoren und Beschleuniger komplexe Maßnahmen zur Kontrolle der Leistungsaufnahme um. Die Konfigurierung der Hardware zur Senkung der Leistungsaufnahme hat einen direkten Einfluss auf die Energieeffizienz mit der Programme ausgeführt werden. Zudem beeinflusst sie die Laufzeit, da ggf. eine niedrigere Leistungsaufnahme nur mit einer niedrigeren Prozessorfrequenz erreicht wird. Die Komplexität der Mechanismen zur dynamischen Senkung der Leistungsaufnahme wird weiter dadurch erhöht, dass die Kontrollmechanismen auf verschiedenen Ebenen umgesetzt werden, wie z.B. in Hardware, Betriebssystem und Nutzersoftware. Ziel dieses Projekts ist, die Interaktion von Energieeffizienz-Features und deren Auswirkungen auf die Performance von Rechensystemen zu verstehen und dieses Verständnis verfügbar zu machen. Dieses Wissen ist ist eine Grundlage dafür komplexe Rechensysteme zu modellieren und hinsichtlich ihrer Energieeffizienz und Laufzeit zu optimieren. Die Forschungsgruppe nutzt dies im Multi-layer-Modeling-Modul. Als Basis für eine Energieeffizienzanalyse werden sowohl deskriptive Quellen wie Handbücher als auch das Wissen über typische Stromsparmechanismen genutzt. Für eine Performance- und Energiemodellierung, muss dieses Wissen auch quantitativ unterlegt werden. Um dies zu tun, haben wir sowohl Werkzeuge gebaut, die spezifische Komponenten von Rechensystemen nutzen und auslasten, als auch Werkzeuge, die in der Lage sind, Auswirkungen auf die genutzte Hardware zu beobachten. In diesem Projekt werden wir diese Werkzeuge erweitern und an neue Bedingungen anpassen. Typische Forschungsfragen sind: 1) Kann ein Rechensystem Kernfrequenzen für bestimmte Arbeitslasten halten? 2) Wie wird eine Begrenzung der Leistungsaufnahme umgesetzt? Welchen Einfluss haben eingestellte maximale Leistungsaufnahme, ausgeführte Software und Auslastung der Hardware? 3) Wie lange kann eine Rechenkomponente die Thermal Design Power überschreiten? Welche zeitlichen Zusammenhänge gibt es zwischen Leistungsaufnahme und Prozessorfrequenzen? 4) Welche Speicherbandbreite kann praktisch erreicht werden und welchen quantitativ messbaren Einfluss haben Orte in denen Daten gespeichert werden können? Welchen Einfluss haben Prozessorfrequenzen und unterschiedliche NUMA Konfigurationen?
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
