Diseño del procesador: ¿activación/desactivación dinámica de bloques para ahorrar energía?

Question

Me preguntaba si esto es posible y si se hace en los diseños actuales. Me pareció una idea bastante interesante. Aquí está un pequeño diagrama que hice para ayudar a tratar de explicar:

Digamos que soy inteligente y construyo un poco de hardware que rastrea el número de operaciones de punto flotante que he hecho últimamente. Me dice, ¡eh, no has hecho ninguna operación de FP en las últimas 2000 instrucciones! Y entonces decide "apagar" todo el hardware de la tubería de punto flotante. Por supuesto, cuando una operación de punto flotante aparece en la cola de instrucciones, tiene que volver a encender esa energía, tal vez con un retraso.

¿Tiene esto algún sentido? ¿Se pueden "apagar" partes específicas del chip y obtener un ahorro real de energía? ¿Cómo (físicamente hablando en términos de circuitos) se pueden apagar partes del hardware? ¿Y qué dificultad hay para volver a encenderlas?

Lo siento si esta no es una buena pregunta tradicional. Sé que no es muy específica.

Salud.

Answer 1

Sí, puedes apagar secciones específicas de un chip. En general, no se ve esto en las CPUs apagando secciones de hardware como los bloques FP sobrantes (como sugeriste), principalmente porque esto llevaría a extraños cambios de comportamiento en la lógica basados en si una instrucción usó o no los bloques apagados.

Donde sí se ve es en dos lugares:

1. CPUs con gestión de energía con múltiples núcleos. El sistema operativo puede apagar los núcleos no utilizados en períodos de baja utilización de la CPU, pero entonces el sistema operativo decidirá cuándo activar el núcleo, y éste avisará al sistema operativo cuando esté activo. Mientras tanto, el sistema operativo desvía todas las operaciones al núcleo (o núcleos) activo.
2. En los microcontroladores se puede activar y desactivar cierta funcionalidad proporcionando energía a la sección funcional de la matriz. Así, por ejemplo, en la mayoría de los chips se puede alimentar o no el convertidor analógico-digital, y si no se alimenta (incluso cuando no se utiliza) se ahorra una pequeña cantidad de energía (que puede ser importante en aplicaciones de muy bajo consumo).

La forma de "apagar" una sección de un chip es bastante sencilla: tienes un transistor de potencia que controla el carril de entrada positivo de todos los transistores de una sección del chip, y lo enciendes y lo apagas.