Silicon Taiga: Процессор, которому "позволено ошибаться", в 15 раз более эффективен, чем современные процессоры

Для специалистов, связанных с компьютерами и другой электронной цифровой техникой ошибки работы аппаратного обеспечения являются наихудшим кошмаром. В лучшем случае они приводят к неустойчивой работе устройств, а в худшем - к полной неработоспособности последних. Поэтому, идея создания процессора, который может допускать ошибки, не представляется хорошей идеей. Но оказывается, что в некоторых случаях использование таких процессоров весьма оправдано, особенно когда речь идет об количестве используемой энергии.

Ошибающийся микропроцессор

Исследователи из университетов Райс и Беркли, совместно с сотрудниками других научных учреждений из Европы и Сингапура, разработали новый тип микропроцессора, которому искусственными способами позволили допускать случайные ошибки во время его работы. Создание такого процессора идет вразрез с целью, которую уже более 50 лет преследует вся электронная промышленность, - изготовление четко, надежно и безошибочно работающих электронных микросхем.

Появления случайных ошибок ученые добились совершенно простым методом - снижением рабочего напряжения некоторых компонентов процессора. При этом, такие модули процессора, как арифметическо-логическое устройство, при произведении операций по сложению, вычитанию, умножению и делению стали допускать случайные ошибки в результатах вычислений. Но это позволило резко сократить количество потребляемой микропроцессором энергии.

Проводя эксперименты, в ходе которых тщательно контролировалась вероятность появления случайных ошибок, ученые выяснили, что при уровне вероятности ошибок в 0.25 процента микропроцессор потребляет в 3.5 раза меньше энергии, чем его "точный" аналог. А при вероятности ошибок в 8 процентов, эффективность процессора повышается в 15 раз.

Но как же ошибки, допускаемые микропроцессором, могут повлиять на конечные результаты его работы? На этот вопрос отвечает Кристиан Энз (Christian Enz), один из исследователей, работающий в составе группы: "Некоторые типы приложений весьма устойчивы к появляющимся ошибкам. К примеру, у человеческого глаза, работающего совместно с мозгом, есть собственный механизм коррекции ошибок. Используя наш микропроцессор, мы создавали изображения, в которых присутствовали ошибочные данные. Оказалось, что человек совсем не замечает их, если в изображении присутствует до 0.54 процентов ошибок, а заметные искажения начинают возникать при уровне ошибок в 7.5 процентов и выше".

И к счастью, и к сожалению, такие микропроцессоры никогда не будут использоваться в компьютерах и вычислительных системах, принципы функционирования которых лежат на безошибочной работе всех компонентов. Но, малопотребляющие микропроцессоры, которым позволено допускать ошибки, могут найти широкое применение в составе малогабаритных электронных устройств, которые потребляют совсем мало электроэнергии, таких как слуховые аппараты, автономные системы видеонаблюдения и многие другие, где появление ошибок не критично для их функционирования.