更環保的數據處理需要更智慧、更快速、更節能的系統。挪威科技大學 (NTNU) 的研究人員開發了一款微型超級智慧硬件，可以實現上述所有功能。

任何對跑步有所了解的人電腦程式知道這需要時間，每個人都希望他們正在運行的程式盡快運行。

一個新的、微小的硬體由電腦科學家可以整合到處理器（電腦的大腦）中，使開發人員更容易編寫運行更快、更有效率的程式。

使用更少的能源獲得更好的性能

挪威科技大學電腦科學系的 Magnus Jahre 教授表示，硬體「告訴開發人員他們編寫的程式在哪些方面花費了時間以及為什麼」。“當開發人員掌握這些資訊時，他們可以更改程式以更有效地完成相同的工作。”

Jahre 與根特大學博士研究員 Björn Gottschall 和 Lieven Eeckhout 教授合作開發了兩種硬體變體，提示和茶。NTNU的Technology Transfer AS已為這兩項技術申請了專利。

更永續的數據處理

時間是實現更永續的數據處理的關鍵因素。減少的一種方法耗電量就是縮短使用電腦的時間。這需要程式盡可能有效率地使用硬體。

「這正是 TEA 和 TIP 的貢獻，」Jahre 說。

一旦時間竊賊被識別並從軟體中刪除，其他主要問題也可以解決。例如，更有效率的電腦設備可以幫助減少對更多電力的需求。這樣就減少了不斷創建新伺服器的需要。因此，社會所需的耗電資料中心將比我們想像的要少得多。

18個資料中心和100萬台伺服器

目前，挪威有18個資料中心。這些區域總共容納了大約 100 萬台電腦或伺服器。Magnus Jahre 計算出 TIP 和 TEA 可以減少二氧化碳排放₂僅透過減少程序執行時間，排放量就減少了約 63,000 噸。計算假設所有處理器都使用新硬體運行，且程式與 NTNU 研究人員使用的程式一樣高效。

當然，與美國的資料中心相比，這顯得相形見絀。美國能源部表示，「資料中心是能源最密集的建築類型之一，每層空間消耗的能源是典型商業辦公大樓的 10 到 50 倍。總的來說，這些空間約佔總空間的 2%。的電力使用量，以及隨著我國資訊科技使用量的增長，數據中心和伺服器的能源使用量預計也會增長。

減少 85,000 台計算機

由於挪威資料中心使用再生能源，二氧化碳₂Jahre 計算中的排放量主要來自資料中心使用的伺服器的生產。如果一切正常，更快的運行時間將允許資料中心用大約 85,000 台伺服器完成相同的工作。這大約相當於一半2021 年 Stjrdal 市的排放量（挪威語）。

這項改進還將釋放約 400 吉瓦時 (GWh) 的能源。基於挪威統計局的統計數據（挪威語）大約有 23,000 個家庭在一年內使用相同的設備。

有利於天氣預報及藥物治療

更好的性能意味著可以同時完成更多工作。天氣預報可以變得更加精確，因為它們可以以更高的分辨率運行，而當電腦使用更少的時間對其工作原理進行更多分析時，藥物可以變得更加有效。

研究人員表示，Chat GPT 和其他語言模型可以為我們提供更快、更好的答案，即使它們可能需要進行比現在大得多的搜尋。

功耗差異極大

目前，程式的性能（即其消耗的時間和電量）可能存在很大差異。一種設計的效能可能比執行完全相同工作的另一個版本好數萬倍。

運行時間可能從幾秒鐘到幾分鐘不等，這一事實表明需要更聰明、更永續的解決方案。

摩爾定律即將過時

戈登·E·摩爾 (Gordon E. Moore) 去世已近 60 年了，他也是英特爾的創始人之一，提出了一個電腦晶片的電路性能每 24 個月就會翻一番的想法。

討論的焦點是這項預測（也稱為摩爾定律）現在是否已經過時。無論如何，賈雷認為這一趨勢已經開始失去動力。

「由於處理器不會自動變得像以前一樣更快，因此軟體更有效地使用硬體就顯得更加重要，」他說。

實踐中這是一個好主意，但實現卻極具挑戰性。

晶片無所不在

Intel、IBM、ARM 和 AMD 等所有主要晶片製造商都生產強大的高效能處理器。市場是巨大的。

晶片用於雲端基礎設施、所有資料中心以及筆記型電腦、桌上型電腦和智慧型手機。你的電視裡有好幾個，你的車上也有很多。

同時執行500個不同的訂單

最強大的處理器可同時處理多達 500 條指令，同時對每條指令執行少量工作。相較之下，軟體是基於一次執行一個指令，就像一步一步遵循食譜一樣。

「關鍵問題是如何同時查看所有這些，並準確找出程式在任何給定點上花費時間的 500 條指令中的哪一條。這正是 TIP 能夠做到的，」計算機說教授。

浪費時間並給出錯誤的答案

製造商已經配備了晶片，以便他們可以分析程式花費時間的內容。每個人都有自己的解決方案。挪威科技大學的研究人員已經測試了其中的四個。他們已經證明他們都犯了系統性錯誤，這意味著他們的答案是錯誤的。

「事實上，它們是如此不準確，以至於開發人員很難理解為什麼程式會這樣執行。梳理它在哪些方面花費了時間是非常具有挑戰性的。因此，他們無法理解他們在做什麼。透過用TIP 和TEA 取代這些單元，開發人員的工作變得更加容易。

高效能運算和超級模擬器

NTNU 的 IDUN 高效能運算設施使研究人員開發 TIP 和 TEA 成為可能。他們還使用了伯克利開發的 FireSim 模擬器。

測試新硬體解決方案的研究人員經常使用模擬硬體行為的軟體。然後他們可以一次查看幾億條指令。NTNU 的設定使得查看數千億條指令成為可能。世界上沒有多少地方可以做到這一點。

客戶受益最大

NTNU擁有TIP和TEA的權利，NTNU技術轉移（TTO）已申請專利並正在尋找商業合作夥伴。

嚴格來說，該發明並沒有為晶片製造商解決任何問題。Magnus Jahre 表示，他們的客戶將主要從這項發明中受益。

只要英特爾、Arm 和其他製造商設法跟上競爭，他們可能會認為自己擁有的處理器足夠高效，並且不願意在全新的東西上花費金錢、時間和資源。

舉證責任在於研究人員

即使製造商今天決定使用 NTNU 的發明，仍然需要幾年的時間才能在商店購買的任何東西中找到 TEA 和 TIP。

「高性能處理器是一種極其複雜的產品。成千上萬的人年都在開發它們。當我們科學家從灌木叢中爬出來並告訴製造商他們必須完全不同地做事時，證據就在我們身上，」他說。

我們需要向他們解釋它是有效的並且他們應該使用它。這是一項相當具有挑戰性的練習，」賈爾說。

亞馬遜、谷歌和蘋果

TTO 的業務開發人員 Lodve Berre 表示，他們的目標是那些自己製造硬體和軟體的組織，例如亞馬遜、谷歌和蘋果。

「這些組織將能夠直接在其專用雲端解決方案和伺服器園區中利用 TIP 和 TEA 的價值。這將使他們比使用傳統硬體操作的其他參與者更具優勢，」他說。

更好的性能和更長的使用壽命

NTNU 技術意味著蘋果等公司可以更輕鬆地識別作業系統和其他軟體中的錯誤和瓶頸。

「這將使他們能夠提高 MacBook、手機和平板電腦等設備的性能和電池壽命，」Lodve Berre 說。

五年後TIP 和TEA 會走向何方？

「我認為它們將會投入使用，並正在運送到您附近的商店的路上，」賈爾說。