有效提升電腦效能逾12% 中正資工教師研發技術改善多核心CPU路由

Jul 17, 2023
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數位科技飛快演進,日常生活脫離不了3C產品,也因講究高流暢度、高畫質,更加重視中央處理器(CPU)效能。中正大學資訊工程系副教授羅習五針對多核心處理器開發軟體技術,用程式碼限制處理器核心的傳遞路徑,不僅提高12至25%電腦效能,也有望應用於遊戲、雲端伺服器等領域。近日該技術更在有系統界奧斯卡之稱的「作業系統設計與實作(OSDI)」國際會議發表,是台灣僅三篇登上該會議的學術研究之一。

 

每一台電腦一定都有CPU,猶如人類大腦,可說是電腦的關鍵元件。早期CPU以單核心為主,隨著科技進步,逐漸發展出能夠容納兩個或以上核心的多核心處理器,「這些核心彼此會協同工作,就像是大型機構,如何有效、快速的溝通才是重點。」中正資工系副教授羅習五說,把多核心處理器想成一個組織裡有許多員工可以存取共同的文件,但不能同時存取同份文件。當核心數量少,存取順序不影響效能,然而核心數量越多,若沒有適當的管理方法,有些核心就會浪費時間一直等待,或不按距離遠近傳送讓效率變低,拖垮電腦效能。

 

「每個核心的速度都有細微差異,造成特定核心常常優先存取資料,我們開發的軟體技術能讓訊息從鄰近的核心開始,且按照順序傳遞,保證公平性。」羅習五說,團隊撰寫程式修改軟體開發的函數庫,以最短路徑控制每個核心存取資料的順序,並將技術命名為「處理器上的訊息路由(RON)」。

 

經實驗測試,中正團隊技術可以提高電腦整體效能約12至25%,除了需要高畫質、高流暢度的遊戲,也能應用雲端伺服器領域。目前中正團隊已申請技術專利,並尋求產學合作的機會。羅習五也表示,技術的程式碼很短,只要在編譯系統時,將團隊所寫的函數庫一同編寫進去即可,沒有移植上的困難。

 

中正資工團隊花費4年做實驗、跑模擬器數據,多次嘗試將研究成果投稿到國際知名開源軟體協會「USENIX」旗下的OSDI研討會。儘管曾被拒絕多達6次,羅習五笑說,對他而言,登上這個研討會是他做研究的目標,在堅持反覆修正和測試之下,成果日前終於被OSDI接受。

 

中正校方指出,USENIX協會是歷史相當悠久的組織,甚至有些作業系統的標準是由該協會制定,而OSDI研討會更是該協會頂尖會議之一,被譽為「系統界的奧斯卡」,過去30年來,台灣在OSDI只有2篇論文發表,此次中正資工團隊成果獲肯定,實屬不易。

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