Development of a Real-Time Voltage Scaling System Enabling Minimum Energy Point Operation of Processors

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K21531
• Project/Area Number (Other): 18H06462 (2018)
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund (2019); Single-year Grants (2018)
• Review Section: 1001:Information science, computer engineering, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Shiomi Jun 京都大学, 情報学研究科, 助教 (40809795)
• Project Period (FY): 2018-08-24 – 2021-03-31
• Keywords: 計算機システム / 省エネルギー / 低消費電力化 / スケジューラ

Outline of Final Research Achievements

This project aims to develop a real-time voltage scaling system enabling processors to operate with minimum necessary energy under given timing constraints. This project has developed (1) a voltage scaling algorithm that can determine the optimum pair of the supply and the back-gate voltages over a wide operating performance region ranging from the above-threshold region down to the sub-threshold region, and (2) a scheduling algorithm for integrating the voltage-scaling technique into the real-time OS. Two papers are published in international conferences/workshops. Two papers are published in domestic conferences. Two awards including SASIMI 2021 Best Paper Award are received.

Free Research Field

計算機システム

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

VDDとVBGの同時最適化により、従来アプローチ(VDDのみ制御)と比較して消費エネルギーを最大で半減できることを過去に実験的に明らかにしている。本研究課題においてVDDとVBGの同時最適化技術の実現可能性を高めるために、VDDとVBGの最適解を瞬時に導出するアルゴリズムと電圧制御システムを開発した。次世代の情報化社会においては、無数の集積回路デバイスがあらゆるヒトやモノに取り付けられ、自律的な情報通信・処理が行われる。本研究技術は集積回路デバイス全般に適用可能で、これらエンドポイントデバイスのバッテリ駆動時間改善や、膨大なIoTデータを処理するデータセンタの省電力化に貢献する基盤技術である。