scholarly journals Low power general purpose loop acceleration for NDP applications

2020 ◽  
Author(s):  
Athanasios Tziouvaras ◽  
Georgios Dimitriou ◽  
Fotis Foukalas ◽  
Georgios Stamoulis
Keyword(s):  
Low Power ◽  
General Purpose ◽  
Loop Acceleration

scholarly journals Low Power Robust Early Output Asynchronous Block Carry Lookahead Adder with Redundant Carry Logic

Electronics ◽  
2018 ◽  
Vol 7 (10) ◽  
pp. 243 ◽  
Author(s):  
Padmanabhan Balasubramanian ◽  
Douglas Maskell ◽  
Nikos Mastorakis
Keyword(s):  
Low Power ◽  
Digital Signal Processor ◽  
Digital Signal ◽  
Complementary Metal Oxide Semiconductor ◽  
Low Power Design ◽  
Cmos Technology ◽  
General Purpose ◽  
Metal Oxide Semiconductor ◽  
Oxide Semiconductor ◽  
Power Cycle

Adder is an important datapath unit of a general-purpose microprocessor or a digital signal processor. In the nanoelectronics era, the design of an adder that is modular and which can withstand variations in process, voltage and temperature are of interest. In this context, this article presents a new robust early output asynchronous block carry lookahead adder (BCLA) with redundant carry logic (BCLARC) that has a reduced power-cycle time product (PCTP) and is a low power design. The proposed asynchronous BCLARC is implemented using the delay-insensitive dual-rail code and adheres to the 4-phase return-to-zero (RTZ) and the 4-phase return-to-one (RTO) handshaking. Many existing asynchronous ripple-carry adders (RCAs), carry lookahead adders (CLAs) and carry select adders (CSLAs) were implemented alongside to perform a comparison based on a 32/28 nm complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology. The 32-bit addition was considered for an example. For implementation using the delay-insensitive dual-rail code and subject to the 4-phase RTZ handshaking (4-phase RTO handshaking), the proposed BCLARC which is robust and of early output type achieves: (i) 8% (5.7%) reduction in PCTP compared to the optimum RCA, (ii) 14.9% (15.5%) reduction in PCTP compared to the optimum BCLARC, and (iii) 26% (25.5%) reduction in PCTP compared to the optimum CSLA.

Rack Server Solution in Data Center

2015 ◽  
Author(s):  
Sheng Kang ◽  
Guofeng Chen ◽  
Chun Wang ◽  
Ruiquan Ding ◽  
Jiajun Zhang ◽  
...  
Keyword(s):  
Power Consumption ◽  
Low Power ◽  
Power Supply ◽  
Data Center ◽  
Power Efficiency ◽  
High Performance ◽  
High Efficiency ◽  
High Growth ◽  
General Purpose ◽  
Power Supplies

With the advent of big data and cloud computing solutions, enterprise demand for servers is increasing. There is especially high growth for Intel based x86 server platforms. Today’s datacenters are in constant pursuit of high performance/high availability computing solutions coupled with low power consumption and low heat generation and the ability to manage all of this through advanced telemetry data gathering. This paper showcases one such solution of an updated rack and server architecture that promises such improvements. The ability to manage server and data center power consumption and cooling more completely is critical in effectively managing datacenter costs and reducing the PUE in the data center. Traditional Intel based 1U and 2U form factor servers have existed in the data center for decades. These general purpose x86 server designs by the major OEM’s are, for all practical purposes, very similar in their power consumption and thermal output. Power supplies and thermal designs for server in the past have not been optimized for high efficiency. In addition, IT managers need to know more information about servers in order to optimize data center cooling and power use, an improved server/rack design needs to be built to take advantage of more efficient power supplies or PDU’s and more efficient means of cooling server compute resources than from traditional internal server fans. This is the constant pursuit of corporations looking at new ways to improving efficiency and gaining a competitive advantage. A new way to optimize power consumption and improve cooling is a complete redesign of the traditional server rack. Extracting internal server power supplies and server fans and centralizing these within the rack aims to achieve this goal. This type of design achieves an entirely new low power target by utilizing centralized, high efficiency PDU’s that power all servers within the rack. Cooling is improved by also utilizing large efficient rack based fans for airflow to all servers. Also, opening up the server design is to allow greater airflow across server components for improved cooling. This centralized power supply breaks through the traditional server power limits. Rack based PDU’s can adjust the power efficiency to a more optimum point. Combine this with the use of online + offline modes within one single power supply. Cold backup makes data center power to achieve optimal power efficiency. In addition, unifying the mechanical structure and thermal definitions within the rack solution for server cooling and PSU information allows IT to collect all server power and thermal information centrally for improved ease in analyzing and processing.

Permanent magnet brushless DC machines (PMBLDC) for general purpose – part I, the specificity of construction, methods of analysis

2018 ◽  
Vol 2 (1) ◽  
pp. 42-46 ◽  
Author(s):  
Tomasz Kołacz ◽  
Jerzy Skwarczyński
Keyword(s):  
Low Power ◽  
Permanent Magnet ◽  
General Purpose ◽  
Electromagnetic Torque ◽  
Brushless Dc ◽  
Construction Methods ◽  
Methods Of Analysis ◽  
New Information ◽  
Torque Generation ◽  
Permanent Magnet Brushless Dc

The paper presents research on properties of the low power PMBLDC motor, designed to drive a bicycle. In the first part of the study the conditions of the torque generation were analyzed. The purpose of the article is to provide new information about PMBLDC motors and their properties. In the first part of the article the motor construction and torque generation in it were studied. Also the methodology of analysis were presented. The second part of the article will treat on the measurements and calculations of EMF, currents, voltages, and electromagnetic torque.

scholarly journals Design space exploration in near-data co-processors for general-purpose acceleration, in high-performance and low-power processing environments

2021 ◽  
Author(s):  
Αθανάσιος Τζιουβάρας
Keyword(s):  
Low Power ◽  
High Performance ◽  
Design Space Exploration ◽  
Design Space ◽  
Space Exploration ◽  
General Purpose

Οι σύγχρονες αρχιτεκτονικές υπολογιστών είναι αντιμέτωπες με ένα σοβαρό πρόβλημα που αφορά την κλιμάκωση της απόδοσης τους, καθώς η συμφόρηση της πληροφορίας έχει μετατοπιστεί από τον πυρήνα του επεξεργαστή στην μονάδα της κύριας μνήμης και στις λειτουργίες μεταφοράς δεδομένων. Το φαινόμενο αυτό μπορεί μερικώς να αποδοθεί στο τέλος της ισχύος του νόμου του Dennard και στην διαρκή μείωση του μεγέθους των τρανσίστορς. Ως αποτέλεσμα, η πυκνότητα ισχύος των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων έχει αυξηθεί τόσο, ώστε η λειτουργία των πολύ-πυρηνικών επεξεργαστών να επιτελείται σε τάσεις που βρίσκονται κοντά στην τάση κατωφλίου. Για να ξεπεράσουν το πρόβλημα αυτό, οι ερευνητές τείνουν να αποκλίνουν από τις κλασικές αρχιτεκτονικές προσεγγίσεις τύπου Von Neuman και να στρέφουν την προσοχή τους σε νέα μοντέλα επεξεργασίας. Την τελευταία δεκαετία έχει παρατηρηθεί μία αναζωπύρωση του ενδιαφέροντος για το παράδειγμα εκτέλεσης εντολών κοντά στην κύρια μνήμη (NDP), κατά το οποίο οι εντολές εκτελούνται στο κύκλωμα της κύριας μνήμης αντί του κεντρικού επεξεργαστή. Έτσι, ο αριθμός των λειτουργιών της μεταφοράς δεδομένων μεταξύ της κύριας μνήμης και του επεξεργαστή μειώνεται σημαντικά, κάτι το οποίο επιδρά θετικά στην κατανάλωση ισχύος και την επιτεύξιμη απόδοση του συστήματος. Κινούμενοι προς αυτήν την υπόθεση, στην διατριβή αυτή εξερευνούμε το NDP παράδειγμα για επεξεργαστές υψηλής απόδοσης αλλά και για επεξεργαστές χαμηλούς ισχύος. Όσον αφορά του επεξεργαστές υψηλής απόδοσης, προτείνουμε μία προσέγγιση στην οποία λαμβάνουμε υπ’ όψη μας την εκτέλεση βρόγχων γενικού σκοπού. H αρχιτεκτονική την οποία προτείνουμε κάνει χρήση μίας μεθοδολογίας χρονοδρομολόγησης εντολών, κατά την οποία η κάθε εντολή του βρόγχου εκδίδεται σε ένα ειδικά προσαρμοσμένο ολοκληρωμένο κύκλωμα που έχει τον ρόλο του επιταχυντή της εκτέλεσης του βρόγχου. Το κύκλωμα αυτό τοποθετείται στο λογικό επίπεδο μίας κύριας μνήμης υβριδικού κύβου (HMC). Στο επίπεδο αυτό οι εντολές εκτελούνται επαναληπτικά και παράλληλα, με έναν τρόπο που θυμίζει αυτόν της επικάλυψης λογισμικού, ενώ τα ενδιάμεσα παραγόμενα αποτελέσματα παροχετεύονται δια μέσου ενός δικτύου διασύνδεσης που βρίσκεται πάνω στο ολοκληρωμένο κύκλωμα. Όσον αφορά τις αρχιτεκτονικές χαμηλής κατανάλωσης ισχύος, αναπτύσσουμε μία καινοτόμο μεθοδολογία ανάλυσης χρονισμού, η οποία βασίζεται στις αρχές του STA και προσανατολίζεται συγκεκριμένα προς συστήματα χαμηλών προδιαγραφών και χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας. Η μεθοδολογία αυτή λαμβάνει υπ’ όψη της την διέγερση των διαδρομών χρονισμού της κάθε εντολής που υποστηρίζεται από το σετ εντολών του επεξεργαστή (ISA) και υπολογίζει την καθυστέρηση της χειρότερης περίπτωσης για την κάθε εντολή ξεχωριστά. Ως αποτέλεσμα, αντλούμε πληροφορίες για την χρονική καθυστέρηση σε επίπεδο εντολής και εκμεταλλευόμαστε την πληροφορία αυτή ώστε να κλιμακώνουμε την συχνότητα του ρολογιού δυναμικά, ανάλογα με τον τύπο εντολής που εκτελείται στο κύκλωμα σε κάθε χρονική στιγμή. Στην συνέχεια χρησιμοποιούμε την μεθοδολογία που περιγράψαμε για να συν-σχεδιάσουμε μία αρχιτεκτονική, με γνώμονα την δυναμική μεταβολή της συχνότητας του ρολογιού του επεξεργαστή η οποία εκτείνεται στον βαθμό λεπτομέρειας του κύκλου μηχανής. Επικεντρωνόμαστε ξανά στην εκτέλεση κώδικα γενικού σκοπού και υλοποιούμε συνδυαστικά τη αρχιτεκτονική στο λογικό επίπεδο μίας μνήμης τύπου HMC ώστε να καταστήσουμε ικανό το σύστημα μας για εκτέλεση εντολών δίπλα στην μνήμη τυχαίας προσπέλασης. Επιλέγουμε να αξιολογήσουμε τις αρχιτεκτονικές που υλοποιήσαμε (της υψηλής απόδοσης αλλά και της χαμηλής κατανάλωσης ισχύος) σε επίπεδο υλοποίησης ολοκληρωμένου κυκλώματος σύμφωνα με τα πρότυπα της βιομηχανίας ώστε να ενισχύσουμε την εγκυρότητας της μεθοδολογίας μας. Τα αποτελέσματα τα οποία παίρνουμε υποδεικνύουνε μία μεγάλη αύξηση της απόδοσης του συστήματος όσον αφορά την επιτάχυνση της λειτουργίας του σε σύγκριση με την αρχική αρχιτεκτονική, ενώ η κατανάλωση ισχύος πέφτει σε πολύ χαμηλά επίπεδα.

Permanent magnet brushless DC machines (PMBLDC) for general purpose - part II, results of laboratory measurements

2018 ◽  
Vol 3 (2) ◽  
pp. 52-57
Author(s):  
Tomasz Kołacz ◽  
Krzysztof Madura ◽  
Jerzy Skwarczyński ◽  
Dominik Zabawa
Keyword(s):  
Low Power ◽  
Permanent Magnet ◽  
General Purpose ◽  
Electromagnetic Torque ◽  
Laboratory Measurements ◽  
Brushless Dc ◽  
New Information ◽  
Torque Generation ◽  
Permanent Magnet Brushless Dc

The paper presents research on properties of the low power PMBLDC motor, designed to drive a bicycle. In the first part of the study the conditions of the torque generation were analyzed. The purpose of the article is to provide new information about PMBLDC motors and their properties. In the first part of the article the motor construction and torque generation in it were studied. Also the methodology of analysis were presented. The second part of the article will treat on the measurements and calculations of EMF, currents, voltages, and electromagnetic torque.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document