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La Universidad de Murcia ha patentado dos soluciones que contribuyen a mejorar las prestaciones de los multiprocesadores actuales, presentes en la gran mayoría de los dispositivos, como móviles, portátiles y ordenadores sobremesa y servidores de altas prestaciones. En particular, se mejora su rendimiento, es decir, se consigue que las aplicaciones se ejecuten más rápido y el consumo de energía sea menor, tanto en los teléfonos móviles, consiguiendo que la batería dure más, como de los servidores de altas prestaciones, los cuales se caracterizan por su gran consumo energético.
Estos avances se han conseguido en el seno del grupo de investigación de la Universidad de Murcia CAPS – Computer Architecture and Parallel Systems -. Miembros de este grupo están desarrollando actualmente un proyecto europeo denominado ECHO (Extending Coherence for Hardware-driven Optimizations), el cual tiene como objetivo mejorar las técnicas de especulación usadas en los procesadores actuales. “La especulación es un mecanismo fundamental para obtener altas prestaciones y consiste en adelantar trabajo por parte del procesador sin estar seguro de si ese trabajo será necesario o incluso correcto”, explica el profesor Alberto Ros Bardisa, investigador principal de este proyecto.
El proyecto ECHO propone un cambio de paradigma completamente distinto. Mientras que los procesadores actuales se centran en mejorar la predicción acerca de la necesidad de llevar a cabo un trabajo de forma especulativo o no, el trabajo de los investigadores de la UMU pretende alterar los eventos que suceden en un ordenador de forma que sigan la predicción inicialmente realizada. De este modo, no es necesario reiniciar la ejecución del trabajo realizado con antelación. La famosa frase de Abraham Lincoln "La mejor manera de predecir tu futuro es crearlo", es un buen ejemplo de la motivación detrás de las ideas desarrolladas en este proyecto.
“Para entender de forma más coloquial la idea, usemos un símil. Todas las mañanas, al prepararse para ir a trabajar, Echo predice que va a ser un día soleado y decide dar un paseo hasta la oficina. Como vive en Murcia, su predicción es a menudo correcta. Sin embargo, los días que empieza a llover durante su paseo, tiene que volver a casa, cambiarse de ropa y coger el coche para ir a la oficina, perdiendo un tiempo valioso. Pero, ¿qué pasaría si la lluvia pudiera retrasarse unos minutos hasta que Echo llegara a la oficina, de forma que su decisión fuera siempre correcta? Esta es la clave del proyecto: si no se puede predecir correctamente el futuro, ¿por qué no alterarlo para que siga la predicción inicial y así ahorrar tiempo y trabajo?”, señala el profesor Ros Bardisa.
Las patentes de la UMU demuestran que con solo 67 bytes de almacenamiento y pequeños cambios en las aplicaciones se consigue, por un lado, mejorar las prestaciones de las aplicaciones que acceden mucho a la memoria de los dispositivos y por otro, reducir sustancialmente la media de tiempo en la ejecución de las aplicaciones paralelas, además de lograr el uso de una menor cantidad de energía.
Estas mejoras en rendimiento son fundamentales para avanzar en disciplinas y aplicaciones que requieren un alto poder de cómputo, tales como medicina, biología, química o CCSS ambientales. Empresas como Intel, Apple y Huawei se han mostrado interesadas en las soluciones patentadas, las cuales han sido presentadas directamente por el equipo investigador en las sedes de dichas compañías.
El proyecto ECHO forma parte de una ayuda ERC Consolidator Grant, concedida por la European Research Council, que comenzó en 2019 y se extenderá durante al menos 5 años. Los proyectos ERC son las becas individuales más prestigiosas a nivel europeo, siendo ésta la única ayuda de este tipo en vigor actualmente en la Universidad de Murcia.
