Titulaires d'une chaire

Profil

Vaughn Betz

The Edward S. Rogers Sr. Department of Electrical & Computer Engineering
University of Toronto

Titre de la chaire

Chaire de recherche industrielle CRSNG-Intel en silicium programmable

Programme de la chaire

Programme de professeurs-chercheurs industriels

Rôle

Titulaire agrégé depuis 2011

Sommaire

La capacité de fabriquer encore plus de transistors sur une puce semi-conductrice a accru la capacité de calcul, ce qui transforme la société grâce aux communications omniprésentes, fait progresser l’imagerie médicale, permet le divertissement sur demande, et plus encore. Ces nouvelles applications et les avantages en découlant pour la société ont été rendus possibles grâce à la chute vertigineuse du cout du calcul et de l’énergie consommée par les processeurs au fil du temps, mais cette tendance risque de s’essouffler, car l’énergie consommée pour les calculs ne diminue plus suffisamment même avec les techniques de fabrication améliorée des processeurs classiques (unités centrales de traitement – UCT). Il existe cependant une solution de remplacement : configurer le matériel spécialisé sur des puces contenant des matrices prédiffusées programmables par l’utilisateur (FPGA), au lieu de contrôler une UCT générale au moyen d’instructions logicielles. Il est alors possible de réduire l’énergie consommée par un facteur de dix pour de nombreux calculs.

Cependant, les FPGA présentent leurs propres défis. Tout d’abord, il est plus difficile de concevoir une application pour une FPGA que pour une UCT. De plus, à mesure que les techniques de fabrication s’améliorent et continuent d’accroitre la capacité des FPGA, la réalisation des designs qui en utilisent pleinement les possibilités prend beaucoup de temps. En second lieu, les calculs migrent de plus en plus des systèmes spécialisés – comme les stations de base en téléphonie cellulaire qui emploient souvent des FPGA, vers les centres de données centralisés, qui aujourd’hui utilisent presque exclusivement des UCT. En déplaçant les calculs vers les centres de données, on peut centraliser l’administration et partager le matériel, mais les centres de données consomment des quantités énormes d’électricité (~ 2 % de la demande d’électricité aux États-Unis). Ils pourraient grandement bénéficier de l’efficacité énergétique des FPGA, mais les difficultés associées à la conception des applications sur FPGA et au partage entre les applications y limitent l’utilisation des FPGA dans les centres de données.

L’objectif de ce programme de chaire de recherche industrielle (CRI) du CRSNG est de regrouper les forces de l’University of Toronto et d’Intel, un important fournisseur de FPGA avec qui l’université a une relation de longue date. Au cours du premier mandat de la Chaire, l’équipe de recherche a mis au point de nouveaux outils logiciels de conception assistée par ordinateur afin d’étudier la façon d’optimiser les puces FPGA, et elle a utilisé ces outils pour démontrer comment l’intégration de nouvelles structures matérielles, comme les réseaux sur puce, peut améliorer l’efficacité des FPGA. L’équipe de recherche a également montré que les FPGA permettraient d’accélérer grandement des calculs importants, par exemple ceux nécessaire pour optimiser la photochimiothérapie. Pour la prochaine étape, les chercheurs de la CRI et d’Intel mettront au point de nouveaux matériels utilisant les FPGA et de nouveaux outils logiciels pour mettre en œuvre ces designs. Ces nouveaux matériels et outils permettront de réduire la consommation d’énergie des FPGA. Ils seront donc mieux adaptés aux centres de données et ils permettront également de créer une plateforme de conception plus conviviale. En rendant les centres de données moins énergivores et plus puissants, nous espérons que ce type de calcul trouvera simultanément des applications nouvelles dans le milieu médical et dans la société, tout en réduisant les incidences environnementales. Ces travaux de recherche permettront au Canada et à Intel d’occuper l’avant-scène du développement d’outils de calcul plus efficaces, ce qui se traduira par des retombées économiques en faisant de l’important centre technologique de Toronto d’Intel, en pleine croissance, un lieu tout indiqué pour la commercialisation et l’exploitation des résultats.

Partenaire

• Intel Corporation

Coordonnées

The Edward S. Rogers Sr. Department of Electrical & Computer Engineering
University of Toronto

Courriel : vaughn@eecg.utoronto.ca

Site Web :
http://www.eecg.utoronto.ca/~vaughn