2. 背景と動機 (続き)

エネルギー効率

エネルギー消費の指標
- ETR : Energy to Throughput Ratio (ETR) 低電力プロセッサのエネルギー効率に対する適切な尺度 (Lower is better?)

$\text{ETR}=\dfrac{\text{Energy}}{\text{Throughput}}=\dfrac{\text{Power}}{\text{Throughput}^2}$

エネルギー効率を上げる方法
- 並列度を上げる。N個の演算が並列に実行されると、演算毎のエネルギーは変わらないが、スループットが大きくなるため、ETRが改善される。
- インオーダスーパースカラプロセッサでは、1命令あたりの$C_\text{EFF}$が増加する。
- アウトオブオーダスーパースカラプロセッサでは、さらに$C_\text{EFF}$が増加する。
- ETRを改善するためには、高速化の割合が、$C_\text{EFF}$の増加分よりも大きくならなくてはならい。
  - これは、積極的なスーパースカラでは達成できない
  - ベクトルマシンは、単純な構成によりETRを改善させることができると考えられる。
- 命令フェッチ
  - ベクトルユニットにより、命令フェッチの回数を劇的に減らすことができる。ETRを改善できる。
  - StrongARMマイクロプロセッサでDhrystoneベンチマークを実行した際の消費電力の内訳では、電力の54%がフェッチ度でコードで消費されていることが分かる。
- レジスタファイルへのアクセス
  - ベクトルアーキテクチャでは、少ないポート数のバンクで構成可能
- データパス・データ
  - データ感が独立なため、データパスのスイッチングエネルギーが削減されるはず
- データパス制御線
  - データパス制御信号の切り替えはベクトル毎に1回だけなので、$C_\text{EFF}$が削減できる
- メモリアクセス
  - メモリシステムへのアクセスパタンが規則的であるため、さらなる省エネルギー化が可能となる