Kazem Taram, profesor asistente de informática, discute la investigación con el estudiante de doctorado Berk Aydogmus. Crédito: Universidad de Purdue / Steve Scherer
Interruptarse mientras está en el trabajo puede hacer que pierda su capacidad de trabajar de manera rápida y efectiva. El núcleo de la unidad de procesamiento central de una computadora (CPU) no es diferente. Si el núcleo de la CPU tiene que detener en lo que está funcionando cada vez que se asigna una nueva tarea, todo el sistema puede empantanarse y lento significativamente.
Los investigadores del Departamento de Ciencias de la Universidad de la Universidad de Purdue han desarrollado un nuevo método que no usa la encuesta, que es un sistema que dedica una CPU completa a la verificación y enrutamiento del tráfico. El problema con este método es que a menudo es ineficiente y la CPU podría usarse mejor para otras tareas.
Un sistema de notificación más inteligente y más rápido
Los investigadores presentaron sus hallazgos en la Conferencia Internacional sobre Soporte Arquitectónico para Lenguajes de Programación y Sistemas Operativos (ASPLOS). La publicación recibió el Premio al Mejor Papel 2025 en la Conferencia ASPLOS 2025.
Los núcleos de CPU desperdiciados son extremadamente importantes para los centros de datos y la computación en la nube, y se espera que este descubrimiento sea adoptado por los fabricantes de CPU para que los centros de datos sean más eficientes.
La investigación fue dirigida por Berk Aydogmus, un Ph.D. Estudiante, y el investigador principal es su asesor, Kazem Taram, profesor asistente de ciencias de la computación en la Facultad de Ciencias.
“En los sistemas informáticos, los núcleos de CPU generalmente son responsables de manejar todo tipo de eventos”, explicó Taram. “Por ejemplo, cuando recibimos datos de una interfaz de red, la CPU se interrumpirá y ahora tiene que cambiar de lo que está haciendo para manejar los datos recibidos.
“Esto se ha superado en la CPU, ya que la CPU tiene que cambiar entre tareas; al igual que cuando alguien lo interrumpe cuando habla de cosas importantes y eso provoca una sobrecarga en su cerebro a medida que se vuelve más difícil/más lento volver al pensamiento importante.
Este descubrimiento afecta los sistemas en la nube y los grandes centros de datos, lo que a su vez afectaría a toda la cadena computacional de usuarios. Impulsaría la eficiencia en la parte superior, lo que se traduce en operaciones más suaves en todas las redes.
“Se requiere CPU en el centro de datos y los sistemas de nubes para manejar todos los tipos de eventos rápidamente, ya que hay miles de millones de eventos que necesitan para manejar cada segundo”, dijo Taram. “Ejemplos de eventos que las manijas de la CPU reciben un paquete de la red, programando una nueva tarea (preemptación) en un núcleo de procesador, y la finalización de una tarea de otros módulos en el sistema, como las unidades de procesamiento de gráficos (PGU). Ser eficiente para manejar estos eventos puede mejorar el rendimiento y la eficiencia energética de los centros de datos”.
Resolver el problema de las encuestas
Taram explicó que su trabajo es más eficiente que las encuestas, que tiene un núcleo de CPU completo constantemente verificando los eventos, como los flujos de tareas entrantes.
“Puede pensar en ello como similar cuando constantemente refresca su correo electrónico cuando espera un correo electrónico importante. Esto obviamente es un derroche porque no puede hacer nada más mientras está constantemente refrescante”, dijo.
“Del mismo modo, las votaciones desperdician los núcleos de la CPU que se pueden emplear para hacer algo útil o simplemente dormir para mejorar la energía. Este trabajo presenta una alternativa a este método derrochador, llamado interrupción extendida (XUI)”, dijo Taram. “Xui reduce la sobrecarga de la interrupción en la CPU, y hacemos las interrupciones lo suficientemente rápidas como para no tener que confiar en las encuestas y desperdiciar núcleos de CPU. Pueden seguir haciendo los trabajos importantes y las notificamos por estas interrupciones rápidas, y cambian para manejar eventos con una sobrecarga mínima”.
Taram funciona en el campo de la arquitectura y la seguridad de la computadora. Su investigación se centra en las arquitecturas de la CPU de alto rendimiento, los ataques de microarquitectura, las mitigaciones de alto rendimiento y el soporte de arquitectura para la seguridad y la privacidad. También es miembro del Centro de Educación e Investigación en Garantía y Seguridad de la Información (CERIA).
“Todos los procesadores modernos de alto rendimiento en este momento descargan las instrucciones en vuelo cuando reciben una interrupción”, dijo Taram. “La novedad de este trabajo es que muestra que en realidad no necesitamos enjuagar esas instrucciones, lo que lleva a la eficiencia de lidiar con las interrupciones”.
Otros miembros del equipo de investigación son de la Universidad de California en San Diego. Ellos son: Ph.D. Estudiante Linsong Guo, Ph.D. Estudiante Danial Zuberi, el científico investigador Tal Garfinkel, el profesor Dean Tullsen y la profesora asistente Amy Ousterhout.
Más información: Berk Aydogmus et al, Interrupciones de usuario extendido (XUI): notificación rápida y flexible sin encuestas, Actas de la 30ª Conferencia Internacional de ACM sobre soporte arquitectónico para lenguajes de programación y sistemas operativos, volumen 2 (2025). Doi: 10.1145/3676641.3716028
Proporcionado por la Universidad de Purdue
Cita: Una notificación de CPU rápida y flexible recientemente desarrollada no requiere una encuesta (2025, 23 de abril) recuperada el 23 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-Newly-Fast-Flexible-Cpu-notification.html
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