研究人员提出处理器“间歇性冲刺”工作模式解决智能手机发热问题

智能手机的确带来了很多的便利。在路上需要打发时间的时候大家总是拿着智能手机不断地发短信、看视频、网上冲浪。但这样会引发一个问题：发热。

散热问题是智能手机的一大限制，因为空间有限，智能手机无法为风扇之类的散热系统提供立锥之地。所以智能手机的处理器每次只能有部分的晶体管可以安全运行。那些停止工作的晶体管则被称为“暗硅（dark silicon）”。根据研究人员的说法，晶体管越多只会导致暗硅的增加，因为处理器散热的能力跟不上。

在第18届国际高性能计算架构学术研讨会上，宾州大学跟密歇根大学的研究人员提出了一种新颖的“计算的间歇性冲刺”的用电方案。跟传统注重持久性能的方案不一样的是，这种设计思路是用大概半秒钟的时间让处理器以16倍于平时主频的频率运转，然后再停下来，这样来让处理器冷却下来，直到下一次。这就好像是先让运动员来个百米冲刺，然后停下了休息一下，然后再来个百米冲刺，再休息一下。相比之下，传统的那种方案就好比是跑马拉松，一直都以稳定的速度前进。
这种方案的应用基础在于，许多智能手机的交互性应用通常都是短暂的爆发性计算需求，而这些爆发性计算之间往往是较长的一段空闲时间，因为需要等待用户输入。

计算的间歇性冲刺会把停转的处理器内核（暗硅）全部激活，以亚秒级的频率进行爆发式的密集并行计算，从而响应这些零星的用户活动。为了处理这种冲刺带来的热脉冲，研究人员建议用
相变材料
（可以在一定温度范围内改变其物理状态的材料，比如蜡烛）包裹处理器，这样材料可以在处理器高速运转的时候通过融化来吸收热量，然后在设备空闲的时候通过硬化来散热。

研究人员称，智能手机的热量大部分是由处理器而不是电池产生的。电池只有少量的电能由于电池效率问题以热量的形式被损耗掉。

有了理论成果之后，研究人员下一步打算制作出一个原型，重点关注热量和材料方面的问题。他们还打算研究间歇性冲刺对于应用设计有何影响。开发人员在写程序的时候应该考虑如何去利用处理器的这种特性，同时也必须意识到处理器需要休息。此外，这种处理器的工作方式对用户满意度是否会产生影响也值得研究。

论文（PDF，英文）可在
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图片：Tobii Technology