突破性技術！普渡大學研發「免輪詢」CPU通知系統，大幅提升運算效率

在繁忙的工作中被打斷，往往會影響工作效率與專注力。同樣的道理也適用於電腦的中央處理器（CPU）核心。當CPU核心每次都要停下當前工作來處理新任務時，整個系統就會陷入停滯，運作效率大幅降低。

普渡大學電腦科學系的研究團隊開發出一項創新技術，完全不需要使用傳統的「輪詢」（polling）機制。這種舊有方法會佔用整個CPU核心來檢查和路由流量，不僅效率低下，更浪費寶貴的運算資源。

這項研究成果已在「程式語言與作業系統架構支援國際會議」（ASPLOS）上發表，並榮獲2025年最佳論文獎。對於資料中心和雲端運算來說，減少CPU核心的浪費至關重要，預計這項技術將被CPU製造商採用，大幅提升資料中心的運作效率。

研究團隊由電腦科學博士生Berk Aydogmus主導，指導教授Kazem Taram擔任首席研究員。Taram教授解釋：「在電腦系統中，CPU核心通常負責處理各種事件。例如從網路介面接收資料時，CPU會被打斷當前工作來處理這些資料。」

「這種中斷會造成CPU的負擔，就像當你專注思考時被打斷，要重新回到原本的思緒會變得困難且耗時。我們希望盡快處理傳入的網路資料，但傳統的中斷方法效率實在太慢。」

這項突破性技術將影響雲端系統和大型資料中心，進而改變整個使用者端的運算鏈。頂層效率的提升，意味著整個網路運作將更加流暢。

Taram教授進一步說明：「資料中心和雲端系統的CPU每秒需要處理數十億個事件，包括接收網路封包、在處理器核心上排程新任務，以及處理圖形處理單元（GPU）等系統模組完成任務的通知。提升這些事件處理效率，能顯著改善資料中心的效能與能源效率。」

相較於讓整個CPU核心不斷檢查事件的輪詢機制，這項新技術更加高效。Taram教授生動比喻：「這就像你不斷重新整理電子郵件等待重要信件，期間完全無法做其他事情，顯然非常浪費時間。」

研究團隊提出名為「擴充套件中斷」（xUI）的創新方法，能大幅降低CPU的中斷負擔。Taram教授表示：「xUI讓中斷速度足夠快，我們不再需要依賴浪費資源的輪詢機制。CPU核心可以持續進行重要工作，透過這些快速中斷獲得通知，並以最小負擔切換到事件處理。」

這項技術的關鍵突破在於：現代高效能處理器在收到中斷時，通常會清除正在執行中的指令。而這項研究證明，其實不需要清除這些指令，從而大幅提升中斷處理效率。

研究團隊成員還包括加州大學聖地牙哥分校的博士生Linsong Guo、博士生Danial Zuberi、研究科學家Tal Garfinkel、教授Dean Tullsen和助理教授Amy Ousterhout。

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