28 Фев

Обзор современных технологий энергосбережения в вычислительных устройствах




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Введение

С ростом производительности вычислительных устройств, растет и потребление ими электроэнергии. В современных процессорах, таких как Intel и AMD используются различные технологии, позволяющие снизить потребление электроэнергии. Рассмотрим некоторые из наиболее распространенных технологий.

Компания Intel разработали технологию для процессоров под названием Enhanced Intel SpeedStep (EIST), AMD – CooPn’Quiet. Принцип действия у данных технологий достаточно схож и различается незначительно по результатам работы. При простое процессора, его неполной загрузке, нет необходимости тактировать его на максимальной частоте. Для снижения потребления электроэнергии было принято решение динамически понижать тактовую частоту с учетом загрузки процессора. Эта идеология положена в основу технологий, направленных на снижение потребления электроэнергии.

Технология Enhanced Intel SpeedStep

Технология под названием Enhanced Intel SpeedStep является наследницей предшествующей её технологии Intel SpeedStep. Она нашла применение лишь в процессорах мобильных устройств, а также поддерживала работу процессора на двух тактовых частотах. Новая технология позволила динамически определять сразу несколько поддерживаемых напряжений питания, а также частот. Благодаря этому достигается более результативный режим работы [1, c. 5].

Благодаря оперированию коэффициентом умножения тактовой частоты, становится возможным регулирование тактовой частоты процессора. В свою очередь, объем рабочих точек напрямую зависит от тактовой частоты процессора при максимальной загрузке.

Изменение различных рабочих состояний процессора выполняет непосредственно сам процессор и регулятор напряжения. Для обновления напряжения процессору необходимо подать команду блоку, регулирующему напряжение, происходит смена состояние процессора в процессе чего не могут быть использованы никакие блоки системы [1, c. 4].

Во время смены режима работы процессора, изменением напряжения и частоты, функциональность сохраняется. Технология Enhanced Intel SpeedStep позволяет пользователю настроить режим работы процессора, установив баланс между производительностью и экономичностью.

Технология Cool’n’Quiet

Технология схожа по своей сути с рассмотренной ранее. Суть состоит в том, что управление тактовой частотой и напряжением питания осуществляется динамически.

Во время простоя процессор переходит после полученной команды в режим приостановки, не пополняя при этом каких-либо вычислительных задач. После появлении активности, возрастает тактовая частота до максимально возможного значения, после чего, при простое, опять вернется в режим приостановки [2, c. 5].

Режимы Deep Sleep и Deeper Sleep

Технологии Deep Sleep и Deeper Sleep являются достаточно эффективными механизмами энергосбережения в мобильных устройствах [2, c. 4]. Данные технологии динамически изменяют состояние процессора, снижая потребление до минимального и восстанавливая его при необходимости.

Замечательно то, что при динамическом понижении энергопотребления, никак не понижается производительность вычислительной машины. Происходит это благодаря тому, что изменение режима происходит исключительно при полной неактивности вычислительной машины. Технология Deeper Sleep активизируется, если вычислительная машина будет бездейственна меньше 1 мс. Выход из этого режима практически мгновенен. Технологии Deeper Sleep и Deep Sleep очень схожи, за исключением того, что в режиме Deeper Sleep понижается напряжение питания процессора приблизительно на 30% больше, нежели в режиме Deep Sleep.

Технология NVIDIA Battery Boost

Данная технология направлена на увеличение времени автономной работы мобильных персональных компьютеров. Основной задачей технологии Battery Boost является снижение потребления электроэнергии на видеокартах в игровом процессе. Система снижения потребления электроэнергии положительно сказывается на продолжительности автономной работы устройства. Достигается это путем понижения тактовой частоты графической платы в процессе так называемого «простоя» вычислительного устройства [3, c. 85]. Понижение тактовой частоты происходит в случае, если в игре отсутствуют сложные графические сцены, требовательные к вычислительным ресурсам графической платы. Данная технология взаимодействует с технологией NVIDIA Optimus, которая позволяет переключать систему на встроенный графический адаптер, что ещё больше сохраняет электроэнергию.

Выводы

Проблема увеличения потребления электроэнергии с каждым годам становится всё более актуальной, растет как число вычислительных устройств, так и потребление ими электроэнергии зачастую в следствии роста производительности. Для решения поставленных задач такие компании как Intel, AMD и NVIDIA внедряют технологии, позволяющие снизить производительность вычислительных устройств посредством изменения режимов работы, изменяя частоту и напряжение. Данные технологии получили большое распространение и хорошо зарекомендовали себя. Дальнейшее развитие технологий оптимального потребления электроэнергии возможно при использовании алгоритмов, позволяющих эффективно балансировать нагрузку в распределенных вычислительных системах, что должно позволить снизить потребление не только в процессе простоя, но и при осуществлении сложных распределенных вычислений.

Список литературы:

  1. Intel «Enhanced Intel SpeedStep Technology for the Intel Pentium M Processor»: статья. 2004. – 5 с.
  2. Davide Careglio, Georges Da Costa «Hardware leverages for energy reduction in large scale distributed systems»: статья. – 5 с.
  3. José-María Arnau, Joan-Manuel Parcerisa, Polychronis Xekalakis «Boosting mobile GPU performance with a decoupled access/execute fragment processor»: ACM SIGARCH Computer Architecture News. 2012. – 84-93 с.
    Обзор современных технологий энергосбережения в вычислительных устройствах
    Written by: Чипиров Заурбек Ахсарбекович, Проскурин Александр Евгеньевич, Дзгоев Алан Русланович
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 05/08/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.02.2015_02(11)
    Available in: Ebook