Управление энергопотреблением - Power management
Управление питанием - это функция некоторых электроприборов, особенно копиров , компьютеров , компьютерных процессоров , компьютерных графических процессоров и компьютерных периферийных устройств, таких как мониторы и принтеры , которая отключает питание или переключает систему в состояние низкого энергопотребления в неактивном состоянии. В вычислительной технике это называется управлением питанием ПК и основано на стандарте ACPI , который заменяет APM . Все последние компьютеры имеют поддержку ACPI.
Мотивации
Управление питанием ПК для компьютерных систем желательно по многим причинам, в частности:
- Снизить общее потребление энергии
- Увеличение срока службы батареи портативных и встраиваемых систем
- Снижение требований к охлаждению
- Снизить уровень шума
- Снижение эксплуатационных расходов на энергию и охлаждение
Более низкое энергопотребление также означает меньшее тепловыделение , что увеличивает стабильность системы, и меньшее потребление энергии, что экономит деньги и снижает воздействие на окружающую среду.
Методы на уровне процессора
Управление питанием микропроцессоров может осуществляться для всего процессора или отдельных компонентов, таких как кэш-память и основная память.
С динамическим масштабированием напряжения и масштабированием динамической частоты , на напряжении ядра процессора , тактовой частотой , или оба, может быть изменено , чтобы уменьшить потребление энергии по цене потенциально более низкой производительности. Иногда это делается в режиме реального времени, чтобы оптимизировать соотношение мощности и производительности.
Примеры:
- AMD Cool'n'Quiet
- AMD PowerNow!
- IBM EnergyScale
- Intel SpeedStep
- Transmeta LongRun и LongRun2
- VIA LongHaul (PowerSaver)
Кроме того, процессоры могут выборочно отключать питание внутренних схем ( стробирование питания ). Например:
- Новые процессоры Intel Core поддерживают сверхточное управление питанием функциональных блоков процессоров.
- Технология AMD CoolCore обеспечивает более эффективную производительность за счет динамической активации или отключения частей процессора.
Технология Intel VRT делит чип на секцию ввода-вывода 3,3 В и часть ядра 2,9 В. Более низкое напряжение ядра снижает энергопотребление.
Гетерогенные вычисления
ARM «s big.LITTLE архитектура может мигрировать процессы между быстрыми„большими“ядер и большей мощности эффективной„МАЛЕНЬКИЕ“сердечников.
Уровень операционной системы: гибернация
Когда компьютерная система переходит в спящий режим, она сохраняет содержимое ОЗУ на диск и выключает машину. При запуске он перезагружает данные. Это позволяет полностью выключить систему в режиме гибернации. Для этого требуется, чтобы на жесткий диск был помещен файл размером с установленную ОЗУ, потенциально занимающий место, даже если он не находится в режиме гибернации. Режим гибернации включен по умолчанию в некоторых версиях Windows и может быть отключен, чтобы освободить место на диске.
В графических процессорах
Графические процессоры ( GPU ) используются вместе с CPU для ускорения вычислений в различных областях, связанных с научными , аналитическими , инженерными , потребительскими и корпоративными приложениями . Все это имеет некоторые недостатки: высокая вычислительная мощность графических процессоров достигается за счет высокой рассеиваемой мощности . Было проведено много исследований по проблеме рассеивания мощности графических процессоров, и было предложено множество методов для решения этой проблемы. Динамическое масштабирование напряжения / динамическое масштабирование частоты (DVFS) и синхронизация - два широко используемых метода снижения динамической мощности в графических процессорах.
Методы DVFS
Эксперименты показывают, что стандартная политика DVFS для процессоров может обеспечить снижение энергопотребления встроенных графических процессоров с умеренным снижением производительности. Также исследуются новые направления для разработки эффективных планировщиков DVFS для гетерогенных систем. Представлена гетерогенная архитектура CPU-GPU, GreenGPU, в которой синхронизировано использование DVFS как для GPU, так и для CPU. GreenGPU реализован с использованием фреймворка CUDA на реальном физическом стенде с графическими процессорами Nvidia GeForce и процессорами AMD Phenom II. Экспериментально показано, что GreenGPU обеспечивает экономию энергии в среднем 21,04% и превосходит несколько хорошо продуманных базовых показателей. Для основных графических процессоров, которые широко используются во всех видах коммерческих и личных приложений, существует несколько технологий DVFS, встроенных только в графические процессоры, AMD PowerTune и AMD ZeroCore Power - это две технологии динамического масштабирования частоты для графических карт AMD . Практические тесты показали, что повторная тактовая частота GeForce GTX 480 позволяет снизить энергопотребление на 28%, при этом снижая производительность только на 1% для данной задачи.
Методы стробирования мощности
Было проведено много исследований по динамическому снижению мощности с использованием методов DVFS. Однако по мере того, как технологии продолжают сокращаться, мощность утечки станет доминирующим фактором. Стробирование мощности - это широко используемый схемотехнический метод устранения утечки путем отключения напряжения питания неиспользуемых схем. Стробирование мощности требует дополнительных затрат энергии; следовательно, неиспользуемые цепи должны оставаться в режиме ожидания достаточно долго, чтобы компенсировать эти накладные расходы. Новый микроархитектурный метод для кэшей управления питанием графических процессоров во время выполнения позволяет сэкономить энергию утечки. Основываясь на экспериментах с 16 различными рабочими нагрузками графического процессора, средняя экономия энергии, достигаемая предлагаемым методом, составляет 54%. Шейдеры являются наиболее энергоемким компонентом графического процессора, метод интеллектуального отключения шейдера по мощности позволяет снизить утечку на шейдерных процессорах до 46%. Техника Predictive Shader Shutdown использует вариацию рабочей нагрузки между кадрами, чтобы устранить утечку в кластерах шейдеров. Другой метод, называемый Deferred Geometry Pipeline, направлен на минимизацию утечки в геометрических модулях с фиксированной функцией за счет использования дисбаланса между вычислением геометрии и фрагмента в пакетах, что устраняет до 57% утечки в геометрических модулях с фиксированной функцией. К исполнительным модулям, не относящимся к шейдерам, можно применить простой метод тайм-аута, который устраняет в среднем 83,3% утечек в исполнительных модулях без шейдера. Все три указанных выше метода приводят к незначительному снижению производительности, менее 1%.
Смотрите также
- 80 Плюс
- Расширенное управление питанием (APM)
- Расширенный интерфейс настройки и питания (ACPI)
- BatteryMAX (обнаружение простоя)
- Постоянный режим бодрствования
- Рассеивание мощности процессора
- Динамическое масштабирование частоты
- Динамическое масштабирование напряжения
- Energy Star
- Хранение энергии как услуга (ESaaS)
- Экологичные вычисления
- Маломощная электроника
- pmset
- PowerTOP - диагностический инструмент
- Оценка энергопотребления на уровне системы и подсистемы во время выполнения
- Спящий прокси-сервер
- Резервная мощность
- Зеленая сетка
- Тепловая схема питания
- Сигнализация управления питанием дисплея VESA (DPMS)