Leistungsmanagement

Für das Management von Energie in verschiedenen Kontexten siehe Energiemanagement.

Leistungsmanagement ist insbesondere ein Merkmal einiger Elektrogeräte Kopierer, Computers, Computer CPUs, Computer GPUS und Computer Peripheriegeräte wie zum Beispiel Monitore und DruckerDies schaltet die Leistung aus oder schaltet das System bei inaktivem Zustand in einen Zustand mit geringer Leistung. Bei der Berechnung ist dies als bekannt als als PC -Stromverwaltung und basiert auf einem Standard genannt ACPI, das ersetztAPM. Alle aktuellen Computer haben ACPI -Unterstützung.

Motivationen

PC -Stromverwaltung Für Computersysteme ist insbesondere aus vielen Gründen erwünscht:

Niedrigerer Stromverbrauch bedeutet auch niedriger Wärmeableitung, was die Systemstabilität und weniger Energieverbrauch erhöht, was Geld spart und die Auswirkungen auf die Umwelt verringert.

Prozessorstufe Techniken

Die Leistungsverwaltung für Mikroprozessoren kann über den gesamten Prozessor oder in bestimmten Komponenten wie Cache -Speicher und Hauptspeicher durchgeführt werden.

Mit Dynamische Spannungsskalierung und Dynamische Frequenzskalierung, das CPU -Kernspannung, Taktfrequenzoder beides kann verändert werden, um den Stromverbrauch zum Preis einer potenziell geringeren Leistung zu verringern. Dies geschieht manchmal in Echtzeit, um den Kompromiss zwischen Leistungsleistung zu optimieren.

Beispiele:

Darüber hinaus können Prozessoren die interne Schaltung selektiv ausschalten (Power Gating). Zum Beispiel:

  • Neuer Intel Core Prozessor Prozessoren unterstützen die Ultra-Fine-Stromversorgungsregelung über die Funktionseinheiten innerhalb der Prozessoren.
  • Die AMD Coolcore -Technologie erzielt eine effizientere Leistung, indem sie Teile des Prozessors dynamisch aktivieren oder ausschalten.[3]

Intel vrt Die Technologie teilen den Chip in einen 3,3 -V -E/A -Abschnitt und einen 2,9 -V -Kernabschnitt auf. Die untere Kernspannung reduziert den Stromverbrauch.

Heterogenes Computer

ARM's großen kleinen Architektur kann Prozesse zwischen schnelleren "großen" Kernen und kraftbetriebenen "kleinen" Kernen migrieren.

Betriebssystemebene: Winterschlaf

Hauptartikel: Winterschlaf (Computer)

Wenn ein Computersystem Winterschlaf, es spart den Inhalt der RAM zu Scheibe und versorgt die Maschine hinunter. Beim Start laden Sie die Daten neu. Auf diese Weise kann das System im Winterschlafmodus vollständig ausgeschaltet werden. Dies erfordert eine Datei, in der die Größe des installierten RAM auf der Festplatte platziert werden soll, wobei der Platz möglicherweise auch im Hibernate -Modus verwendet wird. Der Hibernate -Modus ist in einigen Versionen von standardmäßig aktiviert Fenster und kann deaktiviert werden, um diesen Speicherplatz wiederherzustellen.

Im GPUs

Grafikkarte (GPUS) werden zusammen mit a verwendet Zentralprozessor beschleunigen Computer in verschiedenen Bereichen dreht sich um wissenschaftlich, Analyse, Ingenieurwesen, Verbraucher und geschäftliche Anwendungen.[4] All dies enthält einige Nachteile, die hohe Rechenfähigkeit von GPUs ist auf Kosten von hohen Kosten Energieverschwendung. Es wurde viel Forschung über das Problem der Stromversorgung von GPUs durchgeführt, und es wurden viele Techniken vorgeschlagen, um dieses Problem anzugehen. Dynamische Spannungsskalierung/Dynamische Frequenzskalierung (DVFS) und Uhr Gating sind zwei häufig verwendete Techniken zur Reduzierung der dynamischen Leistung in GPUs.

DVFS -Techniken

Experimente zeigen, dass die konventionelle Prozessor -DVFS -Richtlinie eine Stromverringerung von erreichen kann eingebettet GPUs mit angemessener Leistungsverschlechterung.[5] Es werden ebenfalls neue Richtungen für die Gestaltung effektiver DVFS -Scheduler für heterogene Systeme untersucht.[6] Eine heterogene CPU-GPU-Architektur, Greengpu[7] wird präsentiert, das DVFs synchronisiert verwendet, sowohl für GPU als auch für CPU. GreenGPU wird unter Verwendung des CUDA -Frameworks für einen realen physischen Testbett mit Nvidia Geforce GPUs und AMD -Phänomen -II -CPUs implementiert. Experimentell wird gezeigt, dass die Greengpu einen Durchschnitt von 21,04% erreicht Energieeinsparung und übertrifft mehrere gut gestaltete Baselines. Für den Mainstream -GPUs, der in allen Arten von kommerziellen und persönlichen Anwendungen ausgiebig verwendet wird, existieren mehrere DVFS -Techniken und sind allein in den GPUs integriert. AMD Powertune und Amd Zerocore -Kraft sind die beiden Dynamische Frequenzskalierung Technologien für AMD Grafikkarten. Praktische Tests zeigten, dass ein Umbau von a Geforce GTX 480 Kann einen um 28% niedrigeren Stromverbrauch erzielen und die Leistung für eine bestimmte Aufgabe nur um 1% verringern.[8]

Power -Gating -Techniken

Es wurde viel Forschung über die dynamische Leistungsreduzierung unter Verwendung von DVFS -Techniken durchgeführt. Während die Technologie weiter schrumpft, wird die Leckageleistung zu einem dominanten Faktor.[9] Power Gating ist eine häufig verwendete Schaltungstechnik zum Entfernen von Leckagen durch Ausschalten der Versorgungsspannung ungenutzter Schaltungen. Power Gating verursacht Energieaufwand; Daher müssen ungenutzte Schaltkreise lange genug untätig bleiben, um diese Gemeinkosten zu kompensieren. Eine neuartige Mikroarchitekturstechnik[10] Für die Laufzeit spart Caches von GPUs Leckageergie. Basierend auf Experimenten an 16 verschiedenen GPU -Arbeitsbelastungen beträgt die durchschnittliche Energieeinsparungen durch die vorgeschlagene Technik 54%. Shader sind die hungrigste Komponente einer GPU, eine prädiktive Shader, die Power -Gating -Technik abgestimmt hat[11] erreicht bis zu 46% Leckagereduzierung für Shader -Prozessoren. Die Predictive Shader -Shutdown -Technik nutzt die Arbeitsbelastungsvariation über Frames hinweg, um die Leckage in Shader -Clustern zu beseitigen. Eine andere Technik, die als aufgeschobene Geometrie -Pipeline bezeichnet wird Geometrieeinheiten mit fester Funktion Durch die Verwendung eines Ungleichgewichts zwischen Geometrie und Fragmentberechnung über Chargen, die bis zu 57% der Leckage in den Geometrieeinheiten mit fester Funktionen entfernt werden. Eine einfache Methode für die Zeitverletzung kann auf Nicht-Scheiß-Ausführungseinheiten angewendet werden, die im Durchschnitt 83,3% der Leckagen in Nicht-Schaden-Ausführungseinheiten beseitigen. Alle drei oben genannten Techniken entstehen eine vernachlässigbare Leistungsverschlechterung von weniger als 1%.[12]

Siehe auch

Verweise

  1. ^ "AMD Powernow! Technologie mit optimiertem Stromverwaltung". AMD. Abgerufen 2009-04-23.
  2. ^ "IBM EnergyScale für prozessorbasierte Systeme von Power6". IBM. Abgerufen 2009-04-23.
  3. ^ "AMD Cool'n'quiet -Technologieübersicht". AMD. Abgerufen 2009-04-23.
  4. ^ "Was ist GPU Computing". Nvidia.
  5. ^ "Dynamikspannung und Frequenzskalierungsgerüst für eingebettete GPUs mit geringer Leistung", Daecheol Sie et al., Elektronikbuchstaben (Band: 48, Ausgabe: 21), 2012.
  6. ^ "Auswirkungen von dynamischer Spannung und Frequenzskalierung auf einer K20 -GPU", Rong Ge et al., 42. Internationale Konferenz über parallele Verarbeitungsseiten 826-833, 2013.
  7. ^ "Greengpu: Ein ganzheitlicher Ansatz zur Energieeffizienz bei heterogenen GPU-CPU-Architekturen", Kai Ma et al., 41. Internationale Konferenz über parallele Verarbeitungsseiten 48-57, 2012.
  8. ^ "Leistungs- und Leistungsanalyse von GPU-beschleunigten Systemen", Yuki Abe et al., Usenix-Konferenz über Power-Award-Computer- und Systemseiten 10-10, 2012.
  9. ^ "Designherausforderungen der Technologieskalierung", Borkar, S., IEEE Micro (Band: 19, Ausgabe: 4), 1999.
  10. ^ "Laufzeit-Leistung in GPUs-Caches für Leckageergieeinsparungen", Yue Wang et al., Design, Automatisierung und Test in Europa Conference & Exhibition (Datum), 2012
  11. ^ "Eine Vorhersagetechnik für GPU -Shader -Prozessoren", Po-Han Wang et al., Computerarchitekturbuchstaben (Band: 8, Ausgabe: 1), 2009
  12. ^ "Power -Gating -Strategien für GPUs", Po-Han Wang et al., ACM-Transaktionen zur Architektur- und Codeoptimierung (TACO) Band 8 Ausgabe 3, 2011

Externe Links