Strømstyring - Power management

For styring av energi i ulike sammenhenger, se Energiledelse .

Strømstyring er en funksjon av noen elektriske apparater, spesielt kopimaskiner , datamaskiner , datamaskin- prosessorer , datamaskin- GPUer og periferiutstyr som skjermer og skrivere , som slår av strømmen eller slår systemet til lavstrømstilstand når det er inaktivt. I databehandling er dette kjent som PC-strømstyring og er bygget rundt en standard kalt ACPI , dette erstatter APM . Alle nylige datamaskiner har ACPI-støtte.

Motivasjoner

PC-strømstyring for datasystemer er ønsket av mange grunner, spesielt:

Lavere strømforbruk betyr også lavere varmespredning , noe som øker systemstabiliteten, og mindre energiforbruk, noe som sparer penger og reduserer miljøpåvirkningen.

Prosessornivå teknikker

Strømstyring for mikroprosessorer kan gjøres over hele prosessoren, eller i spesifikke komponenter, for eksempel hurtigminne og hovedminne.

Med dynamisk spenningsskalering og dynamisk frekvensskalering kan CPU-kjernespenningen , klokkefrekvensen eller begge endres for å redusere strømforbruket til prisen for potensielt lavere ytelse. Dette gjøres noen ganger i sanntid for å optimalisere kraftytelsen.

Eksempler:

I tillegg kan prosessorer selektivt slå av interne kretser ( power gating ). For eksempel:

  • Nyere Intel Core- prosessorer støtter ultrafin strømstyring over funksjonelle enheter i prosessorene.
  • AMD CoolCore- teknologi får mer effektiv ytelse ved å aktivere eller slå av deler av prosessoren dynamisk.

Intel VRT- teknologi delte brikken i en 3.3VI / O-seksjon og en 2.9V kjernseksjon. Den lavere kjernespenningen reduserer strømforbruket.

Heterogen databehandling

ARM 's big.LITTLE arkitektur kan migrere prosesser mellom raskere 'store' kjerner og mer energieffektiv 'lite' kjerner.

Operativsystemnivå: dvalemodus

Hovedartikkel: Dvalemodus (databehandling)

Når et datasystem går i dvalemodus, lagrer det innholdet i RAM-en på disken og slår maskinen av. Ved oppstart laster den inn dataene. Dette gjør at systemet kan slås helt av i dvalemodus. Dette krever at en fil på størrelse med den installerte RAM-en skal plasseres på harddisken, og potensielt bruker opp plass selv når den ikke er i dvalemodus. Dvalemodus er aktivert som standard i noen versjoner av Windows og kan deaktiveres for å gjenopprette denne diskplassen.

I GPUer

Grafikkbehandlingsenhet ( GPUer ) brukes sammen med en CPU for å akselerere databehandling på forskjellige domener som dreier seg om vitenskapelige , analytiske , tekniske , forbruker- og bedriftsapplikasjoner . Alt dette kommer med noen ulemper, den høye datakapasiteten til GPUer koster kostnadene med høy strømforsyning . Mye forskning har blitt gjort om strømforsyningsspørsmålet til GPUer, og mange teknikker er blitt foreslått for å løse dette problemet. Dynamisk spenningsskalering / dynamisk frekvensskalering (DVFS) og klokke gating er to vanlig anvendte teknikker for å redusere dynamiske kraft i GPU'er.

DVFS teknikker

Eksperimenter viser at konvensjonell prosessor DVFS-policy kan oppnå strømreduksjon av innebygde GPUer med rimelig ytelsesforringelse. Nye veiledninger for utforming av effektive DVFS-planleggere for heterogene systemer blir også utforsket. En heterogen CPU-GPU-arkitektur, GreenGPU presenteres som benytter DVFS på en synkronisert måte, både for GPU og CPU. GreenGPU er implementert ved bruk av CUDA-rammeverket på en ekte fysisk testbed med Nvidia GeForce GPUer og AMD Phenom II-prosessorer. Eksperimentelt er det vist at GreenGPU oppnår 21,04% gjennomsnittlig energibesparelse og overgår flere veldesignede grunnlinjer. For de vanlige GPU-ene som brukes mye i alle slags kommersielle og personlige applikasjoner, finnes det flere DVFS-teknikker som er innebygd i GPUene alene, AMD PowerTune og AMD ZeroCore Power er de to dynamiske skaleringsteknologiene for AMD- grafikkort. Praktiske tester viste at å låse opp en GeForce GTX 480 kan oppnå et 28% lavere strømforbruk, mens det bare reduserer ytelsen med 1% for en gitt oppgave.

Power gating teknikker

Mye forskning er gjort på dynamisk kraftreduksjon med bruk av DVFS-teknikker. Imidlertid, når teknologien fortsetter å krympe, vil lekkasjekraft bli en dominerende faktor. Power gating er en vanlig kretsteknikk for å fjerne lekkasje ved å slå av forsyningsspenningen til ubrukte kretser. Power gating medfører energi overhead; Derfor må ubrukte kretsløp forbli inaktiv lenge nok til å kompensere for dette. En ny mikroarkitektonisk teknikk for run-time power-gating cacher av GPUer sparer lekkasjeenergi. Basert på eksperimenter på 16 forskjellige GPU-arbeidsbelastninger, er den gjennomsnittlige energibesparelsen oppnådd med den foreslåtte teknikken 54%. Shaders er den mest strømkrevende komponenten i en GPU, en prediktiv shader shut down power gating-teknikk oppnår opptil 46% lekkasjereduksjon på shader-prosessorer. Predictive Shader Shutdown-teknikken utnytter arbeidsmengdevariasjon på tvers av rammer for å eliminere lekkasje i skyggeklynger. En annen teknikk kalt Deferred Geometry Pipeline søker å minimere lekkasje i geometriske enheter med fast funksjon ved å benytte en ubalanse mellom geometri og fragmentberegning på tvers av grupper som fjerner opptil 57% av lekkasjen i geometrienheter med fast funksjon. En enkel time-out power gating-metode kan brukes på enheter som ikke er skyggeleggende, noe som i gjennomsnitt eliminerer 83,3% av lekkasjen i enheter som ikke er skyggeleggende. Alle de tre teknikkene som er oppgitt ovenfor medfører ubetydelig forringelse av ytelsen, mindre enn 1%.

Se også

Referanser

Eksterne linker