18. Энергосберегающие технологии используемые в процессорах

SpeedStep — энергосберегающая технология Intel, в основе которой лежит динамическое изменение частоты и энергопотребления процессора в зависимости от используемого источника питания. Впервые была использована в процессорах Mobile Pentium III.

C1E — одна из функций энергосбережения процессоров серии 570J (ядро Prescott степпинга E0). Состояние C1E позволяет снизить напряжение при переводе процессора в состояние HALT, применяемое при низком уровне загрузки системы. При этом снижается уровень энергопотребления системы при низкой загрузке процессора.

PowerNow! — технология, разработанная AMD для применения в версиях процессоров K6-2+, K6-III+ и Athlon, которые устанавливаются в ноутбуки. Тактовая частота и напряжение питания процессора автоматически снижаются, когда компьютер простаивает или недостаточно загружен. Это позволяет снизить энергопотребление (увеличить время работы от батарей) и уменьшить тепловыделение. Аналогичная технология применяется и компанией Intel под названием SpeedStep. Вариант технологии PowerNow! для обычных немобильных процессоров называется Cool'n'Quiet.

LongRun — энергосберегающая технология для микропроцессоров, разработанная компанией Transmeta и впервые использована в 2000 году. LongRun2 является усовершенствованной версией своего предшественника и впервые появилась в 2003 году.

Технология LongRun была направлена прежде всего на агрессивное снижение тактовой частоты и напряжения, подаваемых на процессор, для уменьшения потребляемой мощности. LongRun2 былл спроектирован по этой же концепции был направлен на качественные улучшения предшественника.

В LongRun2, по сравнению с предшественником, был использован новый подход к динамической настройке пороговых значений напряжения. Динамическая настройка предназначена для остановки утечки из транзисторов микропроцессора, которые не учитывались при производстве чипа.

Cool’n’Quiet — технология понижения скорости и энергопотребления центрального процессора, представленная AMD в серии процессоров Athlon 64. Её действие заключается в понижении частоты и напряжения при неполной загруженности ЦП. Цель данной технологии — снизить общее энергопотребление и тепловыделение, позволяя тем самым уменьшить скорость вращения вентилятора, отсюда — название «Cool’n’Quiet».

Данная технология пришла из сферы мобильных процессорных систем на базе AMD, только там она называется «PowerNow!». На данный момент она реализована во всех процессорах — Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon II, Opteron, Phenom, Phenom II.

19. Энергосберегающие технологии компонентов пк

EPU Engine (аббревиатура от Energy Processor/Processing Unit) — программно-аппаратная энергосберегающая технология, разработанная компанией ASUSTeK Computer (ASUS) и предназначенная для регулирования энергоснабжения компонентов персонального компьютера (ПК). EPU Engine присутствует на большинстве материнских плат производства ASUS, начиная с 2008 года, и позволяет динамически регулировать количество электроэнергии, потребляемой компонентами персонального компьютера.

Есть две версии EPU Engine, которые отличаются на аппаратном и программном уровнях — EPU-4 Engine и EPU-6 Engine. Различие заключается в количестве компонентов ПК, для которых присутствует возможность регулировки энергопотребления. EPU-6 Engine, как указано в названии, поддерживает шесть компонентов: центральный процессор (CPU), чипсет, оперативную память, видеокарту, носитель информации (как правило жёсткий диск), процессорный кулер. EPU-4 Engine поддерживает четыре компонента — CPU, видеокарту, носитель информации и кулер (оперативная память и чипсет не поддерживаются).

На аппаратном уровне EPU Engine представлена микросхемой EPU, которая встроена в материнскую плату и представляет собой ШИМ-контроллер. Данная микросхема динамически регулирует число активных каналов питания центрального процессора (CPU) в зависимости от его нагрузки. Также EPU может изменять частоту системной шины и множители процессора, уменьшая частоту FSB ниже штатной и снижая до минимума множители в моменты низкой загрузки CPU, а также слегка разгоняя процессор при её нарастании. Причём интервалы изменения частот можно изменять, а также можно настроить несколько режимов пониженного энергопотребления или разгона, чтобы потом быстро переключаться между ними. Кроме центрального процессора, микросхема EPU способна изменять режимы питания других компонентов ПК.

На программном уровне EPU Engine представлена утилитой, которая взаимодействует с микросхемой EPU. В настройках утилиты можно указать режимы энергопотребления, их конфигурации. Так, для режимов можно выставить интенсивность снижения напряжения питания того или иного компонента. Ещё одной особенностью является то, что переключаться между режимами энергопотребления можно с помощью дистанционного пульта ASUS TurboV Remote. В утилите ведётся постоянный подсчёт количества сэкономленной при её помощи электроэнергии и количество сокращённых выбросов углекислого газа в атмосферу.

Утилита EPU-4 Engine имеет более ограниченные возможности по сравнению с утилитой EPU-6 Engine. Так, в EPU-6 Engine пользователь имеет пять режимов энергопотребления: четыре конфигурируемых вручную и один автоматический. В EPU-4 Engine присутствуют только три режима: один автоматический и два ручных. Естественно, в EPU-6 Engine регулировке поддаются шесть компонентов ПК, а в EPU-4 Engine только четыре.

При самом энергоэффективном режиме энергопотребления (то есть при самом минимальном режиме энергопотребления) EPU-6 Engine может снизить частоту процессора до 30%, а его напряжение питания — до 40%. Частота оперативной памяти уменьшается на 30-40% от номинальной частоты. Системная шина между процессором и чипсетом может уменьшить частоту до 10-50% в зависимости от модели процессора. Жесткие диски отключаются, вся необходимая для работы информация хранится в оперативной памяти. Если возникает необходимость в информации из жестких дисков, то они переводятся в номинальный режим работы за 3-5 секунд. Видеокарта работает в режиме повышенной экономии энергии, по заявлениям её энергопоотребление снижается на 37% от номинального значения. Процессорный кулер переходит в бесшумный режим.

Впервые технология была представлена на выставке Computex 2008. На выставке ASUS заявила, что 75% времени возможности ПК востребованы лишь частично, но при этом система продолжает потреблять энергию. Технология EPU Engine была разработана для уменьшения энергопотребления ПК в те моменты, когда его возможности не используются на полную мощность. ASUS утверждала, что при помощи EPU Engine удалось повысить КПД системы питания ПК до 96%. Первыми материнскими платами, которые получили EPU Engine, стала серия P5Q.

В начале июля 2010 года ASUS представила новую технологию «Dual Intelligent Processors», которая, согласно анонсу, может мгновенно ускорить ПК на 37% или уменьшить его энергопотребление на 80%. Эта технология на аппаратном уровне реализуется двумя чипами, «TurboV Processing Unit» (TPU) и EPU, которые отвечают за разгон и энергоэффективность соответственно.

20. Энергосберегающие технологии применяемые в ЦОДах

Главная посткризисная тенденция в развитии ЦОДов – переход от экстенсивного наращивания вычислительных мощностей к их оптимизации и увеличению эффективности использования ресурсов. Но в то же время в силу централизации растёт и мощность ЦОДов и серверных. А значит, заметно увеличивается спрос на энергосберегающие технологии. В Европе и Соединённых Штатах уже сейчас стоимость ресурсов, потребляемых ЦОДом в течение нескольких лет, сравнилась со стоимостью всего оборудования: и вскоре таким же будет положение дел и в России.

В этой ситуации решающее значение приобретает эффективное управление электропитанием ЦОДа. Ведь повышение КПД системы всего на несколько процентов приводит к миллионной экономии в масштабах нескольких лет.

При создании нового и модернизации старого серверного хозяйства останавливаются на выборе Blade-систем как на наиболее современном и перспективном решении для стандартизации серверов в организации (ЦОДе).

К преимуществам использования блейд-серверов можно отнести следующие:

• уменьшение занимаемого объема;

• уменьшение энергопотребления и выделяемого тепла;

• уменьшение стоимости и повышение надежности системы питания и охлаждения;

• повышение удобства управления системой;

• высокая масштабируемость;

• высокая гибкость;

• сокращение количества коммутационных проводов.

Блейд-серверы стали предпочтительным и наиболее часто запрашиваемым решением для виртуализации и консолидации серверных приложений.

Современная инженерная инфраструктура ЦОДа с позиции заказчика должна отвечать очень разным и изменяющимся потребностям. Главными качественными характеристиками инфраструктуры, определяющими конкурентные преимущества, являются: модульность, масштабируемость, адаптивность, энергоэффективность, надёжность и управляемость её оборудования.

Для оценки энергоэффективности ЦОДов используется показатель Power Usage Effectiveness (PUE). Он определяется как отношение энергопотребления всего ЦОДа к энергопотреблению его ИТ-оборудования:

PUE = энергопотребление ИТ-оборудования + энергопотребление инфраструктуры / энергопотребление ИТ-оборудования.

Хотя показатель PUE широко распространён для описания того, как ЦОД использует электропитание, нужно осторожно подходить к интерпретации полученных с его помощью результатов. Следует всегда помнить, что PUE наиболее полезен для отслеживания влияния изменений, вносимых в инфраструктуру, и менее полезен для оценки улучшений, происходящих за счёт сокращения энергопотребления ИТ-оборудования ЦОДа, поскольку сокращение энергопотребления оборудования приведёт к увеличению PUE.

Рассмотрим способы повышения эффективности множества ЦОДов, которые созданы много лет назад (20–30 лет назад). Ведь именно их использует большинство предприятий, университетов и госучереждений. Используемые раньше мэйнфреймы и мини-компьютеры, как правило, уступили место множеству серверов и дисковых систем, которые добавлялись год за годом по мере роста потребностей. Энергопотребление таких ЦОДов постоянно росло за счёт добавления нового оборудования. У большинства зрелых (старых) центров значение PUE находится в диапазоне от 3.0 до 5.0. В среднем у современных ЦОДов показатель эффективности приближается к двойке, т.е. на каждый ватт, потребляемый серверами, приходится ещё один ватт, который расходует инженерная инфраструктура.