Сохраняя энергию, экономим деньги

В современном компьютерном процессоре большая часть энергии, необходимой для обеспечения его функционирования, расходуется впустую. Группа исследователей из Западного резервного университета Кейза разработала новаторскую технологию под названием «мелкоструктурное пропускание энергии», которая позволяет сэкономить электричество и деньги различными способами: благодаря ей затрачивается меньше энергии и производится меньше теплоты.

«Уменьшение энергозатрат приводит к сокращению объемов теплоты, а это значит, что потребуется меньше усилий на охлаждение, - объясняет Сваруп Бхуния, профессор электрической инженерии и компьютерных наук и автор исследования. – Это устраняет необходимость в большом вентиляторе для охлаждения компьютера и позволяет сэкономить существенные финансовые средства».

Процессоры используются в большом количестве продуктов – от компьютеров до мобильных телефонов. По мнению ученых, расходы на их эксплуатацию могут быть сокращены более чем на треть.

Профессор Бхуния, доктор философии Сомнатх Пол и аспирант Леи Уэнг, чья работа была проспонсирована корпорацией «Intel», представили свою идею на 25-ой международной конференции, посвященной вопросам конструирования больших интегральных схем. На этой конференции, проходившей с 7 по 11 января в городе Хайдарабад (Индия), ученые получили награду за лучший научный труд.

Как объясняет профессор Бхуния, два основных элемента процессора потребляют электроэнергию: внутренние шины данных и устройства памяти. Шины данных осуществляют подсчеты и выполняют контролирующие функции, в то время как устройства памяти отвечают за хранение информации.

Энергетические потери являются неизбежным побочным эффектом работы процессора: вычислительная обработка данных редко требует полной мощности процессора, но, несмотря на это, он потребляет энергию в полную силу. Например, даже когда процессор не выполняет сложение, к компоненту, отвечающему за данную функцию, все равно подается электричество.

Одним из способов предотвратить рассеяние энергии служит так называемое крупноструктурное пропускание энергии, при котором временно отключается питание всего блока, не используемого процессором в данный момент. В предыдущем примере использование технологии крупноструктурного пропускания энергии привело бы к прекращению подачи питания блока, выполняющего сложение.

Несовершенство данной технологии заключается в том, что, как правило, при работе процессора в той или иной степени задействована каждая его часть. Поэтому обнаружение целого блока, не используемого в данный момент, кажется весьма затруднительным.

Идея ученых из Западного резервного университета Кейза заключается в том, что отключаются лишь отдельные элементы частей процессора, которые не задействованы в данный момент. Хотя компонент процессора, отвечающий за сложение, может оперировать очень большими числами, едва ли ему приходится выполнять такие задачи очень часто. Процессор может использовать данный блок постоянно, но элемент, ответственный за сложение больших чисел, может быть отключен большую часть времени.

Устройства памяти работают аналогичным образом. Процессор должен обладать способностью хранить в памяти большие цифры, но в действительности редко выполняет такие функции.

На первый взгляд разница не кажется такой уж значительной, однако если суммировать все показатели, становится очевидной важность применения данной технологии. По подсчетам исследователей, экономия энергии для стандартного процессора в высокопроизводительной системе – как, например, настольном компьютере – может составить до 40%.

Как объясняет Бхуния, технологию мелкоструктурного пропускания энергии нельзя применять в уже существующих процессорах, однако она может быть успешно внедрена при производстве процессоров нового поколения.

Тем не менее, данная методика может использоваться не только для создания компьютеров: мелкоструктурное пропускание энергии также позволяет увеличить время работы смартфонов с 8 до 11 часов.

EnergyDaily, перевод с английского – Наталья Пристром

http://www.energy-daily.com/reports/Saving_power_saving_money_999.html