Managed hosting door True
Deze opinie is van een externe deskundige. De inhoud vertegenwoordigt dus niet noodzakelijk het gedachtegoed van de redactie.

Energiezuinig systeem niet altijd de mindere

 

Expert

Chris de Gier
Senior Manager Benelux, Advanced Micro Devices (AMD). Expert van voor het topic .

Er wordt vaak gezegd dat techniek het compromis is tussen droom en realiteit. En inderdaad: een systeembouwer moet altijd rekening houden met de balans tussen krachtige prestaties, weinig stroomverbruik, voldoende koeling en een licht gewicht.

Nog niet zo heel lang geleden was een computer met weinig kracht ook een computer die niet zo heel veel kon. Dat is niet meer zo. De industrie richt zich op mobiel, op zuinig stroomverbruik en op een optimale vormfactor. Dat betekent dat we een oude aanname misschien moeten gaan herzien.

Bij de ontwikkeling van de nieuwe systemen is een aantal oude aannames flink aangepast, iets wat heeft geleid tot een nieuw tijdperk van energiezuinige computers. Recente ontwikkelingen laten wat dat betreft een aantal interessante verbeteringen zien, net op tijd voor de enorme vraag naar energie die de explosie van mobiele apparaten en het opkomende ‘internet of things’ met zich mee gaan brengen.

We zijn hier getuige van een reactie op de groeiende vraag naar stroom en op overbelaste energieleveranciers. In de toekomst van onze computers staat de enorme groei van apparaten en informatie tegenover stijgende energiekosten en tegenover een infrastructuur die nu al overbelast is. Een groot deel van de oplossing bestaat uit het zuiniger maken van onze apparaten, met dezelfde snelheid als de ontwikkeling van de microprocessor voor pc’s in de afgelopen dertig jaar.

Holistische aanpak

Moderne mobiele technologieën maken gebruik van technologische innovaties, waarbij men steeds meer rekenkracht kwijt kan in steeds kleinere apparaten. De batterij gaat langer mee, het gewicht wordt lager, er wordt minder warmte geproduceerd en lawaaierige ventilatoren worden vrijwel overbodig. Veel winst op het gebied van stroomverbruik wordt geboekt doordat men afstapt van het oude pc-model waarbij gold: 'hoe groter, hoe beter'. In de plaats daarvan komt een nieuwe, holistische aanpak die het energiebeheer verspreidt over het hele systeem. Deze nieuwe aanpak heeft geleid tot beter geïntegreerde systemen, tot meer processorinnovatie en tot beter energiebeheer in de sluimerstand.

Een voorbeeld van die systeemintegratie is de heterogene systeemarchitectuur (hsa), die de cpu en de gpu combineert op één stukje silicium, dat vaak de accelerated processing unit of apu wordt genoemd. Dit zorgt doorgaans voor minder energieverbruik, omdat de stroomslurpende interfaces tussen de chips worden weggehaald en de stroom met behulp van on-chip-managementtools op efficiënte wijze kan worden toegewezen aan de diverse geïntegreerde componenten, zodat het stroomverbruik lager komt te liggen.

Hsa-apparaten zorgen voor efficiënter processorgebruik, doordat de workloads naar de processor worden gestuurd die daar het meest geschikt voor is. Zo worden de prestaties overal beter: bij gewone kantoortoepassingen, bij het opkomende ‘visual computing’ en bij natural user interfaces. Kortom: hsa-apparaten zijn bedoeld om betere prestaties te leveren met minder stroom.

Een nieuw en veelbelovend aspect van het energiebeheer richt zich op slaap- en sluimerstanden. Dit is vooral nuttig voor mobiele apparaten, omdat deze steeds korte tijd optimaal moeten presteren, en vervolgens weer heel lang niet worden gebruikt, omdat de gebruiker een antwoord afwacht of een resultaat later bekijkt. Het is nu zaak om een systeem te bouwen waarbij de slaapstand zo weinig mogelijk stroom verbruikt en waarbij het apparaat zo snel mogelijk in die slaapstand terecht komt. De chips moeten flexibel geconfigureerd kunnen worden, zodat er een altijd een configuratie met een laag stroomverbruik mogelijk is, waar het systeem snel op kan overschakelen. 

Met deze innovaties is de energie-efficiëntie niet langer meer de verhouding tussen de topprestaties en het hoogste rekenvermogen (bijvoorbeeld de peak-use efficiency), maar veel eerder tussen de topprestaties en het gemiddelde rekenvermogen. De prestaties zijn steeds van korte duur, zodat de gebruiker snel zijn antwoord krijgt, terwijl het stroomverbruik in de tussentijd dankzij de eerder genoemde, extreem zuinige sluimerstand, veel lager ligt. 

Deze vorm van efficiëntie heet ‘energie-efficiëntie bij gemiddeld gebruik’ en ontwikkelt zich nu in een veel hoger tempo dan de efficiëntie bij intensief gebruik. Dit komt door de innovaties in architecturen én in energiebeheer.

De beste prestaties per watt

Rekenkracht wordt doorgaans gemeten met standaardwaarden in de branche, zoals flops, mips en andere populaire benchmarks. Het meten van de stroomefficiëntie kan lastiger zijn, omdat het doel hiervan continu verandert. Het systeem moet immers continu verschillende workloads verwerken.

De ‘prestaties per watt’ geven de rekenkracht weer per watt die een apparaat verbruikt. Zoals we hebben gezien, richt geavanceerd stroombeheer zich eerder op efficiënt stroomverbruik in de sluimerstand dan in de korte perioden van intensief gebruik. Deze maatstaf wordt nu vaak gebruikt om te bepalen hoe zuinig multifunctionele platforms zijn, bijvoorbeeld mobiele telefoons, tablets, laptops en embedded apparaten.

De uitdaging zit hem in het omkeren van de ‘powergerichte’ mentaliteit die de computerwereld de afgelopen dertig jaar heeft gehad, en in het ontwerpen van next-generation-apparaten met een optimaal ‘prestatieniveau per watt’. Een uitdaging die hier nauw mee verbonden is, is het vinden van de beste benchmark om het gemiddelde energieverbruik van moderne mobiele apparaten te bepalen.

Krachtige prestaties én een hoog stroomverbruik zijn voor veel apparaten niet langer meer mogelijk. Dit geldt vooral voor de miljarden nieuwe apparaten die samen het internet of things (IoT) gaan vormen. Gebruikers zullen echter ook geen apparaten accepteren die weliswaar weinig stroom verbruiken, maar ook weinig prestaties leveren. Dit is een stevige uitdaging voor ontwerpers.

Internationale verplichting

De processoren in veel moderne apparaten zijn ongeveer tien keer zo zuinig als die van nog maar zes jaar geleden, en in 2020 zal de gemiddelde energie-efficiëntie van de beste systemen naar verwachting nog eens 25 keer zo groot zijn. Dit is goed nieuws voor computergebruikers, voor de computerbranche en voor de planeet.

Voor het einde van dit decennium worden er miljarden apparaten verwacht die allemaal met elkaar verbonden zijn. Al die apparaten hebben allemaal stroom nodig via een zwaar belast internationaal stroomnetwerk. De komende jaren zullen zuinige ontwerpen dus de hoogste prioriteit gaan krijgen. Gelukkig leveren apu-microprocessoren, soc-integratie, intelligent stroombeheer en intelligente rekenkracht via next-generation heterogeneous computing allemaal een bijdrage aan het oplossen van deze internationale energiekwestie.

De toekomst van computers hoeft geen compromis te zijn. Innovatieve ontwerpers werken aan apparaten die krachtig presteren én weinig stroom verbruiken. De toekomst lonkt voor innovaties die de prestaties verhogen en tegelijkertijd de energie-efficiëntie verbeteren. 

Dit artikel is afkomstig van Computable.nl (https://www.computable.nl/artikel/5182666). © Jaarbeurs IT Media.

?


Lees meer over


 
Vacatures

Stuur door

Stuur dit artikel door

Je naam ontbreekt
Je e-mailadres ontbreekt
De naam van de ontvanger ontbreekt
Het e-mailadres van de ontvanger ontbreekt

×
×