Управление питанием — это функция некоторых электроприборов, особенно копиров , компьютеров , компьютерных процессоров , компьютерных графических процессоров и компьютерных периферийных устройств , таких как мониторы и принтеры , которая отключает питание или переключает систему в режим пониженного энергопотребления, когда она неактивна. В вычислительной технике это называется управлением питанием ПК и основано на стандарте ACPI , пришедшем на смену APM . Все последние компьютеры имеют поддержку ACPI.
Управление питанием ПК для компьютерных систем желательно по многим причинам, в частности:
Более низкое энергопотребление также означает более низкое рассеивание тепла , что повышает стабильность системы и меньшее потребление энергии, что экономит деньги и снижает воздействие на окружающую среду.
Управление питанием микропроцессоров может осуществляться как на уровне всего процессора, так и на отдельных компонентах, таких как кэш-память и основная память.
С помощью динамического масштабирования напряжения и динамического масштабирования частоты можно изменить напряжение ядра процессора , тактовую частоту или и то, и другое, чтобы снизить энергопотребление ценой потенциально более низкой производительности. Иногда это делается в реальном времени, чтобы оптимизировать соотношение мощности и производительности.
Примеры:
Кроме того, процессоры могут выборочно отключать внутренние схемы ( Power Gate ). Например:
Технология Intel VRT разделила чип на секцию 3,3В/В и секцию ядра 2,9В. Более низкое напряжение ядра снижает энергопотребление.
Архитектура big.LITTLE ARM позволяет переносить процессы между более быстрыми «большими» ядрами и более энергоэффективными «LITTLE» ядрами.
Когда компьютерная система находится в спящем режиме, она сохраняет содержимое оперативной памяти на диск и выключает компьютер. При запуске он перезагружает данные. Это позволяет полностью отключить систему в режиме гибернации. Для этого необходимо разместить на жестком диске файл размером с установленную оперативную память, что потенциально может занимать место, даже если он не находится в режиме гибернации. Режим гибернации включен по умолчанию в некоторых версиях Windows и его можно отключить, чтобы освободить дисковое пространство.
Графические процессоры ( GPU ) используются вместе с центральным процессором для ускорения вычислений в различных областях, связанных с научными , аналитическими , инженерными , потребительскими и корпоративными приложениями . [4] Все это имеет некоторые недостатки: высокая вычислительная мощность графических процессоров достигается за счет высокого рассеивания мощности . Было проведено много исследований по проблеме рассеивания мощности графических процессоров, и было предложено множество методов для решения этой проблемы. Динамическое масштабирование напряжения / динамическое масштабирование частоты (DVFS) и стробирование тактовой частоты — два часто используемых метода снижения динамической мощности графических процессоров.
Эксперименты показывают, что традиционная политика процессора DVFS может обеспечить снижение энергопотребления встроенных графических процессоров с разумным снижением производительности. [5] Также изучаются новые направления разработки эффективных планировщиков DVFS для гетерогенных систем. [6] Представлена гетерогенная архитектура CPU-GPU GreenGPU [7] , в которой синхронизировано используется DVFS как для графического процессора, так и для центрального процессора. GreenGPU реализован с использованием платформы CUDA на реальном физическом испытательном стенде с графическими процессорами Nvidia GeForce и процессорами AMD Phenom II. Экспериментально показано, что GreenGPU обеспечивает среднюю экономию энергии 21,04% и превосходит несколько хорошо продуманных базовых показателей. Для основных графических процессоров, которые широко используются во всех видах коммерческих и личных приложений, существует несколько технологий DVFS, встроенных только в графические процессоры: AMD PowerTune и AMD ZeroCore Power — две технологии динамического масштабирования частоты для графических карт AMD . Практические тесты показали, что повторная тактовая частота GeForce GTX 480 позволяет снизить энергопотребление на 28%, снижая при этом производительность всего на 1% для данной задачи. [8]
Было проведено много исследований по динамическому снижению мощности с использованием методов DVFS. Однако по мере того, как технологии продолжают сокращаться, мощность утечки станет доминирующим фактором. [9] Затвор мощности — это широко используемый метод устранения утечки путем отключения напряжения питания неиспользуемых цепей. Энергетические ворота влекут за собой накладные расходы на электроэнергию; следовательно, неиспользуемые каналы должны оставаться в режиме ожидания достаточно долго, чтобы компенсировать эти накладные расходы. Новый микроархитектурный метод [10] для кэшей с энергорегулированием графических процессоров во время выполнения экономит энергию утечки. На основе экспериментов с 16 различными рабочими нагрузками графического процессора средняя экономия энергии, достигнутая с помощью предложенного метода, составляет 54%. Шейдеры являются наиболее энергоемким компонентом графического процессора. Технология интеллектуального отключения шейдеров [11] обеспечивает снижение утечек на шейдерных процессорах до 46%. Технология Predictive Shader Shutdown использует изменение рабочей нагрузки в разных кадрах для устранения утечек в кластерах шейдеров. Другой метод, называемый «Конвейер отложенной геометрии», направлен на минимизацию утечек в модулях геометрии с фиксированной функцией за счет использования дисбаланса между вычислением геометрии и фрагментов между пакетами, что устраняет до 57% утечек в модулях геометрии с фиксированной функцией. К исполнительным блокам без шейдеров можно применить простой метод ограничения мощности по тайм-ауту, который устраняет в среднем 83,3% утечек в исполнительных блоках без шейдеров. Все три метода, указанные выше, приводят к незначительному снижению производительности, менее 1%. [12]
