Управление питанием — это функция некоторых электроприборов, особенно копировальных аппаратов , компьютеров , компьютерных ЦП , компьютерных графических процессоров и компьютерных периферийных устройств , таких как мониторы и принтеры , которая отключает питание или переключает систему в состояние низкого энергопотребления при бездействии. В вычислительной технике это известно как управление питанием ПК и построено на основе стандарта ACPI, который заменил APM . Все современные компьютеры поддерживают ACPI.
Управление питанием ПК для компьютерных систем желательно по многим причинам, в частности:
Более низкое энергопотребление также означает меньшее рассеивание тепла , что повышает стабильность системы, а также меньшее использование энергии, что экономит деньги и снижает воздействие на окружающую среду.
Управление питанием микропроцессоров может осуществляться как на уровне всего процессора, так и на уровне отдельных его компонентов, таких как кэш-память и основная память.
С помощью динамического масштабирования напряжения и динамического масштабирования частоты напряжение ядра ЦП , тактовая частота или и то, и другое можно изменить, чтобы снизить энергопотребление ценой потенциально более низкой производительности. Иногда это делается в реальном времени, чтобы оптимизировать компромисс между мощностью и производительностью.
Примеры:
Кроме того, процессоры могут выборочно отключать внутренние цепи ( power gating ). Например:
Технология Intel VRT разделила чип на секцию 3,3 VI/O и секцию ядра 2,9 В. Более низкое напряжение ядра снижает энергопотребление.
Архитектура ARM big.LITTLE позволяет переносить процессы между более быстрыми ядрами «big» и более энергоэффективными ядрами «LITTLE».
Когда компьютерная система переходит в спящий режим, она сохраняет содержимое оперативной памяти на диск и выключает машину. При запуске она перезагружает данные. Это позволяет полностью выключить систему в режиме гибернации. Для этого требуется разместить на жестком диске файл размером с установленную оперативную память, что может занять место даже не в спящем режиме. Режим гибернации включен по умолчанию в некоторых версиях Windows и может быть отключен для освобождения дискового пространства.
Графические процессоры ( GPU ) используются вместе с CPU для ускорения вычислений в различных областях, вращающихся вокруг научных , аналитических , инженерных , потребительских и корпоративных приложений . [4] Все это имеет некоторые недостатки, высокая вычислительная мощность GPU достигается за счет высокого рассеивания мощности . Было проведено много исследований по проблеме рассеивания мощности GPU, и было предложено много методов для решения этой проблемы. Динамическое масштабирование напряжения / динамическое масштабирование частоты (DVFS) и стробирование тактовой частоты являются двумя широко используемыми методами для снижения динамической мощности в GPU.
Эксперименты показывают, что обычная политика процессора DVFS может обеспечить снижение энергопотребления встроенных графических процессоров с разумным снижением производительности. [5] Также изучаются новые направления для проектирования эффективных планировщиков DVFS для гетерогенных систем. [6] Представлена гетерогенная архитектура CPU-GPU, GreenGPU [7] , которая использует DVFS синхронизированным образом как для GPU, так и для CPU. GreenGPU реализован с использованием фреймворка CUDA на реальном физическом испытательном стенде с графическими процессорами Nvidia GeForce и процессорами AMD Phenom II. Экспериментально показано, что GreenGPU достигает средней экономии энергии 21,04% и превосходит несколько хорошо спроектированных базовых показателей. Для основных графических процессоров, которые широко используются во всех видах коммерческих и персональных приложений, существует несколько методов DVFS, встроенных только в графические процессоры, AMD PowerTune и AMD ZeroCore Power являются двумя технологиями динамического масштабирования частоты для графических карт AMD . Практические испытания показали, что разгон GeForce GTX 480 позволяет снизить энергопотребление на 28%, при этом производительность снижается 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] Power gating — это широко используемый метод схемы для устранения утечки путем отключения напряжения питания неиспользуемых цепей. Power gating влечет за собой накладные расходы энергии; поэтому неиспользуемые цепи должны оставаться в режиме ожидания достаточно долго, чтобы компенсировать эти накладные расходы. Новая микроархитектурная техника [10] для кэшей времени выполнения GPU с управлением мощностью экономит энергию утечки. На основе экспериментов с 16 различными рабочими нагрузками GPU средняя экономия энергии, достигаемая предлагаемой техникой, составляет 54%. Шейдеры являются наиболее энергоемким компонентом GPU, предиктивная техника отключения шейдеров [11] позволяет сократить утечку до 46% на процессорах шейдеров. Техника предиктивного отключения шейдеров использует изменение рабочей нагрузки между кадрами для устранения утечки в кластерах шейдеров. Другая техника, называемая Deferred Geometry Pipeline, стремится минимизировать утечку в геометрических блоках с фиксированной функцией , используя дисбаланс между геометрией и вычислением фрагментов в пакетах, что устраняет до 57% утечки в геометрических блоках с фиксированной функцией. Простой метод тайм-аута может быть применен к нешейдерным исполнительным блокам, что устраняет в среднем 83,3% утечки в нешейдерных исполнительных блоках. Все три вышеперечисленных метода вызывают незначительное снижение производительности, менее 1%. [12]
