Výkon byl donedávna nejdůležitější vlastností výpočetní techniky. Rychlejší počítače však už dnes potřebují jen vybrané obory, a tak se stále více do popředí dostává otázka úspor energie. Moderní PC včetně periferií se totiž výrazně projevuje na účtu za elektřinu. Jaké jsou naše možnosti a budoucnost v oblasti procesorů?
Počítače stále více ovlivňují naše životy, rozšiřují se ve firmách i v domácnostech. Zvyšující výkon však je často vykoupen i zvyšujícími energetickými nároky, čehož si v posledních měsících všímá stále více výrobců. Jaká je budoucnost informačních technologií s ohledem na úspory energie? Ve spolupráci s časopisem Connect vám představíme v podrobném seriálu „zelenou“ budoucnost jednotlivých komponent a součástí PC.
Vraťme se do roku 1981, kdy přišel první počítač typu PC (IBM 5150 Personal Computer) na svět. Jeho napájecí zdroj měl 63 W, pak se ale začala spotřeba počítačů zvyšovat. Dnes se výrobci, majitelé i recenzenti předhánějí ve výkonu (či spíše příkonu). Dokonce se objevují počítače se zdrojem nad 1 000 W. To je trend, který je nutné rychle změnit! Podíváme se na jednotlivé části, které se holedbají příznivým vlivem na úsporu energie, potažmo na ekologii.
Reklama„V roce 1981 měl napájecí zdroj počítače příkon 63 W. Dnes se už mnohdy setkáváme s 1000W zdroji!“
První a často diskutovanou součástkou je mikroprocesor. U procesorů se udávala maximální produkce tepla, ty ale začaly produkovat tolik tepla, že se přehřívaly. Proto se vnitřní frekvence začala volit nejen s ohledem na rychlost samotného čipu, ale také v závislosti na množství tepla, které procesor může vytvořit. Procesor se také dokázal uspat či jinak jednoduše uspořit nějakou energii, což dříve nebylo možné a čehož se docílilo minimálně pomocí stavu „idle“. Dosavadní metodika pak přestala účinkovat. A tak prostá wattáž neznačí automaticky příkon a právě spotřebovávanou energii, ta je ve skutečnosti většinou nižší.
Zaklínadlo TDP
Objevila se zkratka TDP (Thermal Design Power), tj. maximální množství tepla pro dané podmínky, včetně způsobu chlazení. Dnes je měření pomocí TDP nejčastější. Například 2,8GHz procesor Intel Pentium 4 dokázal vyprodukovat maximálně 85 wattů, ovšem chlazení bylo připraveno na maximálně 68,4 W. Společnost VIA Technologies v polovině září 2006 představila procesor C7-D se spotřebou TDP pouhých 20 W a spolu s ním test zvaný TreeMark. Celá myšlenka TreeMarku je založená na spotřebě elektrické energie a přepočtu na ekvivalent množství vypuštěného CO2 při jeho výrobě.
Energie zdražují. Kde můžete ušetřit? |
– Tipy do domácnosti– Jezděte s nízkou spotřebou– Kalkulačka: Kolik ušetříte s úspornými žárovkami?– Pohotovostní režim – pozor na něj!– Úspory v kuchyni |
Základem je 0,501 kg CO2 na 1 kWh elektrické energie. K tomuto koeficientu se připojuje skutečný příkon v praktickém nasazení, které bylo vypočteno na 36,8 % TDP (poprvé, co není brána wattáž jako wattáž). Výsledkem je počet stromů, které jsou zapotřebí pro likvidaci CO2 vyprodukovaného při výrobě elektřiny.
Další metodou je procesor provozovat tak, aby i při maximálním výpočetním výkonu spotřeboval minimum energie. Příkladem je jen 500MHz procesor VIA Eden ULV. Ten si řekne jen o pouhý 1 W. Procesor C7-D má jen 20 W při metodice TDP. Pokud se vezme reálné nasazení, klesá spotřeba na 36,8 % TDP, což činí 7,36 W. A protože toto číslo je menší, vypadá to, že jde o úplně jiný, a hlavně ještě daleko úspornější procesor. Při tom je to stále totéž, jen měníme úhel pohledu. Pro běžného kupujícího se spíš matou pojmy a dojmy.
Podobný postup je také používán firmou AMD pro nové čtyřjádrové procesory (kódové jméno „Barcelona“). Výrobce přináší novou hodnotu zvanou ACP (Average CPU Power, průměrný výkon procesoru). Problém nastane, jestliže bude zákazník porovnávat procesory měřené v TDP s procesory měřenými pomocí ACP, což nastane právě v bitvě největších konkurentů, tj. Intelu s AMD. Kromě AMD totiž nikdo ACP doposud nepoužívá! AMD uvádí následující přepočty ACP: TDP 120 W = ACP 105 W (Quad-Core AMD Opteron SE) TDP 95 W = ACP 75 W (Quad-Core AMD Opteron) TDP 68 W = ACP 55 W (Quad-Core AMD Opteron HE).
Oba dva příklady nové metodiky měření (AMD či VIA) jsou zajímavé a stojí za zamyšlení. Doposud však ostatní výrobci procesorů na tuto výzvu nereagují. Prozatím to tedy vypadá jako plácnutí do vody.
Kdo nepracuje, ať nejí
Ještě před dvěma lety se zdálo, že procesory při stále se zvyšující konzumaci energie překračují pomyslnou laťku spotřební únosnosti. Došlo však k tolika inovacím, že tento názor neobstál. Procesory se svou produkcí tepla dotkly 130 nebo 150 W podle kategorie, přišla však nová jádra a spotřeba nabrala jiný směr.
Úsporný režim je pro mobilní použití obvyklý, ale začal se stěhovat i do ostatních míst. Základní myšlenkou je snížit spotřebu procesorů, které produkují malou či žádnou činnost. Snižuje se tedy vnitřní frekvence a napájecí napětí. Pokud nějaké jádro nepracuje vůbec, tak se zpomaluje nebo uspí. Další metodou je zmenšování využívané cache paměti.
Úsporné technologie z notebooků se prosazují i na stacionárních PC
Výrobci tak tvoří technologie s různými názvy a různými praktikami, ale se stejným cílem. Příkladem budiž AMD Cool‘n‘Quiet, Enhanced AMD PowerNow!, Intel Enhanced Speedstep (EIST), Enhanced Intel Speedstep Technology (Enhanced EIST), VIA Enhanced PowerSaver apod.
Více jader procesoru = více úspory?
Významným krokem byl přechod od jediného jádra ke dvou- a vícejádrovým procesorům. Jejich celková efektivita je poté vyšší. Intel uvádí příklad s jediným jádrem. Jestliže zvýšíme jeho frekvenci o 20 %, zvýší se jeho výpočetní výkon o 13 %, zatímco tepelný výkon o 73 %. Jestliže snížíme frekvenci o stejný díl (také o 20 %),
sníží se výpočetní výkon jen o 13 %, ale spotřeba klesne o 49 %. Tento počítačový výkon je tedy daleko efektivnější.
Když přidáme k tomuto podtaktovanému jádru ještě jedno, budou mít obě jádra dohromady o 73 % vyšší výpočetní výkon než jediné jádro a spotřeba stoupne o 2 %. AMD nabízí podobný příklad, jen místo změny frekvence o 20 % používá 16 % a místo přechodu z jednoho jádra na dvě ukazuje přechod ze dvou jader na čtyři. Zvyšující se počet jader, to je tedy trend, jak zvýšit výpočetní výkon při zachování spotřeby.
Zajímavé odkazy |
|
Každé jádro je vlastně samostatná jednotka, takže se k různým jádrům stejného procesoru můžeme chovat různě. Příkladem z poslední doby je AMD K10 „Barcelona“, kde jsou čtyři jádra a kde frekvenci každého jádra lze řídit zvlášť (na rozdíl od předchůdců). Při čtyřech jádrech to může být velmi zajímavé. Že stoupající počet jader není pro všechny, vědí uživatelé hlavně starších programů.
Přestože výpočetní výkon stoupá (spolu s počtem jader), jejich aplikace nereagují. Právě pro ně však existuje lék. Zajímavou libůstkou je technologie EDAT (Enhanced Dynamic Acceleration Technology) z procesorů Intel „Penryn“. Klíčovým údajem je TDP procesoru a kombinace s více jádry. Některé programy si zkrátka nerozumějí s více jádry a neustále trápí jádro jediné. Proto se díky nečinnosti a EIST uspí ostatní jádra, která jsou v tu chvíli zbytečná. Tepelný výkon procesoru tak klesne. A to je přesně to, na co EDAT čeká. Jediné zbývající jádro může mírně přetaktovat, ale bez toho, aby se překročil TDP procesoru. Ten se tudíž nepřehřeje, ani se nesníží jeho životnost. Spuštěná aplikace má díky tomu vyšší výkon.
Existuje mnoho cest, ale jen jeden cíl. Původně mobilní technologie pro notebookové procesory se rozšířily do stolních počítačů i největších serverů. Výsadní pozice hlučných energeticky náročných větráků procesorů tak začíná být ohrožena. Konečně!
Seriál o úsporách v oblasti IT |
– Procesory a potenciální úspory– Paměti RAM a čipsety– Pevné disky a další úložiště dat– Chladiče, napájecí zdroje atp. |
Článek původně vyšel v časopisu Connect. Aktuální lednové číslo Connectu vplouvá do nového roku na on-line vlně: Aby vás tsunami Web 2.0 nespláchla, poradíme, jak vybudovat moderní firemní web či e-shop a detailně prozkoumáme nabídky webových služeb Microsoftu a Googlu. V sekci Sítě a komunikace vybereme ideální podnikové připojení k internetu, otestujeme tři desktopová PC, server od Lenova, robustní přepínač od HP Procurve či 3G router. V Systémech proklepneme OpenOffice 3, Groupware Kerio Mail Server 6.6, v Bezpečnosti pak VPN firewall, zařízení UTM nebo bezpečnostní bránu Astaro Security Gateway 220. Více na stránkách časopisu.
