Nowe i ulepszone prawo Moore'a

Naukowcy po raz pierwszy wykazali, że wydajność energetyczna komputerów podwaja się mniej więcej co 18 miesięcy.

Głodny władzy: Pierwszy komputer ogólnego przeznaczenia, ENIAC 1, mógł wykonać kilkaset obliczeń na sekundę.

Wniosek, poparty danymi z sześciu dekad, odzwierciedla prawo Moore'a, obserwację założyciela Intela Gordona Moore'a, że ​​moc obliczeniowa komputera podwaja się co 18 miesięcy. Ale trend zużycia energii może mieć nawet większe znaczenie niż prawo Moore'a, ponieważ urządzenia zasilane bateryjnie – telefony, tablety i czujniki – rozprzestrzeniają się.

Chodzi o to, że przy stałym obciążeniu obliczeniowym ilość potrzebnej baterii będzie spadać dwukrotnie co półtora roku, mówi Jonathan Koomey , profesor konsultant inżynierii lądowej i środowiskowej na Uniwersytecie Stanforda i główny autor badania. Możliwych staje się więcej mobilnych zastosowań obliczeniowych i wykrywających, mówi Koomey, ponieważ wydajność energetyczna stale się poprawia.

Badania, prowadzone we współpracy z Intelem i Microsoftem, dotyczyły szczytowego poboru mocy elektronicznych urządzeń obliczeniowych od czasu budowy Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC) w 1946 roku. dla armii amerykańskiej i mógł wykonać kilkaset obliczeń na sekundę. Używał lamp próżniowych zamiast tranzystorów, zajmował 1800 stóp kwadratowych i zużywał 150 kilowatów energii.

Jeszcze przed pojawieniem się dyskretnych tranzystorów, mówi Koomey, wydajność energetyczna podwajała się co 18 miesięcy. To podstawowa cecha technologii informacyjnej, która wykorzystuje elektrony do przełączania, mówi. To nie tylko funkcja komponentów na chipie.

Koomey mówi, że tego rodzaju względy inżynieryjne, które mają na celu poprawę wydajności komputera — między innymi zmniejszenie rozmiaru komponentów, pojemności i czasu komunikacji między nimi — również poprawiają wydajność energetyczną. Nowe badanie, którego współautorami byli Stephen Berard z Microsoft, Marla Sanchez z Carnegie Mellon University i Henry Wong z Intela, zostały opublikowane w lipcowo-wrześniowym numerze Roczniki historii informatyki IEEE .

W lipcu Koomey opublikował raport, który wykazał, między innymi, że energia elektryczna wykorzystywana w centrach danych na całym świecie wzrosła o około 56 procent w latach 2005-2010 — znacznie mniej niż podwojenie, które zaobserwowano w latach 2000-2005.

Chociaż lepsza efektywność energetyczna odegrała rolę w tej zmianie, całkowita energia elektryczna zużywana w centrach danych była niższa niż prognozowano na 2010 r., po części dlatego, że zainstalowano mniej nowych serwerów niż oczekiwano dzięki technologiom takim jak wirtualizacja, które umożliwiły istniejącym systemom uruchamianie większej liczby programów równocześnie. Koomey zauważa, że ​​komputery w centrach danych rzadko działają z mocą szczytową. W rzeczywistości większość komputerów jest strasznie niewykorzystana, mówi.

Świat technologii informatycznych stopniowo przenosi swoją uwagę z możliwości obliczeniowych na lepszą wydajność energetyczną, zwłaszcza gdy ludzie przyzwyczajają się do korzystania ze smartfonów, laptopów, tabletów i innych urządzeń zasilanych bateryjnie.

Od czasu wprowadzenia mikroarchitektury Intel Core w 2006 r. firma doświadczyła radykalnej zmiany w zakresie koncentracji na zużyciu energii, mówi Lorie Wigle, dyrektor generalny programu ekotechnologii w firmie Intel. Historycznie skupialiśmy się na wydajności i żywotności baterii, a coraz częściej widzimy, że te dwie rzeczy łączą się ze sobą, mówi.

Wszyscy znają prawo Moore'a i niezwykłą poprawę mocy komputerów, co jest oczywiście ważne, mówi Erik Brynjolfsson, profesor Sloan School of Management na MIT. Ale ludzie zwracają większą uwagę na żywotność baterii swoich urządzeń elektronicznych, a także na szybkość, z jaką mogą działać. Myślę, że ten wymiar coraz bardziej liczy się dla konsumentów – mówi Brynjolfsson. I w pewnym sensie „prawo Koomeya”, ten trend zużycia energii, zaczyna przyćmiewać prawo Moore'a dotyczące tego, co ma znaczenie dla konsumentów w wielu zastosowaniach.

Dla Koomeya najciekawszym aspektem trendu jest myślenie o możliwościach obliczeniowych. Teoretyczne granice są wciąż tak odległe, mówi. W 1985 roku fizyk Richard Feynman przeanalizował zapotrzebowanie na energię elektryczną dla komputerów i oszacował, że wydajność może teoretycznie wzrosnąć o współczynnik 100 miliardów, zanim osiągnie limit, z wyłączeniem nowych technologii, takich jak obliczenia kwantowe. Od tego czasu poprawa wydajności wyniosła około 40 000. Jest tak daleko do zrobienia, mówi Koomey. Ogranicza to tylko nasz spryt, a nie fizyka.

ukryć