Dotychczas prace nad energooszczędnością komputerów koncentrowały się na
sprzęcie. Jednakże sprzęt – jak pokazuje nowy projekt UE – to tylko
element układanki i to prawdopodobnie ten najmniejszy. Nawet przy
energooszczędnym sprzęcie spory potencjał na zaoszczędzenie energii jest
marnowany z powodu obciążeń nakładanych na sprzęt przez niewydajne
oprogramowanie.
Partnerzy projektu
ENTRA,
który będzie realizowany do września 2015 r., stworzyli eksperymentalny
prototyp oprogramowania opartego na semantyce programowania, które
informuje programistę, ile energii będzie zużywać aplikacja w wyniku
pisanego przez niego kodu. Narzędzie ENTRA pracuje równolegle z
programem i na podstawie analizy kodu oraz modelowania energetycznego
pokazuje, ile dany kod będzie kosztować komputer pod względem zużycia
energii oraz jaki będzie wpływ określonych decyzji programistycznych na
to zużycie.
„Można to porównać z wydajnością paliwa w samochodzie” – mówi koordynator ENTRA
profesor John Gallagher z
Uniwersytetu w Roskilde,
Dania. „Wydaje się nam, że to cecha samego auta. Kupujemy samochód,
który ma zużywać na przykład 8 litrów na 100 km, ale zużycie zależy
przecież od sposobu prowadzenia. To samo dotyczy komputera. Sądzimy, że
zużycie energii uzależnione jest od sprzętu, ale większy potencjał na
oszczędzanie energii zdaje się tkwić w oprogramowaniu na tym samym
sprzęcie, więc lepiej włożyć więcej wysiłku w oprogramowanie niż w
energooszczędny sprzęt. Tutaj właśnie do akcji wkracza projekt ENTRA”.
ZUŻYCIE ENERGII WIDOCZNE DLA PROGRAMISTY
Partnerzy projektu ENTRA koncentrują się na efektywności
energetycznej jako celu projektowania oraz na umożliwieniu firmom IT
szybszego wprowadzania na rynek wydajnych energetycznie produktów.
Narzędzie ENTRA pokazuje zużycie energii w watach (pobór energii) lub w
formie absolutnego zużycia energii (ilość energii potrzebna do wykonania
zadania) w zależności do szybkości procesora (GHz). Zamiast czekać, aż
program zostanie zainstalowany i uruchomiony na komputerze, i dopiero
wtedy mierzyć jego zapotrzebowanie na energię (kiedy zazwyczaj i tak już
jest za późno, by cokolwiek w tej kwestii zaradzić), programista widzi
od razu prognozowane zużycie energii na podstawie kodu.
Zużycie energii w komputerach staje się coraz poważniejszym
problemem zarówno z punktu widzenia ochrony środowiska i śladu
węglowego, jak i z praktycznego punktu widzenia w kontekście
zapotrzebowania na dłuższą pracę baterii. Znaczący rozwój przetwarzania w
chmurze w ciągu ostatniej dekady powoduje, że serwerownie stają się
potężnymi odbiorcami energii. Energia potrzebna jest nie tylko do
schładzania, ale także do przetwarzania i przesyłania danych. Podejście
oferowane przez projekt ENTRA może pomóc zarówno przy programowaniu, jak
i przy organizowaniu zadań w sposób minimalizujący zapotrzebowanie na
energię.
ZNACZĄCE WYDŁUŻENIE PRACY BATERII W SMARTFONIE
Wraz z geometrycznym przyrostem zapotrzebowania na moc obliczeniową
zwiększy się zapotrzebowanie na energooszczędne programy, tak aby coraz
mniejsze baterie wymagały coraz rzadszego ładowania.
Z myślą o tych właśnie wyzwaniach, prototyp ENTRA jest testowany na
trzech, zwykle najbardziej energochłonnych funkcjach: przetwarzanie
dźwięku w czasie rzeczywistym, sterowanie robotami i silnikami oraz
sieciowanie w czasie rzeczywistym. Definiujące je oprogramowanie
uruchamiane jest na sprzęcie spółki
XMOS
z Bristolu, Zjednoczone Królestwo, specjalizującej się w
półprzewodnikach, która produkuje na potrzeby branży motoryzacyjnej,
komputerowej i gier wideo. Naukowcy uczestniczący w projekcie wnioskują
na podstawie tych studiów przypadku, że oszczędność energii może sięgnąć
co najmniej 20-50 procent, np. dzięki kompaktowaniu programów i
optymalizacji czasu wykonywania operacji w celu umożliwienia pracy
procesora przy niższych częstotliwościach.
Firma XMOS planuje dodać do swojego łańcucha narzędziowego
komponenty ENTRA służące do optymalizacji energetycznej. Osiągnięcia
projektu ENTRA są także prezentowane międzynarodowym liderom na rynku,
jak ARM czy ST Microelectronics, a także światowej klasy specjalistom w
energooszczędnej informatyce, na warsztatach EACO (Energy Aware
COmputing).
Jak twierdzi prof. Gallagher, skalowanie wyników projektu ENTRA do
poziomu systemu jest wykonalne. „Całe podejście jest niezależne od
jakiejkolwiek platformy sprzętowej czy dziedziny zastosowań w tym
sensie, że bazuje tylko na semantyce języka programowania i ogólnym
modelu energetycznym. Dlatego można zastosować te same techniki do
wysokowydajnych systemów komputerowych” – podkreśla profesor.
Projekt ENTRA, w którym udział bierze 4 partnerów z Danii, Hiszpanii
i Zjednoczonego Królestwa, rozpoczął się w październiku 2012 r. i
potrwa do 30 września 2015 r. Dofinansowanie projektu z budżetu 7PR
wynosi 2,1 mln EUR.
Link do strony internetowej projektu
poleca:
