Способ оценки энергопотребления вычислителя

Способ оценки энергопотребления вычислителя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к способу определения количества потребленной электроэнергии нового разрабатываемого вычислителя.

Известен способ определения количества потребленной электроэнергии компьютера, описанный в патенте RU 2436144 C2, от 10.11.2011. В данном патенте предлагается определять текущее количество потребляемой электроэнергии для перевода компьютера в наиболее оптимальный сберегающий режим. Данный способ направлен на определение потребляемой энергии всего компьютера и не позволяет применять его для новых, разрабатываемых вычислителей компьютера.

Предлагаемое техническое решение направлено на создание способа оценки энергопотребления нового разрабатываемого вычислителя, содержащего вычислительный кластер (процессоры) с новой архитектурой.

Технический результат предлагаемого технического решения - определение энергопотребления вычислителя на стадии его разработки.

Технический результат достигается тем, что способ оценки энергопотребления вычислителя включает:

- запуск прикладного программного обеспечения на вычислителе, имеющего вычислительный кластер со старой процессорной архитектурой;

- выделение профилировщиком в прикладном программном оборудовании наиболее вычислительно-интенсивных участков (ВИУ) выполнения программы, при этом во время каждого ВИУ выполнения программы синхронно замеряют точное энергопотребление вычислительного кластера старой архитектуры и/или узлов, задействованных в ходе расчета;

- определение для каждого ВИУ процессорных инструкций каждого типа;

- запуск этого же прикладного программного обеспечения на симуляторе, симулирующего запуск и работу программного обеспечения на кластере, имеющего новую процессорную архитектуру;

- проведение вычислений в части ВИУ в симуляторе;

- определение при помощи симулятора новой архитектуры для каждого ВИУ точного числа процессорных инструкций каждого типа;

и пропорциональном пересчете энергопотребления старой архитектуры на новую архитектуру, используя соотношение между числом процессорных инструкций, потребовавшейся для выполнения ВИУ на старой и новой архитектуре, вычисляют энергопотребление на новой архитектуре из формулы:

P ( H A ) = ∑ i = 1 K n ( H A ) i ⋅ α i ⋅ p ( C A ) i + ∑ j = K + 1 N n ( H A ) j ⋅ p ( H A ) j

где

P(HA) - оценка общего энергопотребления для новой архитектуры в ходе выполнения программного обеспечения,

n(HA)_i - число выполненных инструкций с номером i, тип инструкций поддерживается как на старой, так и на новой архитектуре,

α_i - поправочный коэффициент для энерговыделения при выполнении одной процессорной инструкции i-го типа, поддержанного как в старой, так и в новой архитектуре, который определяется разработчиком новой архитектуры,

К - число процессорных инструкций старой архитектуры,

p(СА)_i - энерговыделение при выполнении инструкции типа i на старой архитектуре,

N - число процессорных инструкций новой архитектуры,

n(HA)_j - число инструкций с номером j, тип j поддерживается только на новой архитектуре вычислителя,

p(HA)_j - энерговыделение при выполнении инструкции типа j на новой архитектуре, тип j поддерживается только на новой архитектуре вычислителя;

при этом энерговыделение при выполнении инструкции типа i на старой архитектуре - p(CA)_i определяется путем решения системы линейных алгебраических уравнений вида

∑ i = 1 K n ( C A ) i ( t ) ⋅ p ( C A ) i = P ( C A ) ( t )

где

n(CA)_i(t) - число выполненных инструкций в момент времени t, для старой архитектуры,

P(CA)(t) - общее энергопотребление системы к моменту времени t.

Основные термины

Процессор (микропроцессор) - микроэлектронное устройство с набором команд (инструкций).

Кластер - вычислительный комплекс, состоящий их нескольких компьютеров (узлов), оснащенных процессорами.

Набор инструкций - набор команд, которые может выполнять процессор.

Старая архитектура - архитектура, которая уже создана и доступна.

Новая архитектура - создаваемая микропроцессорная архитектура, характеристики которой (в т.ч. энергопотребление) требуется определить. Набор инструкций новой архитектуры расширен по сравнению с набором старой архитектуры. В свою очередь, все процессорные инструкции, доступные на старой архитектуре, доступны и на новой.

Симулятор - программное обеспечение, позволяющее выполнять ПО для новой архитектуры на старой архитектуре (симуляция новых инструкций).

На фиг.1 показана схема устройства, реализующая данный способ. Так для каждого компьютера, используемого в кластере, используется цифровой блок питания, благодаря которому измеряется его точное энерговыделение, и, соответственно, легко можно вычислить точное энергопотребление вычислительного кластера старой архитектуры и/или узлов, задействованных в ходе расчета. Благодаря этому можно оценить энергопотребление вычислителя, выполняя операции способа:

- запуск прикладного программного обеспечения на вычислителе, имеющем вычислительный кластер со старой процессорной архитектурой; данное программное обеспечение представляет собой специализированную программу максимально загружающего вычислитель,

- выделение профилировщиком в данном запущенном прикладном программном оборудовании наиболее вычислительно-интенсивных участков (ВИУ) выполнения программы, при этом во время каждого ВИУ выполнения программы синхронно замеряют точное энергопотребление вычислительного кластера старой архитектуры и/или узлов, задействованных в ходе расчета:

- определение для каждого ВИУ процессорных инструкций каждого типа;

- запуск этого же прикладного программного обеспечения на симуляторе, симулирующем запуск и работу программного обеспечения на кластере, имеющем новую процессорную архитектуру; по сути это программа позволяющая выполнять ПО для новой архитектуры на старой архитектуре (т.е. в ходе выполнения программы ей принудительно осуществляется симуляция новых инструкций),

- проведение вычислений в части ВИУ в симуляторе;

- определение при помощи симулятора новой архитектуры для каждого ВИУ точного числа процессорных инструкций каждого типа;

и пропорциональный пересчет энергопотребления старой архитектуры на новую архитектуру, используя соотношение между числом процессорных инструкций, потребовавшейся для выполнения ВИУ на старой и новой архитектуре, вычисляют энергопотребление на новой архитектуре по формуле:

P ( H A ) = ∑ i = 1 K n ( H A ) i ⋅ α i ⋅ p ( C A ) i + ∑ j = K + 1 N n ( H A ) j ⋅ p ( H A ) j

где

P(HA) - оценка общего энергопотребления для новой архитектуры в ходе выполнения программного обеспечения.

n(HA)_i - число выполненных инструкций с номером i, тип инструкций поддерживается как на старой, так и на новой архитектуре,

α_i - поправочный коэффициент для энерговыделения при выполнении одной процессорной инструкции i-го типа, поддержанного старой, так и в новой архитектуре, который определяется разработчиком новой архитектуры,

К - число процессорных инструкций старой архитектуры,

p(CA)_j - энерговыделение при выполнении инструкции типа i на старой архитектуре,

N - число процессорных инструкций новой архитектуры,

n(HA)_j - число инструкций с номером j, тип j поддерживается только на новой архитектуре вычислителя,

p(HA)_j - энерговыделение при выполнении инструкции типа j на новой архитектуре, тип j поддерживается только на новой архитектуре вычислителя;

при этом энерговыделение при выполнении инструкции типа i на старой архитектуре - p(CA)_i определяется путем решения системы линейных алгебраических уравнений вида

∑ i = 1 K n ( C A ) i ( t ) ⋅ p ( C A ) i = P ( C A ) ( t )

где

n(CA)_i(t) - число выполненных инструкций в момент времени t, для старой архитектуры,

P(CA)(t) - общее энергопотребление системы к моменту времени t.

Выше были раскрыты основные особенности способа оценки энергопотребления вычислителя, но любому специалисту в данной области техники очевидно, что на основе раскрытых данных можно создать вариации способов оценки энергопотребления.

Способ оценки энергопотребления вычислителя, заключающийся в:- запуске прикладного программного обеспечения на вычислителе, имеющем вычислительный кластер со старой процессорной архитектурой;- выделении профилировщиком в прикладном программном оборудовании наиболее вычислительно-интенсивных участков (ВИУ) выполнения программы, при этом во время каждого ВИУ выполнения программы синхронно замеряют точное энергопотребление вычислительного кластера старой архитектуры и/или узлов, задействованных в ходе расчета;- определении для каждого ВИУ процессорных инструкций каждого типа;- запуске этого же прикладного программного обеспечения на симуляторе, симулирующем запуск и работу программного обеспечения на кластере, имеющем новую процессорную архитектуру;- проведении вычислений в части ВИУ в симуляторе;- определении при помощи симулятора новой архитектуры для каждого ВИУ точного числа процессорных инструкций каждого типа;и пропорциональном пересчете энергопотребления старой архитектуры на новую архитектуру, используя соотношение между числом процессорных инструкций, потребовавшихся для выполнения ВИУ на старой и новой архитектуре, вычисляют энергопотребление на новой архитектуре из формулы: ,гдеP(НА) - оценка общего энергопотребления для новой архитектуры в ходе выполнения программного обеспечения,n(НА)_i - число выполненных инструкций с номером i, тип инструкций поддерживается как на старой, так и на новой архитектуре,α_i - поправочный коэффициент для энерговыделения при выполнении одной процессорной инструкции i-го типа, поддерживаемого как в старой, так и в новой архитектуре, который определяется разработчиком новой архитектуры,K - число процессорных инструкций старой архитектуры,p(CA)_i - энерговыделение при выполнении инструкции типа i на старой архитектуре,N - число процессорных инструкций новой архитектуры,n(HA)_j - число инструкций с номером j, тип j поддерживается только на новой архитектуре вычислителя,p(HA)_j - энерговыделение при выполнении инструкции типа j на новой архитектуре, тип j поддерживается только на новой архитектуре вычислителя;при этом энерговыделение при выполнении инструкции типа i на старой архитектуре - p(CA)_i определяется путем решения системы линейных алгебраических уравнений вида ,гдеn(CA)_i(t) - число выполненных инструкций в момент времени t, для старой архитектуры,P(CA)(t) - общее энергопотребление системы к моменту времени t.