多核系统中的节能CPU使用

Question

我有一个相当理论上的问题：cpu /核心使用与能源消耗之间是否存在关联。 我试着在一个例子中解释它：假设我们有一组任务T和一个核心C1。 C1将在10秒内完成设定T，同时使用100％。 使用两个核心C1和C2并将其中的任务从它们中分离出来是否可以更加节能，因此它仍然可以在10秒内完成，但在此期间C1和C2的使用率是50％？ （< - 只是一个例子，数字不是真实的）就像汽车有一定的速度，它不会浪费太多气体（即使我知道车辆速度更像是核心频率）。 我虽然认为当一个cpu / core运行在100％时会变热（比如说）50％，这意味着它需要更多的能量来进行冷却。

如果对此主题有任何意见，我将不胜感激

干杯

Answer 1

对于CMOS电路，能量取决于开关的数量。 在最基本的级别，能量取决于总工作量，而不取决于CPU负载百分比。

但是有一些方面：

1）能量与CPU电压的平方成正比。 操作系统可以使用英特尔EIST等技术降低电压，使2 x 50％更好

2）无论负载如何，时钟网都消耗大量能量。 操作系统可以降低频率，使2 x 50％更好

3）操作系统可以禁用非活动核心，使1 x 100％更好。 但我不知道这样的技术。 可能是ARM可能的。 我没有在谷歌找到任何东西。

2 x 50％看起来更好。

Answer 2

实际上，从移动设备到HPC，这是一个非常实际和重要的问题，基本上任何计算机都必须担心在某个功率范围内运行。 我会尽量不要说你的耳朵。

作为一般规则，您执行任务的速度越快越好。 现代处理器中的电源管理在空闲时将内核置于休眠状态（有趣地称为Cx，其中x从1变为n）。 消耗更少功率的方法是最大化核心在睡眠状态下可以花费的时间量。 最好的方法是尽快完成工作。

这是一个例子：假设我们有一个带有两个内核的处理器。 每个核心在执行（非空闲）时消耗大约30W。 当处于空闲状态时，假设核心消耗5W。 我假设不存在P状态（大多数现代处理器中的另一个电源管理功能）。 让我们看看10秒的窗口。 您开始在t = 0处执行应用程序。 我们还假设您的应用程序受计算限制，这意味着它不会阻止I / O或其他任何操作。

案例A（确定）：您的应用程序使用一个核心（核心-0）而另一个核心（核心-1）处于非活动状态。 因此，在10秒间隔内，core-0使用30W并消耗300焦耳的能量。 （以焦耳为单位的能量=以瓦特为单位的功率*时间）。 另一个核心是空闲的，只消耗5W或50J。 因此总能耗为350 J（10秒35W）

案例B（错误）：您的应用程序在两个核心上分裂10秒，两者都没有空闲。 那么你的总消耗量为60 W（每个核心为30 W），消耗600 J.这相当糟糕。

案例C（好）：假设您做了一些智能多线程，并且可以通过在两个核心之间分配线程来快速执行您的应用程序4倍。 考虑到大多数代码即使在今天也没有很好的线程，这是非常合理的。 然后，对于两个内核或225焦耳，您将获得超过2.5秒的30W功率。 这减少了近60％。

如果您正在处理移动电池寿命或为数据中心供电，那么能耗降低60％是一件大事。

我已经写了很多关于这些东西的内容，从物理到实现。 如果您想了解更多信息，请查看https://software.intel.com/en-us/articles/list-of-useful-power-and-power-management-articles-blogs-and-references或使用你最喜欢的搜索引擎找到我。