La administración de energía es una característica de algunos aparatos eléctricos, especialmente fotocopiadoras , computadoras , CPU de computadora , GPU de computadora y periféricos de computadora como monitores e impresoras , que apaga la alimentación o cambia el sistema a un estado de bajo consumo cuando está inactivo. En informática, esto se conoce como administración de energía de la PC y se basa en un estándar llamado ACPI que reemplazó a APM . Todas las computadoras recientes tienen soporte ACPI.
La administración de energía de PC para sistemas informáticos es deseable por muchas razones, en particular:
Un menor consumo de energía también significa una menor disipación de calor , lo que aumenta la estabilidad del sistema, y un menor uso de energía, lo que ahorra dinero y reduce el impacto en el medio ambiente.
La gestión de energía de los microprocesadores se puede realizar en todo el procesador o en componentes específicos, como la memoria caché y la memoria principal.
Con el escalado dinámico de voltaje y el escalado dinámico de frecuencia , el voltaje del núcleo de la CPU , la velocidad del reloj o ambos se pueden alterar para disminuir el consumo de energía al precio de un rendimiento potencialmente menor. A veces, esto se hace en tiempo real para optimizar la relación potencia-rendimiento.
Ejemplos:
Además, los procesadores pueden apagar selectivamente los circuitos internos ( activación de energía ). Por ejemplo:
La tecnología Intel VRT dividió el chip en una sección de 3,3VI/O y una sección central de 2,9V. El voltaje del núcleo más bajo reduce el consumo de energía.
La arquitectura big.LITTLE de ARM puede migrar procesos entre núcleos "grandes" más rápidos y núcleos "PEQUEÑOS" más eficientes energéticamente.
Cuando un sistema informático hiberna, guarda el contenido de la RAM en el disco y apaga la máquina. Al inicio recarga los datos. Esto permite que el sistema se apague completamente mientras está en modo de hibernación. Esto requiere que se coloque un archivo del tamaño de la RAM instalada en el disco duro, lo que potencialmente consume espacio incluso cuando no está en modo de hibernación. El modo de hibernación está habilitado de forma predeterminada en algunas versiones de Windows y se puede desactivar para recuperar este espacio en disco.
Las unidades de procesamiento de gráficos ( GPU ) se utilizan junto con una CPU para acelerar la computación en una variedad de dominios que giran en torno a aplicaciones científicas , analíticas , de ingeniería , de consumo y empresariales . [4] Todo esto tiene algunos inconvenientes: la alta capacidad informática de las GPU tiene el costo de una alta disipación de energía . Se han realizado muchas investigaciones sobre el problema de la disipación de energía de las GPU y se han propuesto muchas técnicas para abordar este problema. El escalado dinámico de voltaje / escalado dinámico de frecuencia (DVFS) y la activación del reloj son dos técnicas comúnmente utilizadas para reducir la potencia dinámica en las GPU.
Los experimentos muestran que la política DVFS del procesador convencional puede lograr una reducción de energía de las GPU integradas con una degradación razonable del rendimiento. [5] También se están explorando nuevas direcciones para diseñar programadores DVFS eficaces para sistemas heterogéneos. [6] Se presenta una arquitectura heterogénea CPU-GPU, GreenGPU [7] que emplea DVFS de forma sincronizada, tanto para GPU como para CPU. GreenGPU se implementa utilizando el marco CUDA en un banco de pruebas físico real con GPU Nvidia GeForce y CPU AMD Phenom II. Experimentalmente se demuestra que GreenGPU logra un ahorro de energía promedio del 21,04% y supera varias líneas de base bien diseñadas. Para las GPU convencionales que se utilizan ampliamente en todo tipo de aplicaciones comerciales y personales, existen varias técnicas DVFS que están integradas únicamente en las GPU. AMD PowerTune y AMD ZeroCore Power son las dos tecnologías de escalado de frecuencia dinámica para las tarjetas gráficas AMD . Las pruebas prácticas demostraron que volver a sincronizar una GeForce GTX 480 puede lograr un consumo de energía un 28% menor y solo reducir el rendimiento en un 1% para una tarea determinada. [8]
Se han realizado muchas investigaciones sobre la reducción de potencia dinámica con el uso de técnicas DVFS. Sin embargo, a medida que la tecnología siga reduciéndose, la potencia de fuga se convertirá en un factor dominante. [9] La activación de energía es una técnica de circuito comúnmente utilizada para eliminar fugas apagando el voltaje de suministro de los circuitos no utilizados. La puerta eléctrica genera gastos generales de energía; por lo tanto, los circuitos no utilizados deben permanecer inactivos el tiempo suficiente para compensar estos gastos generales. Una novedosa técnica de microarquitectura [10] para cachés de activación de energía en tiempo de ejecución de GPU ahorra energía de fuga. Según experimentos con 16 cargas de trabajo de GPU diferentes, el ahorro de energía promedio logrado con la técnica propuesta es del 54%. Los sombreadores son el componente de una GPU que consume más energía; una técnica predictiva de control de potencia de apagado del sombreador [11] logra una reducción de fugas de hasta un 46 % en los procesadores de sombreado. La técnica Predictive Shader Shutdown aprovecha la variación de la carga de trabajo entre fotogramas para eliminar las fugas en los grupos de sombreadores. Otra técnica llamada Tubería de geometría diferida busca minimizar las fugas en unidades de geometría de función fija mediante la utilización de un desequilibrio entre la geometría y el cálculo de fragmentos entre lotes que elimina hasta el 57 % de las fugas en las unidades de geometría de función fija. Se puede aplicar un método simple de control de energía con tiempo de espera a unidades de ejecución sin sombreador, lo que elimina en promedio el 83,3% de las fugas en unidades de ejecución sin sombreador. Las tres técnicas mencionadas anteriormente provocan una degradación del rendimiento insignificante, menos del 1%. [12]
