RU2538289C2 - Способ оценки энергопотребления вычислителя - Google Patents

Способ оценки энергопотребления вычислителя Download PDF

Info

Publication number
RU2538289C2
RU2538289C2 RU2012151345/08A RU2012151345A RU2538289C2 RU 2538289 C2 RU2538289 C2 RU 2538289C2 RU 2012151345/08 A RU2012151345/08 A RU 2012151345/08A RU 2012151345 A RU2012151345 A RU 2012151345A RU 2538289 C2 RU2538289 C2 RU 2538289C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
architecture
old
new
type
processor
Prior art date
Application number
RU2012151345/08A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012151345A (ru
Inventor
Алексей Борисович Шмелев
Николай Николаевич Щелкунов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "РСК Технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "РСК Технологии" filed Critical Закрытое акционерное общество "РСК Технологии"
Priority to RU2012151345/08A priority Critical patent/RU2538289C2/ru
Publication of RU2012151345A publication Critical patent/RU2012151345A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2538289C2 publication Critical patent/RU2538289C2/ru

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Landscapes

  • Debugging And Monitoring (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области определения количества потребляемой электроэнергии нового разрабатываемого вычислителя. Техническим результатом является повышение эффективности определения энергопотребления разрабатываемого вычислителя за счет определения энергопотребления вычислительно-интенсивных участков выполнения программы. Способ оценки энергопотребления вычислителя содержит запуск программного обеспечения на вычислителе со старой процессорной архитектурой; выделение профилировщиком в 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 программного обеспечения на симуляторе, симулирующем запуск и работу программного обеспечения на кластере, имеющем 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 пропорциональный пересчет энергопотребления старой архитектуры на новую архитектуру, используя соотношение между числом процессорных инструкций, потребовавшихся для выполнения ВИУ на старой и новой архитектуре. 1 ил.

Description

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
Figure 00000001
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,
αi - 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 )
Figure 00000002
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
Figure 00000003
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,
αi - 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 )
Figure 00000002
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.

Claims (1)

  1. 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:
    Figure 00000004
    ,
    где
    P(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,
    αi - 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
    Figure 00000005
    ,
    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.
RU2012151345/08A 2012-11-30 2012-11-30 Способ оценки энергопотребления вычислителя RU2538289C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012151345/08A RU2538289C2 (ru) 2012-11-30 2012-11-30 Способ оценки энергопотребления вычислителя

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012151345/08A RU2538289C2 (ru) 2012-11-30 2012-11-30 Способ оценки энергопотребления вычислителя

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012151345A RU2012151345A (ru) 2014-06-10
RU2538289C2 true RU2538289C2 (ru) 2015-01-10

Family

ID=51214000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012151345/08A RU2538289C2 (ru) 2012-11-30 2012-11-30 Способ оценки энергопотребления вычислителя

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2538289C2 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2005122021A (ru) * 2003-01-13 2006-01-20 Арм Лимитед (Gb) Управление производительностью обработки данных
RU2324969C1 (ru) * 2004-05-05 2008-05-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Система динамического масштабирования напряжения
WO2010049787A1 (en) * 2008-10-30 2010-05-06 Nokia Corporation . Methods, apparatuses, and computer program products for reducing power consumption in computing devices
RU2436144C2 (ru) * 2006-03-16 2011-12-10 Майкрософт Корпорейшн Адаптивное управление энергопотреблением

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2005122021A (ru) * 2003-01-13 2006-01-20 Арм Лимитед (Gb) Управление производительностью обработки данных
RU2324969C1 (ru) * 2004-05-05 2008-05-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Система динамического масштабирования напряжения
RU2436144C2 (ru) * 2006-03-16 2011-12-10 Майкрософт Корпорейшн Адаптивное управление энергопотреблением
WO2010049787A1 (en) * 2008-10-30 2010-05-06 Nokia Corporation . Methods, apparatuses, and computer program products for reducing power consumption in computing devices

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012151345A (ru) 2014-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Duan et al. Is there a difference between the energy and CO2 emission performance for China’s thermal power industry? A bootstrapped directional distance function approach
Zheng et al. Accurate phase-level cross-platform power and performance estimation
Guo et al. A performance modeling and optimization analysis tool for sparse matrix-vector multiplication on GPUs
Jacobson et al. Abstraction and microarchitecture scaling in early-stage power modeling
JP2014513853A5 (ru)
Lang et al. An execution time and energy model for an energy-aware execution of a conjugate gradient method with CPU/GPU collaboration
Herdt et al. Towards early validation of firmware-based power management using virtual prototypes: A constrained random approach
Guerreiro et al. Modeling and decoupling the GPU power consumption for cross-domain DVFS
Di et al. Model-driven tile size selection for doacross loops on gpus
Sagi et al. A lightweight nonlinear methodology to accurately model multicore processor power
Alavani et al. Predicting execution time of CUDA kernel using static analysis
Böhme et al. Characterizing load and communication imbalance in large-scale parallel applications
Suda Investigation on the power efficiency of multi-core and gpu processing element in large scale simd computation with cuda
Hasan et al. Performance prediction model and analysis for compute-intensive tasks on GPUs
Carrington et al. Inferring large-scale computation behavior via trace extrapolation
Drozdowski et al. Energy trade-offs analysis using equal-energy maps
CN102841881A (zh) 一种基于众核处理器的多重积分计算方法
RU2538289C2 (ru) Способ оценки энергопотребления вычислителя
CN101894067B (zh) 一种基于arm指令集的嵌入式软件能耗统计方法
Reda et al. Blind identification of power sources in processors
Wang et al. An improved instruction-level power model for ARM11 microprocessor
Shimomura et al. A real-time flood inundation prediction on SX-Aurora TSUBASA
Tran et al. RTHpower: Accurate fine-grained power models for predicting race-to-halt effect on ultra-low power embedded systems
Burtscher et al. Power characteristics of irregular GPGPU programs
Rudenko et al. Application of balanced scorecard for managing university development projects