Utilidade de múltiplos núcleos no contexto de computação com uso eficiente de energia

Question

Estou pensando em opções para um novo PC portátil. Eu gostaria de manter a utilização de energia no mínimo, sendo capaz de executar trabalhos em lote o mais rápido possível. Tarefas em lote Eu geralmente posso paralelizar usando xargs nos casos em que o próprio programa de processamento não sabe como tirar vantagem do multi-core.

Portanto, um chip multi-core de baixa voltagem parece bastante atraente. No entanto, se um chip dual-core tiver o dobro do consumo de energia (mínimo) de um chip de um único núcleo, eu posso optar por um único núcleo com uma velocidade máxima de clock maior. Os processadores multi-core são capazes de desligar temporariamente um ou mais núcleos para reduzir o consumo de energia?

Qual é a penalidade de consumo de energia típica para a adição de um núcleo (ou 3 núcleos para chips quad-core)? E, em contraste, qual é a penalidade mínima de consumo de energia típica para aumentar a velocidade de processamento por núcleo? Por "minumum" eu quero indicar que eu gostaria que a máquina usasse o mínimo de energia possível quando a (s) CPU (s) fosse (ão) reduzida (s) à frequência mínima.

    

Answer 1

Hoje em dia, a tecnologia de processadores é realmente avançada. Quando você precisa de um núcleo, você pode simplesmente executá-lo em um núcleo e estacionar os outros (no intel cpus, pelo menos).

A razão por trás da computação multicore é que para uma dada arquitetura (por exemplo, core i7), dado processo (por exemplo, 45nm), dado o rendimento, se você escalar a freqüência, na extremidade alta do espectro a potência aumentará muito mais que linear.

e.g. i3 processor: (**system** peak power)
i3-530 @ 2.93 GHz = 127 Watt
i3-530 @ 3.3 GHz = 133 Watt
i3-530 @ 4.4 GHz = 171 Watt

Observe que é a potência de pico do sistema, não a potência de pico da CPU que é medida. Tomando o poder ocioso do sistema (80 minus a potência ociosa de 5-7 watts que a CPU desenha) você obtém cerca de 54-100 Watt de pico de consumo da CPU. indo de 2,9 GHz a 4,4 GHz é um overclock de ~ 50%, mas o poder é quase o dobro.

Para a maioria das CPUs vendidas atualmente, a freqüência está em um nível razoavelmente baixo (por exemplo, 2,93 GHz), de modo que um overclock modesto geralmente não causaria muito aumento na potência de pico, mas na extremidade mais alta do espectro mercado) você está indo para a parte mais íngreme da curva.

As CPUs Multicore oferecem ganho de desempenho relativamente linear (normalmente, 0,6-0,7x por núcleo adicional) em um orçamento de energia geralmente menor.

Em resumo, dimensionar menos frequência e mais núcleo geralmente proporcionará melhor desempenho em uma tarefa bem paralelizada.

p.s. < rant > se você tivesse um problema, você precisa pensar em paralelizá-lo para fazê-lo funcionar razoavelmente, talvez o PC portátil não seja a resposta. Que tal conectar-se a um computador com fome de energia em casa para fazer um processamento remoto de números? < / rant >

    

Answer 2

Não há praticamente nenhum processador de núcleo único nos dias de hoje, de qualquer forma. Se você olhar para specfinder da Intel , você verá que um O Core 2 Solo usa significativamente menos energia (veja no TDP máximo) do que um quad-core i7, mas um Core i7 UM de baixa voltagem dual-core usa apenas um pouco mais do que o core 2 solo, e será significativamente mais rápido. Processadores single-core não valem a pena nos dias de hoje.

Todos os processadores modernos podem desligar os núcleos e entrar em estados de energia mais baixos. Os processadores da Intel chamam isso de SpeedStep, e basicamente o que ele faz é executar o processador com uma velocidade de clock muito menor e só funciona com uma velocidade de clock maior quando a potência do processador é realmente necessária.