Energian käytön optimointi

 

VTT:n energiankäytön optimointimenetelmien, kuten DVFS:n, avulla voi saavuttaa suuremman tehon pienemmällä energian kulutuksella.

Mobiililaitteissa, sulautetuissa järjestelmissä ja älykkäissä verkoissa on laitteita, jotka ovat usein akkukäyttöisiä tai joiden energiankäyttö on merkittävää niiden yleisen käytettävyyden kannalta.

DVFS ja muut optimointimenetelmät tarjoavat dynaamisen ja joustavan tavan kontrolloida tarvittavien laskelmien tekemiseen käytetyn energian määrää. Nämä menetelmät sallivat useampien toimintaprofiilien käytön joko energiansäästön maksimoimiseksi tai prosessointitehon lisäämiseksi huippukuormituksen aikana.

Käyttöjärjestelmätason toiminnan seuranta ja adaptiivinen skaalaus energiankäytön optimoimiseksi

Olemme onnistuneet menestyksellisesti seuraamaan ja ennustamaan järjestelmän suorituskykyä käyttöjärjestelmätasolla, jolla on tarjolla enemmän tarvittavaa tietoa skaalauspäätösten tekoa varten kuin HW/instruction-tasolla. Toimintakyvyn skaalaamiseen ylös- tai alaspäin voidaan tällöin käyttää kontekstitietoa laskentakuormasta, vaikka priorisoimalla tietyt tehtävät, joissa tosiaikavaatimukset ovat korkeammat. Tällaisen tiedon hyödyntäminen sallii järjestelmän reagoida nopeammin yhtäkkiseen tärkeiden tehtävien aiheuttamaan huippukuormitukseen kuin perinteiset skaalausalgoritmit, jotka perustuvat ainoastaan tietoon viimeaikaisesta kokonaiskuormituksesta.

Esimerkiksi mobiili käsikäyttöinen laite voi tuottaa sekä staattista että vaihtelevaa laskentakuormaa, joiden prosessit pyörivät yhtäaikaisesti. Lisää vaihtelua tulee käyttäjien välisen vuorovaikutuksen määrästä, mikä voi aiheuttaa ennakoimatonta huippukuormitusta. Skaalauspäätökset voivat kohdella näitä eri tyyppisiä kuormitustilanteita soveltaen erilaisia heuristisia periaatteita ja ohjata prosessorin reagoimaan niihin eri tavoin, jolloin se etsii optimaalisen tasapainon energiankäytön vähentämistarpeen ja suorituskyvyn välillä.

Olemme kehittäneet uusia algoritmejä, kuten PROPHET, yleisen energiankäytön optimoimiseksi käyttäjä-interaktiivisissa ja siten mahdollisesti ennakoimattomissa käyttötilanteissa ilman suorituskyvyn merkittävää heikentymistä. Olemme myös analysoineet ja virittäneet useiden algoritmien parametrejä käyttäjä-interaktiivisiin käyttötilanteisiin sovellusten vasteaikavaatimusten täyttämiseksi pitämällä käyttäjärajapinnassa havaittavat viivästykset tasolla, jota käyttäjät vielä pitävät välittömänä vastauksena.

Cross-domain-vaikutus

Energiankäytön optimointimenetelmiämme on sovellettu tietoliikennealan kaupallisen tason tuoteprototyyppeihin. Menetelmät soveltuvat kuitenkin mille hyvänsä alalle, jolla on tärkeää vähentää energiankulutusta, mutta pitää kuitenkin prosessorien ja yhden piirin järjestelmien maksimitoimintakyky mahdollisimman hyvällä tasolla.

VTT:n kehittämä teknologia laskentajärjestelmien ajoaikojen määrittelyyn on patentoitu ("Characterizing run-time properties of computing system", US20090006456 A1). Olemme julkaisseet myös useita tieteellisiä artikkeleita aiheista DVFS ja kuormitusta ennakoivat algoritmit ("PROPHET: speculative load prediction algorithm for dynamic performance scaling", IWCMC 2007, ja "Optimizing dynamic performance scaling for user interface performance", 5th International Conference on Mobile Technology, Applications and Systems, Mobility Conference 2008). Lisäksi meillä on ollut useita julkaisuja ohjelmistopainotteisten sulautettujen järjestelmien ei-toiminnallisten vaatimusten hallinnasta.

Asiakaspalvelu
Sähköpostiinfo@vtt.fi
Puhelin020 722 7070
Avoinna arkisin klo 9.00 - 11.00 ja 12.00 - 15.00