`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Микропроцессоры, которые нам нужны

+22
голоса

В рамках публикации архивных материалов, предлагаем вашему вниманию статью из № 39 (254) «Компьютерного Обозрения» от 10 октября 2000 г. На тему сколько электроэнергии безвозвратно уходит в «кибернетическую пучину». Поднятая проблема остается актуальной и по сей день.

Уж так мы устроены, что не любим задумываться о вещах очевидных. Точнее, не столько очевидных, сколько постоянно находящихся в поле нашего зрения. Например о том, что мы живем во время «ну очень больших перемен», в первую очередь в глобальной модели технологического общества. Самое краткое, но отражающее суть этих перемен название — eEconomy, переводить которое на русский язык автор не берется.

ЭНЕРГЕТИКА «КИБЕРПРОСТРАНСТВА»

В качестве хорошего примера вышесказанного давайте попробуем взглянуть с несколько неожиданной стороны на то, что с легкой руки Гибсона получило модное название cyberspace. А именно — сколько... электроэнергии безвозвратно уходит в «кибернетическую пучину».

Увы, готового ответа в Сети найти не удалось, даже на сайтах организаций, непосредственно заинтересованных в оценках такого рода показателей (в частности, на сайте www.energystar.gov Министерства энергетики США). Поэтому попытаемся найти хотя бы оценочную цифру — согласитесь, что она представляет некоторый интерес.

Задача перед нами стоит не из простых, поэтому сразу ее ограничим: нас будет интересовать только самая многочисленная часть «кибернаселения», а именно — IBM PC-совместимые компьютеры. По ряду оценок, к концу 90-х годов во всем мире их было, ни много ни мало, более 500 млн. При этом прогнозируемые уважаемой в мире компьютинга корпорацией IDC объемы продаж новых ПК впечатляют к концу 2000 г. они достигнут 140 млн штук, в 2001 г. эта цифра увеличится на 10 млн, а в 2002 г. будет продано еще больше — 170 млн. Предположим, что часть новых компьютеров закупается для полной замены отслуживших свое старых, и так как на лавры серьезных исследователей мы не претендуем (но и надевать «розовые очки» не хотим), оценим количество «уходящих на свалку» компьютеров заранее завышенной цифрой. Скажем, — 20% от имеющихся во всем мире.

В результате элементарных расчетов получаем «веселые картинки» роста «всемирного парка ПК» — от 500 млн в 1999 г. до 642 млн в 2002 г. Фактически каждый современный ПК соответствует требованиям энергосбережения «Energy Star», но все равно потребляет в год при типовой умеренной эксплуатации минимум 350 кВт•ч (согласно результатам исследований канадских энергетиков).

Соответственно, все «ПК-совмести-мое киберпространство» на свое функционирование в течение года требует (и, естественно, получает) 170-220 млрд кВт•ч. Вот мы и достигли «заветной цифры», осталось ответить на два самых интересных вопроса.

Во-первых, много это или мало? Хотя — у каждого свои критерии. Поэтому ограничимся некоторыми сведениями. Все атомные электростанции США в 1999 г. обеспечили потребителей 728 млрд кВт•ч электроэнергии; 200 млрд кВт•ч, выработанных на тепловых электростанциях, сопровождаются выбросом в атмосферу приблизительно 1,5 млн т двуокиси серы, 0,5 млн т окиси азота и 50 млн т углерода.

Во-вторых, зачем такие расходы? Ну, здесь вообще находится «запретная зона» личных пристрастий и взглядов. Но все же, приблизительно треть всей энергии уходит на «подпитку» домашних компьютеров, две трети «съедаются бизнесом». Дальше, как говорится, «думайте сами, решайте сами»...

MSP430 кажется «избыточной», а потребление энергии недопустимо высоким, на помощь приходят чипы от Xemics.

Эти контроллеры вообще уникальны и потребляют всего... 200 мкВт при той же тактовой частоте 1 MHz. Если вы думаете, что речь идет об игрушках, то глубоко заблуждаетесь: чипы Xemics «вооружены до зубов» — даже аппаратным умножителем чисел разрядностью 8 бит. А уж показатели производительности их заслуживают отдельного обсуждения — ведь Xemics являются единственными «настолько чистыми» RISC-процессорами, что при тактовой частоте N MHz они «честно» выдают N MIPS. Потому что при разрядности данных 8 бит разрядность слова команды этих чипов составляет... 22 бита. Такое соотношение позволяет в одно командное слово «упаковать» или непосредственные данные (литералы), или адрес (для команд перехода и вызова подпрограмм) и реализовать выполнение всех команд за один такт. Восемь килослов памяти команд, оперативная память емкостью 512 байт, встроенный 16-битовый АЦП (аналого-цифровой преобразователь), аппаратный однотактный умножитель — все это даже при производительности «один честный MIPS» можно очень неплохо использовать где угодно.

А как быть, если «мощности малышей» не хватает? Здесь на помощь приходят лидеры рынка встраиваемых процессоров — ARM. Буквально несколько дней назад анонсированное компанией LSI Logic новое, пригодное к синтезу с помощью 0,18-микронной технологии описание ядра процессора ARM966E-S позволяет добиться невиданной в мире ARM тактовой частоты — 200 MHz при характерном для всех CPU этого семейства очень малом энергопотреблении (десятки и сотни милливатт). «Старший брат» ARM — процессор StrongARM — уже приближается к 1 GHz тактовой частоты при потреблении нескольких ватт и очень высокой производительности.
В мире MIPS, представители которого всегда славились очень хорошими вычислительными способностями, новые 64-битовые чипы при потреблении
3 Вт обеспечивают производительность на уровне 80-100 MFLOPS и 350-400 MIPS, что соответствует требованиям весьма взыскательных приложений и пользователей. Но для тех, кому и возможностей MIPS мало. Motorola приготовила настоящий подарок — «встраиваемую» версию мощных PowerPC G4, отличающуюся от своих «настольных» собратьев только низкой ценой (в пределах $90-150) и потребляемой мощностью — 6 Вт.

«ДОЛОЙ ПАРОВОЗЫ!»

Время паровозов прошло, но им на смену пришли... «другие паровозы»: процессоры, потребляющие чуть ли не сотни ватт и использующиеся для «созидания» растущего со скоростью снежной лавины вороха бумаг И не важно какое мудреное название получит весь этот процесс «безбумажного производства бумаги» (да хоть и «еEconomy»), — умерить «вычислительные» аппетиты все равно придется. Но очень уж не хочется, чтобы умеренность перешла в аскетизм...

Итак, грозит ли нам «вычислительный аскетизм» или же электронная промышленность найдет способы существенно снизить энергопотребление компьютеров (и не только — микропроцессоры давно стали неотъемлемой частью почти всех бытовых и промышленных устройств) без существенного снижении производительности?

Начнем, пожалуй, с абсолютных рекордсменов — «малышей», без которых уже никак нельзя обойтись. Это обширнейший класс встраиваемых (embedded) процессоров и контроллеров (чипов, интегрирующих Центральный процессор, оперативную и долговременную энергонезависимую память, различные периферийные устройства). Несмотря на невысокую разрядность CPU (обычно 8 или 16 бит), в мире «малышей» тоже есть свои рекорды по соотношению потребляемой мощности и быстродействия. И, что характерно, производители этих «чемпионов» достаточно далеки от «паровозного! мира ПК». А жаль! Многие разработки знаменитой Texas Instruments (TI) и практически неизвестной швейцарской Xemics пригодились бы и в современных десктопах и ноутбуках.

Микроконтроллеры MSP430 производства TI при очень неплохих показателях (16-разрядный CPU RISC-архитектуры с достаточными для многих embed-ded-прилбжений быстродействием и объемом встроенной flash-памяти) потребляют всего... 1 мВт (тактовая частота — 1 MHz). Казалось бы, смешная цифра — 1 MHz, но это почти 1 млн 16-битовых операций в секунду! Еще недавно о таких «больших» компьютерах можно было только мечтать.

В завершение этого краткого и не претендующего на полноту обзора автор оставляет читателям последний, заслуживающий серьезного обдумывания, вопрос. Низкопотребляющие процессоры производятся, стоят недорого (обычно дешевле: представителей «младшего класса» семейства х86), обладают высокими техническими характеристиками (более чем достаточными для решения практически любых вычислительных задач), они уже давно 64-разрядные, для них существуют операционные системы, инструментальное ПО и даже прикладные программы... Так почему мы упорно продолжаем говорить о грядущем энергетическом кризисе в перерывах: между «вычислительным обогревом» помещений с помощью «стоваттных монстров»?

Все про современные облачные технологии!
Не пропустите очередную сессию докладов на онлайн-конференции Google Cloud Next '20 OnAir, которая проходит до 30 октября!

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 

Slack подает жалобу на Microsoft и требует антимонопольного расследования от ЕС

 
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT