Nový a vylepšený Moorův zákon

Vědci poprvé prokázali, že energetická účinnost počítačů se zdvojnásobuje zhruba každých 18 měsíců.





Hlad po energii: První počítač pro všeobecné použití, ENIAC 1, mohl provádět několik stovek výpočtů za sekundu.

Závěr, podložený šesti desetiletími dat, odráží Moorův zákon, pozorování zakladatele Intelu Gordona Moora, že výpočetní výkon počítače se zdvojnásobuje každých 18 měsíců. Ale trend spotřeby energie může mít ještě větší význam než Moorův zákon, protože se množí zařízení napájená bateriemi – telefony, tablety a senzory.

Myšlenka je taková, že při pevné výpočetní zátěži se množství baterie, kterou potřebujete, sníží o faktor dva každý rok a půl, říká Jonathan Koomey , konzultační profesor stavebního a environmentálního inženýrství na Stanfordské univerzitě a hlavní autor studie. Koomey říká, že s tím, jak se energetická účinnost neustále zlepšuje, se stávají možné další mobilní výpočetní a snímací aplikace.



Výzkum provedený ve spolupráci se společnostmi Intel a Microsoft zkoumal špičkovou spotřebu energie elektronických počítačových zařízení od sestrojení elektronického numerického integrátoru a počítače (ENIAC) v roce 1946. První počítač pro všeobecné použití, ENIAC, byl použit k výpočtu dělostřeleckých palebných tabulek. pro americkou armádu a mohl provádět několik stovek výpočtů za sekundu. Používal elektronky spíše než tranzistory, zabíral 1800 čtverečních stop a spotřeboval 150 kilowattů energie.

Ještě před příchodem diskrétních tranzistorů, říká Koomey, se energetická účinnost zdvojnásobila každých 18 měsíců. To je základní charakteristika informační technologie, která používá elektrony pro přepínání, říká. Není to jen funkce komponent na čipu.

Typ inženýrských úvah, které se týkají zlepšení výkonu počítače – mimo jiné snížení velikosti součástí, kapacity a doby komunikace mezi nimi – také zlepšuje energetickou účinnost, říká Koomey. Nový výzkum, jehož spoluautory jsou Stephen Berard z Microsoftu, Marla Sanchezová z Carnegie Mellon University a Henry Wong z Intelu, byl publikován v červencovém až zářijovém vydání IEEE Annals of the History of Computing .



V červenci Koomey zveřejnil zprávu, která mimo jiné ukázala, že elektřina používaná v datových centrech po celém světě vzrostla od roku 2005 do roku 2010 asi o 56 procent – ​​což je mnohem nižší rychlost než zdvojnásobení, které bylo pozorováno v letech 2000 až 2005.

Zatímco v této změně sehrála roli lepší energetická účinnost, celková spotřeba elektřiny v datových centrech byla nižší, než se předpokládalo pro rok 2010, částečně proto, že bylo instalováno méně nových serverů, než se očekávalo kvůli technologiím, jako je virtualizace, která umožnila stávajícím systémům provozovat více programů. zároveň. Koomey poznamenává, že počítače v datových centrech jen zřídka běží na špičkový výkon. Většina počítačů je ve skutečnosti strašně málo využívána, říká.

Svět informačních technologií postupně přesouvá své zaměření od výpočetních schopností k lepší energetické účinnosti, zvláště když si lidé stále více zvykají na používání chytrých telefonů, notebooků, tabletů a dalších zařízení napájených bateriemi.



Od představení mikroarchitektury Intel Core v roce 2006 společnost zaznamenala zásadní změnu, pokud jde o zaměření na spotřebu energie, říká Lorie Wigle, generální ředitelka programu ekologických technologií společnosti Intel. Historicky jsme se zaměřovali na výkon a výdrž baterie a stále častěji vidíme, jak se tyto dvě věci spojují, říká.

Každý zná Mooreův zákon a pozoruhodná zlepšení výkonu počítačů, a to je samozřejmě důležité, říká Erik Brynjolfsson, profesor Sloan School of Management na MIT. Ale lidé věnují větší pozornost výdrži baterie své elektroniky a také rychlosti, kterou mohou běžet. Myslím si, že to je pro spotřebitele stále důležitější rozměr, říká Brynjolfsson. A v jistém smyslu „Koomeyho zákon“, tento trend spotřeby energie, začíná zatemňovat Moorův zákon v tom, co je pro spotřebitele důležité v mnoha aplikacích.

Pro Koomeyho je nejzajímavějším aspektem trendu přemýšlení o možnostech výpočetní techniky. Teoretické limity jsou stále tak daleko, říká. V roce 1985 fyzik Richard Feynman analyzoval potřebu elektřiny pro počítače a odhadl, že účinnost by se teoreticky mohla zvýšit o faktor 100 miliard, než narazí na limit, s výjimkou nových technologií, jako je kvantové počítání. Od té doby bylo zlepšení účinnosti asi 40 000. Je to ještě daleko, říká Koomey. Je to omezeno pouze naší chytrostí, ne fyzikou.



skrýt