Способ оценки энергопотребления вычислителя

Авторы патента:

G06F9/50 - Распределение ресурсов, например центрального процессора (ЦП)

Владельцы патента RU 2538289:

Закрытое акционерное общество "РСК Технологии" (RU)

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.

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:

$P (H A) = \sum_{i = 1}^{K} n {(H A)}_{i} \cdot α_{i} \cdot p {(C A)}_{i} + \sum_{j = K + 1}^{N} n {(H A)}_{j} \cdot p {(H A)}_{j}$

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,

α_i - 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

$\sum_{i = 1}^{K} n {(C A)}_{i} (t) \cdot p {(C A)}_{i} = P (C A) (t)$

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;

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:

$P (H A) = \sum_{i = 1}^{K} n {(H A)}_{i} \cdot α_{i} \cdot p {(C A)}_{i} + \sum_{j = K + 1}^{N} n {(H A)}_{j} \cdot p {(H A)}_{j}$

где

P(HA) - оценка общего энергопотребления для новой архитектуры в ходе выполнения программного обеспечения.

α_i - 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,

$\sum_{i = 1}^{K} n {(C A)}_{i} (t) \cdot p {(C A)}_{i} = P (C A) (t)$

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.

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:
,
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,
α_i - 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
,
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.

Изобретение относится к средствам распределения задач в компьютерной системе. Технический результат заключается в уменьшении затрат ресурсов компьютерной системы.

Электронный блок управления, имеющий ядро, работающее в реальном масштабе времени и управляющее разбиением на разделы // 2524570

Группа изобретений относится к электронным блокам управления. Технический результат заключается в повышении быстродействия электронных блоков управления.

Устройство обработки данных и способ переключения рабочей нагрузки между первой и второй компоновкой схем обработки // 2520411

Изобретение относится к устройству обработки данных и способу переключения рабочей нагрузки между первой и второй компоновкой схем обработки. Техническим результатом является повышение эффективности использования энергии устройством обработки данных.

Способ координации множества датчиков // 2510147

Изобретение относится к системе датчиков и, в частности, к системе обнаружения, содержащей множество датчиков, которые координируются друг с другом для того, чтобы исполнять один или более сервисов, требующихся системе обнаружения и видеонаблюдения.

Способ контроля тупиковых ситуаций инфокоммуникационной системы и устройство для его осуществления // 2509346

Изобретение относится к области контроля тупиковых ситуаций в системах автоматики, связи и вычислительной техники (инфокоммуникации), преимущественно в ракетно-космической технике, в космическом и наземном сегментах управления.

Хостинг и широковещательная передача виртуальных событий с использованием потоковой передачи интерактивного видео // 2503998

Изобретение относится к средствам трансляции игрового соревнования в прямом эфире. Технический результат заключается в повышении быстродействия передачи потока интерактивного потокового видео с групповой передачей из службы хостинга множеству зрителей по Internet, Аудио от спортивного комментатора накладывается службой хостинга на видеопоток с групповой передачей.

Способ динамического контроля тупиковых ситуаций инфокоммуникационной системы и устройство для его осуществления // 2502123

Изобретения относятся к области динамического контроля тупиковых ситуаций и могут быть использованы в системах автоматики, связи и вычислительной техники (инфокоммуникации), преимущественно в ракетно-космической технике, в космическом и наземном секторах управления.

Система и способ видеокомпрессии для уменьшения влияния потери пакетов в канале связи // 2493585

Изобретение относится к обработке данных с возможностью манипулирования данными аудио- и видео-носителей. Технический результат заключается в уменьшении времени ожидания пользователей при обработке данных.

Иерархическая инфраструктура планирования резервирования ресурсов // 2481618

Изобретение относится к области планирования и резервирования системных ресурсов. .

Способ, система и устройство для определения активности ядра процессора и кэширующий агент // 2465631

Изобретение относится к средствам управления потреблением мощности. .

Способ распределения задач сервером вычислительной системы, машиночитаемый носитель информации и система для реализации способа // 2538920

Изобретение относится к области распределения задач сервером вычислительной системы. Техническим результатом является повышение эффективности динамического распределения заданий сервером по обработчикам вычислительной системы. Способ распределения задач сервером вычислительной системы заключается в том, что определяют совокупное число свободных обработчиков вычислительной системы, доступных для предоставления имеющимся заданиям, включающее множество обработчиков, которые могут быть предоставлены для выполнения обычных задач, и множество обработчиков, составляющих неприкосновенный запас; однократно выбирают значение коэффициента доступности; назначают каждой последующей в очереди задаче число обработчиков из условия наличия свободных обработчиков, которые могут быть предоставлены для выполнения обычных задач, при этом число назначаемых обработчиков не больше, чем число доступных в данный момент времени обработчиков, которые могут быть предоставлены для выполнения обычных задач, умноженное на коэффициент доступности, но не менее одного такого обработчика; в случае отсутствия свободных обработчиков, которые могут быть предоставлены для выполнения обычных задач, следующей задаче назначают, по меньшей мере, один обработчик из неприкосновенного запаса. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ, система, сервер, устройство, компьютерная программа и компьютерный программный продукт для передачи данных в компьютерной сети // 2538939

Изобретение относится к способу и устройству для передачи данных в компьютерной сети. Техническим результатом является обеспечение возможности удовлетворения запросов на данные в различных форматах данных. В заявленном способе устройство в конечной точке сегмента упомянутого канала передачи данных выбирают (203) из устройств упомянутой компьютерной сети (100). Компьютерную программу, выполненную с возможностью обработки упомянутых данных, передают (204) упомянутому устройству, и упомянутые данные обрабатывают (206) посредством упомянутого устройства посредством выполнения упомянутой компьютерной программы, причем при завершении передачи упомянутой компьютерной программы упомянутые данные передают упомянутому устройству в упомянутом первом формате данных и от упомянутого устройства упомянутому получателю во втором формате данных. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Совместное использование планирования работ в электронной записной книжке // 2546326

Изобретение относится к компьютерной технике, а именно к системам электронных записных книжек. Техническим результатом является автоматизация планирования для синхронизации новой работы посредством экземпляра клиента в зависимости от информации совместно используемой записной книжки, основанной на информации отслеживания. Предложена компьютерно-реализованная система планирования работ. Система включает в себя, по меньшей мере, один компьютер, исполняющий компонент отслеживания работ, связанный с совместно используемой электронной записной книжкой, для создания и обслуживания информации отслеживания для работ, обрабатываемых в отношении информации совместно используемой записной книжки. При этом в совместно используемой электронной записной книжке имеется корневая директория, содержащая совокупность файлов и директорий, причем разделы записной книжки соотнесены с файлами, а папки записной книжки соотнесены с директориями. Информация отслеживания хранится как файл работы в корневой директории совместно используемой электронной записной книжки и содержит свойства, относящиеся к выполненному пользователем изменению в отношении, по меньшей мере, части файла в совместно используемой электронной записной книжке. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

Мультиконтроллер распределяемой памяти // 2550555

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в обеспечении автономного произвольного доступа к памяти без использования дополнительных ресурсов. Указанный технический результат достигается за счет более сложной организации внутренней памяти, а именно в разделении ее на три независимых блока, использования в предлагаемом изобретении арифметико-логического устройства для выполнения арифметических действий над параметрами операторов, оптимизации связей между различными блоками для более рационального перемещения параметров, расширения системы команд. 11 ил., 4 табл.

Способ управления памятью вычислительной системы, блок управления памятью и вычислительная система // 2565519

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в переводе памяти, блокируемой пользовательским процессом, в автономный режим. Способ управления памятью вычислительной системы, в котором принимают запрос на выделение, отправляемый пользовательским процессом, причем запрос на выделение используется для запроса выделения памяти вычислительной системы для пользовательского процесса; выделяют память для пользовательского процесса в соответствии с запросом на выделение; устанавливают маркер автономного режима для памяти, причем маркер автономного режима указывает автономный режим памяти; принимают запрос на блокировку, отправляемый пользовательским процессом, причем запрос на блокировку используется для запроса блокировки памяти; блокируют память в соответствии с запросом на блокировку и маркером автономного режима памяти; и переводят память в автономный режим в соответствии с автономным режимом, указанным в маркере автономного режима памяти, когда требуется перевести память в автономный режим. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 14 ил.

Способ и устройство для доставки информации // 2566953

Изобретение относится к области многоядерных систем. Техническим результатом является надежная доставка информации внутри многоядерной системы или между многоядерными системами. Способ доставки информации содержит прием доставляемой информации и имени задачи-адресата, которые поступают от исходной задачи, при этом задача-адресат включает один или несколько экземпляров задачи-адресата, которые содержатся в одном и том же ядре одной и той же многоядерной системы, или в разных ядрах одной и той же многоядерной системы, или в ядрах разных многоядерных систем; поиск, согласно имени задачи-адресата, в таблице заданного глобального отношения номера ядра, соответствующего имени задачи-адресата; и поиск в многоядерной системе ядра, соответствующего номеру ядра, и отправка доставляемой информации к задаче, соответствующей имени задачи-адресата в ядре, при этом, когда задача-адресат включает ряд экземпляров задачи-адресата, экземпляр задачи-адресата для доставляемой информации выбирают в качестве задачи-адресата для доставляемой информации по принципу близости или в зависимости от нагрузок и нормального/ненормального состояния экземпляров задачи-адресата, где принцип близости заключается в следующем: в качестве задачи-адресата для доставляемой информации предпочтительно выбирают экземпляр задачи-адресата в том же ядре, где находится исходная задача; при отсутствии экземпляра задачи-адресата в ядре с исходной задачей в качестве задачи-адресата для доставляемой информации предпочтительно выбирают экземпляр задачи-адресата, имеющийся в той же многоядерной системе, где находится исходная задача; при отсутствии экземпляра задачи-адресата в том же ядре, где находится исходная задача, и в той же многоядерной системе, где находится исходная задача, в качестве задачи-адресата для доставляемой информации выбирают экземпляр задачи-адресата в многоядерной системе, отличной от той многоядерной системы, в которой находится исходная задача. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Устройство управления двигателем // 2566977

Группа изобретений относится к устройству управления двигателем, которое вычисляет целевое значение управления актуатора с помощью многоядерного процессора, имеющего множество ядер. Техническим результатом является повышение эффективности управления множеством ядер. В устройстве множество точек решетки, которые размещаются в двумерной ортогональной системе координат, ассоциированы с множеством ядер, которые размещаются решетчатым способом в многоядерном процессоре на уровне "один на один" на одной и той же линии в соответствии с двумерной ортогональной системой координат, и программа вычисления для вычисления оптимального значения управления в ассоциированной точке решетки выделяется множеству ядер. Каждое из ядер программируется, чтобы в случае, если рабочая область в двумерной ортогональной системе координат, которой принадлежит текущая рабочая точка, представляет собой область, которая задается посредством точки решетки, ассоциированной с каждым из самих ядер, передавать в ядро для интерполяционного вычисления оптимальное значение управления в релевантной точке решетки, которое вычисляется посредством каждого из самих ядер. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 19 ил.

Однопроцессорная электронная система бортовой документации 3-го класса // 2568779

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в получении однопроцессорной архитектуры с обособленностью, эквивалентной мультипроцессорной системе. Электронная система бортовой документации 3-го класса содержит один процессор, имеющий по меньшей мере одно ядро; систему электронной памяти, обменивающуюся данными с процессором и хранящую операционную систему; сетевой интерфейс, обменивающийся данными с бортовой сетью передачи данных, чтобы подключаться к другому бортовому оборудованию, в том числе навигационным системам; дисплей, обменивающийся данными с процессором; где операционная система выполняет ограничение доступа приложений типа А/В в системе электронной памяти к электронной памяти, дисплею и процессору; где приложению типа С проектно разрешено взаимодействовать с бортовой сетью передачи данных, а приложению типа А/В проектно не разрешено взаимодействовать с бортовой сетью передачи данных, где операционная система управляет отдельным буфером для каждого из по меньшей мере одного приложения типа С и одного приложения типа А/В и выбирает из буферов путем контроля операционной системы так, чтобы приложение типа А/В не могло перезаписывать данные буфера для приложения типа С. 20 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ синхронизации доступа к разделяемым ресурсам вычислительной системы под управлением posix-совместимой ос и обнаружения и устранения повисших блокировок с использованием блокировочных файлов // 2577200

Изобретение относится к способу обнаружения и устранения повисших блокировок с использованием блокировочных файлов. Технический результат заключается в повышении надежности обнаружения и устранения повисших блокировок. Ассоциируют разделяемый ресурс с блокировочным файлом. Вызывают системный вызов атомарного эксклюзивного создания и открытия временного файла с уникальным именем и в той же файловой системе. Осуществляют системный вызов создания жесткой ссылки с именем блокировочного файла на временный файл. Если системный вызов создания жесткой ссылки выполнен успешно, то удаляют жесткую ссылку на временный файл и обеспечивают выполнение текущим процессом операций с разделяемым ресурсом. Если текущий процесс в системе не существует, то выполняют устранение повисшей блокировки, осуществляя следующие действия: удаляют из существующего блокировочного файла предыдущие данные несуществующего процесса; заносят в существующий блокировочный файл данные текущего процесса. Снимают файловую блокировку записи с существующего блокировочного файла. Обеспечивают выполнение текущим процессом операций с разделяемым ресурсом. Удаляют существующий блокировочный файл.

Способ управления доступом к множеству вычислительных ресурсов // 2580468

Изобретение относится к средствам управления доступом к множеству вычислительных ресурсов. Технический результат заключается в ускорении обработки отдельных иерархий объектов при управлении вычислительными ресурсами. Подвергают обработке в конечном запоминающем устройстве иерархию объектов в памяти, включая корневой объект и один либо более объектов-потомков корневого объекта, причем иерархия объектов в памяти содержит подвергнутые обработке объекты, которым отказано в использовании вычислительных ресурсов. Подвергают обработке в конечном запоминающем устройстве иерархию исходных объектов, включая исходный корневой объект, причем иерархия исходных объектов содержит подвергнутые обработке объекты, которым разрешено использование вычислительных ресурсов. Принимают в устройстве обработки запрос на выполнение процесса, соответствующего конкретному объекту в иерархии объектов в памяти. Перемещают в устройстве обработки указанный конкретный объект в иерархию исходных объектов. Назначают в устройстве обработки вычислительный ресурс, соответствующий указанному процессу, для конкретного объекта, таким образом разрешая использование вычислительного ресурса конкретным объектом в памяти. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.