计算机能耗问题已为国际社会普遍关注,据统计,单是待机能耗已经占到了国际经济合作组织国家(OECD)民用电力消耗的3%~13%。欧盟、美国、日本等发达国家针对IT产品纷纷出台或制定了降低计算机能耗措施,从4年前美国加州能源危机引发计算设备生产厂家掀起轰轰烈烈的节能运动到美国国防部2002年为IBM出资200万美元用于节能研究开始,计算机产业能源节约的重要性日益突出。
节能降耗的新一代计算机芯片
1. “Merom”、“Conroe”以及“Woodcrest”下一代微处理器
英特尔开发者论坛大会(Intel Developer Forum)上英特尔展示了多款基于下一代技术的微处理器,这几款新型处理器部分基于Pentium M处理器的设计,同时也采用了Pentium 4处理器基础架构的一些特性,将两种不同架构最优秀的部分整合在一起,确保性能最大化的同时提高功率效率。
基于下一代技术的微处理器开发代号分别为“Merom”、“Conroe”以及“Woodcrest”。其中,“Merom”主要用于笔记本电脑,它的最大功耗仅有5瓦,而将于2006年底上市的超低电压版“Merom”功耗只有0.5瓦;“Conroe”主要面向台式机,它的最大功耗为65瓦,远远低于现有Pentium 4处理器的95瓦;服务器处理器“Woodcrest”的最大功耗为80瓦,而现有Xeon处理器的功耗为110瓦。同Pentium D处理器一样,上述处理器都具有两个计算引擎,也就是双内核。
由于处理器功耗和散热问题日益突出,英特尔逐渐放弃了通过提升主频来增强处理器性能的传统方法,而将主要精力放在多内核处理器开发上。尽管多内核处理器的主频并不高,但由于有多个内核来分担工作量,处理器的性能得到了较大幅度的提升。除此之外,多内核处理器在提升性能的同时还解决了功耗控制的问题。
2. 双内核芯片动态电源协调技术
笔记本电脑电源管理技术涉及到整个计算机系统从软件到硬件的电源管理。它要求硬件支持相应的规范或者功能,这样操作系统可以根据电源管理策略自动地调整不同部件的供电状态,从而达到节能的目的。
英特尔开发的双内核芯片动态电源协调(Dynamic Power Coordination,DPC) 技术是利用双内核芯片节约能耗的一种方式。这种技术可以在一个内核工作时使另一个内核进入睡眠状态,当负荷比较轻的时候DPC将降低其中一个内核的频率以延长电池使用时间。DPC 技术将被应用在Yonah 上――英特尔的首款双内核笔记本电脑用芯片。英特尔表示,采用这种技术后,笔记本电脑每充电一次可以使用8个小时,大大高于目前的使用时间,同时这种技术今后还将用于台式电脑和服务器。
3. “CMOS voltage regulator”电压调节技术
在英特尔减少处理器功耗的一些新技术中,有一个是改良后的电压调节技术“CMOS voltage regulator”,该技术可以大幅减少处理器功耗。现在的电源管理系统,无论处理器工作量多或者少,都不会改变电压的供给,而新的技术,将会允许电源管理系统在一百万分之一秒内调整处理器的电压,从而减少处理器的功耗。基于此节能技术的电压调节器会整合CMOS电压调节器,并且将来可能会内置到处理器里面。内置到处理器里将会更快地调节处理器的电压,从而更大限度地减少处理器功耗。英特尔预言,如果电压调节器工作在100MHz就可以达到85%的有效功率,减少大约30%~35%的处理器功耗。
4. 高超节能效率的Opteron (皓龙) 处理器
几乎在相同时间,英特尔的主要竞争对手AMD也发布了首款双内核处理器,而且在性能上优于英特尔产品。AMD公司推出的用于服务器的皓龙(Opteron)处理器,其功耗仅为35~95W之间,而目前竞争产品的功耗最低为103W,最高为130W。按最保守的数据,二者至少相差14~68W。同时,AMD将内