面对电力消耗与散热的严重问题,企业机构的IT主管开始关注“性能/瓦特”这样一个新指标。也就是说,在选购服务器时注意其性能与能耗和散热方面的相对指标。而Sun公司则提出了更具体的指标体系——SWaP(Space, Watts and Performance,空间、瓦特和性能),用来帮助企业用户衡量服务器是否能够贴上“绿色计算”的标签。
SWaP的计算方式如下:
SWaP = 性能/ (空间 * 能耗)
其中,性能可以由行业标准的基准测试指标(例如SPECjappServer2004和SPECweb2005)来获得,当然用户也可以采用自己专用的测试程序;空间是指服务器所占用的机柜单元数;能耗是服务器消耗的功率瓦特数,可以通过测试获得,也可以从服务器厂商提供的现场安装指南中取得。
因此,SWaP通过一个简单的公式,计算出了表征服务器效益的参数,向精确计算TCO迈出了一大步,为企业机构提供了一个科学的、可以量化的衡量方法,精确、有效地规划自己的IT设施。
罪魁祸首——不合理的架构
计算资源的使用是否合理,我们很难直观地观察,而交通资源的使用是否合理,就比较容易看到。在一个城市的道路网里面,凡是堵车的路段,温度一定比较高,道路比较畅通的地方,温度会比较适中,而完全没有车辆通过的空闲路段就会很冷清。而道路的利用率与城市设施的配置布局是否合理密切相关,只有疏密有致,才会与道路交通相得益彰。最糟糕的情况是,把所有的公共设施都集中放在一个地区,这样很容易造成这个区域路段的交通打结。而传统的CPU恰恰是采取了这种架构,因为它在同一个芯片中制作了太多的晶体管,并且让它运行在极高的频率上,其结果就是CPU芯片消耗的电力越来越大,产生的热量越来越多,不仅增加了服务器的能耗,而且往往因为散热问题而给系统设计带来许多麻烦。
值得注意的是,处理器的速度与存储器的速度之间存在着巨大的差异。存储器的速度才是整个服务器性能的瓶颈。从目前的情况来看,花很大的代价去提升处理器的速度,对服务器整体性能的提高并不明显。多年来,处理器的速度每2年提高一倍,而存储器的速度每6年才提高一倍。因为处理器厂商拼命提高速度,而存储器厂商则把主要精力放在提高存储容量和降低成本这两方面,对速度的关注放在了次要的地位。根据测算,传统处理器运行时间中常常有85%是处在等待存储器提供数据。更令人难以接受的是,处理器在等待期间同样也在消耗电力、散发热量,而且传统处理器为了提高指令执行速度,结构设计非常复杂,频率也非常高,这就会消耗更多的电力,散发更多的热量。
了解这些内幕之后,你就会发现,时钟频率的提高常常在误导用户,让人们认为它的性能一定很高。不过,在没有全新的处理器设计思路的情况下,传统的处理器就会成为用户们不得不做出的选择。
酷线程——绿色节能的绝技
CPU的运作可以用运输公司的业务来比喻,其性能提高的基本思路都是并行计算,这就好比一家运输公司需要承担许多线路上的运输工作。如果配备一部性能很好的跑车,速度虽然块,但是只能逐条线路一一去跑,整体效率就不会高;如果配备很多部车,虽然每部车的性能不是很高,但是可以同时跑多条线路,整体效率就会更高。在处理器中,每个线程就好比是一条线路。在当今的商业应用中,大多数情况下都是配备多线程的处理器更实用。
Sun公司最近发布的UltraSPARC T1处理器采用了“酷线程(CoolThreads)”技术,向“绿色计算”迈出了一大步。
“酷线程”是一种在单一处理器芯片中实现多内核、多线程的技术,同时采用了许多降低散热和节省电力的设计方法。由于采用了这种技术,UltraSPARC T1处理器可在单一芯片中同时运行32个线程,所消耗的电力仅仅相当于一个70瓦的灯泡。而传统的处理器整个芯片只有一个线程,却要消耗两倍的电力。
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