Коллектив

• Сидоров С.В. - куратор проекта
• Калачев А. - куратор проекта
• Карсаков Александр
• Клян Софья
• Лебедев Сергей
• Напыльникова Яна

Аннотация

В связи с постоянным ростом применения информационных технологий в нашей жизни и мировой тенденцией к экономии энергетических ресурсов, энергетическая эффективность стала приоритетом и в IT-сфере. Сейчас она является одной из движущих сил совершенствования архитектур и технологий как мобильных и встраиваемых процессоров, так и мощных суперкомпьютеров и серверов.

Основная проблема заключается в том, что в современных устройствах не хватает емкости батарей для комфортной и продолжительной работы. Основной способ увеличения времени жизни устройства – наращивание емкости батареи. Однако любая батарея имеет некий предел емкости, обусловленный ее физическим устройством и размерами. Одним из возможных решений может стать другой, малоизученный подход – написание энергоэффективного программного обеспечения, использующего ресурсы устройства таким образом, чтобы затраты энергии были минимальны.

Цели и задачи проекта

Целью данной работы является изучение возможности для определения потребляемой мощности без использования дополнительных приборов, а с использованием только программных средств. Данная цель предполагает решение следующих задач:

• Определение  величин (метрик), которые необходимы для анализа энергоэффективности  ПО.
• Изучение инструментов, которые позволяют программным образом определять величину этих метрик.
• Подготовка исследовательской инфраструктуры для удобного проведения экспериментов и анализа энергоэффективности ПО.
• Используя созданную инфраструктуру, провести замеры потребляемой мощности у ряда простейших алгоритмов.

Краткое описание полученных результатов

В ходе работы была подготовлена рабочая инфраструктура, которая представляет собой набор скриптов, написанных на языке Python и использующих системную утилиту Perfmon в качестве инструмента для получения данных об энергопотреблении системы. Для проверки работоспособности данной инфраструктуры была проведена серия экспериментов для следующих алгоритмов:

• Умножение матрицы на вектор
• Умножение матрицы на матрицу
• Быстрое преобразование Фурье
• Алгоритм выделения краев Canny

Было подготовлено несколько реализаций с использованием разных технологий:

• OpenMP
• Intel® Cilk Plus
• Intel ® Threading Building Blocks
• Streaming SIMD Extensions (SSE)

Сравнение так же проходило с реализациями соответствующих алгоритмов из библиотеки Intel® Math Kernel Library (MKL).

Данная система успешно справилась с поставленной задачей. Она позволила проводить оценку энергоэффективности программного обеспечения и представить результаты в виде наглядных графиков. Основываясь на этих данных, были выявлены следующие закономерности:

• Среди параллельных технологий OpenMP является наиболее энергоэффективной по сравнению с технологиями Cilk Plus и TBB при тех же начальных условиях.
• При реализации параллельной версии необходимо учитывать, что энергопотребление может зависеть от количества  запускаемых потоков.
• При реализации необходимо учитывать количество переходов между С-state состояниями процессора. Для повышения энергоэффективности количество таких переходов должно быть минимально.
• Оптимальный алгоритм по энергопотреблению почти всегда находится среди оптимальных алгоритмов по производительности.

Однако разработанная система имеет ряд недостатков:

• Недостаточная точность измерений.
• Жесткая зависимость от платформы, на которой проводятся исследования.
• Ограниченность в форматах представления полученных результатов.

Исправление данных недостатков является задачей дальнейшего исследования.

Материалы

Презентация проекта

<< вернуться  |   Документ от: 24.01.2012 10:43