Abstract
Execution time is no longer the only metric by which computational systems are judged. In fact, explicitly sacrificing raw performance in exchange for energy savings is becoming a common trend in environments ranging from large server farms attempting to minimize cooling costs to mobile devices trying to prolong battery life. Hardware designers, well aware of these trends, include capabilities like DVFS (to throttle core frequency) into almost all modern systems. However, hardware capabilities on their own are insufficient and must be paired with other logic to decide if, when, and by how much to apply energy-minimizing techniques while still meeting performance goals. One obvious choice is to place this logic into the OS scheduler. This choice is particularly attractive due to the relative simplicity, low cost, and low risk associated with modifying only the scheduler part of the OS. Herein we survey the vast field of research on energy-cognizant schedulers. We discuss scheduling techniques to perform energy-efficient computation. We further explore how the energy-cognizant scheduler’s role has been extended beyond simple energy minimization to also include related issues like the avoidance of negative thermal effects as well as addressing asymmetric multicore architectures
چکیده
امروزه زمان اجرا را نمیتوان به عنوان تنها معیاری به منظور ارزیابی کارائی در سیستم های محاسباتی در نظر گرفته شود. در اصل، قربانی کردن کارائی به خاطر کاهش انرژی ، به یکی از روش های رایجی تبدیل شده که در محیط هایی که سرور های بزرگ قصد کاهش هزینه های خنک سازی و همچنین افزایش عمر دستگاه های موبایل را دارند، بکار گرفته میشود. طراحان سخت افزار، از یک چنین گرایش هایی ، مانند قابلیت هایی مانند DVFS(فرکانس هسته گازی) در سیستم های مدرن آشنایی دارند. اگرچه قابلیت های سخت افزاری را نمیتوان به تنهایی کافی دانست و از این رو باید آنرا با منطق دیگری ادغام کرد تا بتوان مشخص کرد که به چه میزانی باید از تکنیک های کاهش انرژی استفاده کرد که در عین حال کارائی نیز حفظ شود. یکی از انتخاب های رایج این بوده که منطق را در داخل یک زمانبند OS قرار داد. این انتخاب، به دلیل سادگی، هزینه ی پایین و ریسک پایین مرتبط با تعییر بخش زمانبند سیستم عامل مناسب میباشد. از این رو در این مقاله قصد داریم پژوهش عمده ای را بر روی زمان بندی های آگاه از نظر انرژی انجام دهیم. همچنین تکنیک های زمانبندی رابه منظور محاسبه ی کارآمد انرژی مورد بررسی قرار میدهیدم. علاوه بر این، نقش این زمانبند ها را در کمینه سازی انرژی بررسی کرده و مباحثی مانند اجتناب از تأثیرات گرمایی منفی و حل مسئله ی معماری های چند هسته ای متقارن را نیز بیان خواهیم کرد.
واژگان شاخص: پژوهش، منابع رقابتی به اشتراک گذاشته شده، زمانبندی در سطح نخ، زمانبندی آگاهانه از نظر انرژی، تأثیرات گرمایی، پروسه های چند هسته ای متقارن، اشتراک گذاری منابع به صورت مشارکتی
1-مقدمه
افزایش استفاده از سیستم های کامپیوتری و افزایش قیمت برق، باعث شده است تا مسئله ی بهره وری انرژی به یکی از مباحث عمده ی پژوهشی مبدل گردد. مصرف انرژی، به یکی از متریک های کلیدی به منظور ارزیابی یک سیستم کامپیوتری مبدل گشته و متریک های کارائی مرسومی نیز مانند سرعت اجرا در این زمینه نقش دارد. فعالیت های زیادی بر روی ایجاد دستگاه های کارآمد از نظر انرژی متمرکز بوده اند، ولی با توجه به اینکه قیمت تجهیزات سخت افزاری نیز رو به کاهش است و این سخت افزار ها به صورت کارآمد از نظر مصرف انرژی طراحی شده اند، استخراج بهره وری بیشنه مبتنی بر نرم افزار است. این مورد برای دستگاه های سخت افزاری نیز صحیح است ، چرا که تقریباٌ نیمی از انرژی سیستم ها را مصرف میکنند. پردازنده های مدرن نیز اجازه ی پردازش سریع با مصرف بسیار کم انرژی را در اختیار ما قرار داده، ولی تصمیم گیری در مورد چگونگی استفاده از این سیستم ها به منظور کمینه سازی تأثیر سرعت و در عین حال کاهش مصرف انرژی، بسته به مدیر منابع در زمان اجرا، مثل سیستم عامل میباشد. با توجه به تنظیمات مربوط به مدیریت انرژی، باید مشخص کرد که چه زمانی باید هر نخ نرم افزاری را و با چه سرعتی اجرا کرد. این تصمیم ها را باید به عنوان بخشی از پروسه ی روتین های زمانبندی در نظر گرفت. بنابراین، ما سیاست های مدیریت انرژی و الگوریتم های بکارگرفته شده در زمان اجرای نرم افزار را به عنوان زمانبندی آگاهانه از نظر انرژی در نظر میگیریم. این نوع زمانبندی ها را قصد داریم در این مطالعه بررسی کرده و به طور خاص بر روی مدیریت مصرف انرژی پردازنده متمرکز شویم....