Jõudlus vati kohta

Jõudlus vati kohta tähendab teatud arvuti riistvara või arhitektuuri kasutegurit. See näitab, kui palju suudab arvuti või teatud riistvara tööd teha iga kulutatud vati kohta.

Definitsioon

Kasutegurit mõõdetakse erinevate ühikute baasil. Näiteks FLOPS (ujukomatehteid iga sekundi kohta), MIPS (miljonit operatsiooni sekundis) või mõne arvutijõudlust mõõtva programmi baasil.

Energiakulu mõõdetakse olenevalt vajadusest. Teatud puhkudel arvestatakse ainult teatud komponendi energiakulu, teistel puhkudel liidetakse kõikide komponentide, seadmete jahutuse ja vajalike lisaseadmete energiakulu kokku.

Areng

Üks esimestest levinumatest arvutitest UNIVAC I oli võimeline tegema 1905 operatsiooni sekundis (OPS), kasutades 125 kW energiat. See teeb välja 0,015 operatsiooni iga vati kohta sekundis. Tänapäevased süsteemid, mis sisalvadad näiteks Intel Core i7 4770k protsessorit, mis kasutavad 85 W energiat, suudavad teha umbes 125 000 miljonit operatsiooni sekundis (MOPS). See annab kokku 1470 miljonit operatsiooni iga vati kohta sekundis. Kui neid süsteeme omavahel võrrelda, siis tänapäevased süsteemid on peaaegu 100 miljardit korda efektiivsemad.

FLOPS vati kohta

Eksponentsiaalselt kasvav superarvutite kasutegur vati kohta (allikas: Green500 nimekiri). Punased punktid märgivad kõige efektiivsemat arvutit. Sinised punktid märgivad arvutit, mis asub 500. kohal.

FLOPS (ujukomatehteid iga sekundi kohta) vati kohta on üldlevinud mõõteviis. Seda kasutatakse tavaliselt simulatsioonides ja muudes teadusega seotud kalkulatsioonides, kus kasutatakse tihti ujukomaarvu leidmist.

Näiteid kasuteguri eksponentsiaalse kasvu kohta

2013. aasta juunis saavutas Eurora 3208,83 MFLOPS vati kohta.

2012. aasta novembris saavutas Beacon – Appro GreenBlade GB824M 2499,44 MFLOPS vati kohta.

2011. aasta novembris saavutas IBM Rochester – BlueGene/Q 2026,48 MFLOPS vati kohta.

2010. aasta novembris saavutas NNSA/SC Blue Gene/Q Prototype 1684,20 MFLOPS vati kohta.

2009. aasta novembris saavutas QPACE SFB TR Cluster 722,98 MFLOPS vati kohta.

2008. aasta novembris saavutas BladeCenter QS22 Cluster 536,24 MFLOPS vati kohta.

Green500 nimekiri

Green500 hindab arvuteid TOP500 superarvutite nimekirjast energia kasuteguri järgi. Tavaliselt mõõdetakse LINPACK FLOPS vati kohta. Green500 nimekirja uuendatakse aastas kaks korda, juunis ja novembris.

2013. aasta novembri andmete järgi on praegu kõige suurema kasuteguriga superarvuti Jaapanis asuv TSUBAME-KFC, mis praegu töötab 4503,17 MFLOPS/vati kohta. Selle superarvuti on välja arendanud Tokyo tehnoloogia instituut koos ettevõtetega NEC, Nvidia ja paljude teiste firmadega. Arvuti läks käiku 2013. aasta oktoobris ja see kuulutati maailma kõige suurema kasuteguriga arvutiks. Praegu on ta teisel kohal olevast superarvutist 50% efektiivsem.

Graafikaprotsessori kasutegur

Erinevalt protsessorite tootjatest ei pane graafikaprotsessorite tootjad energia säästmisele rõhku. Graafikakaardid kasutavad tavaliselt mitut protsessorit ja mõnel juhul on ühte arvutisse paigaldatud mitu graafikakaarti. See tähendab, et tavaliselt on graafikaprotsessorid süsteemides kõige suuremad energiakulutajad.

Sarnaselt protsessoritega mõõdetakse graafikaprotsessorite kasutegurit FLOPS vati kohta.

Probleemid

Tänapäevased serverid võtavad meeletult energiat. 2010. aastal võtsid Ameerika Ühendriikides serverid ja arvutid terve riigi energiakulust 10%. Riistvara tootjad üritavad leida viise kuidas komponente efektiivsemaks teha, mitte ainult jõudluse poolest, vaid et komponent eraldaks võimalikult vähe soojust.

Suur osa serverite energiakulust läheb nende jahutamiseks ja serveriruumide ventileerimiseks. Tänu sellele, et riistvara läheb eksponentsiaalselt efektiivsemaks, tuleb kasulikum serverite riistvara paari aasta tagant välja vahetada.

Uuemad serverid kasutavad vähem energiat, on võimsamad ja eraldavad vähem soojust, tänu millele saab ka jahutuse ja ventileerimise pealt raha kokku hoida.