IBM: Power-chips krijgen verbeterd energiebeheer

Tijdens de Hot Chips-bijeenkomst heeft IBM onthuld dat het een nieuwe slaapmodus aan zijn Power7-processors wil toevoegen. Tijdens de diepe slaap, die door Big Blue tot Winkle werd gedoopt, trekt de cpu vrijwel geen stroom.

De nieuwe slaapmodus, vernoemd naar Rip van Winkle, breidt de powersave-mogelijkheden van de Power7-chips van IBM uit. De drie bestaande slaapmodi, 'nap', 'sleep' en 'heavy sleep', krijgen daarmee een extra variant die een nog diepere slaap mogelijk maakt. De heavy sleep-modus vermindert het stroomverbruik van de acht cores met 85 procent en de cores worden binnen twee milliseconde weer actief.

Winkle verlaagt de stroomopname tot bijna nul, maar de keerzijde van die zuinige toestand is de tijd die nodig is om de cores weer te activeren; dat duurt volgens IBM-engineer Michael Floyd tien tot twintig milliseconden. Het is overigens nog niet bekend of de huidige Power7-processors met een update de nieuwe slaapstand aan boord krijgen. Gezien de uitspraak dat de techniek 'a little teaser for future chips' is, zou IBM kunnen wachten tot de Power8-introductie.

Naast de Winkle-slaapmodus introduceerde Floyd nieuwe features van het EnergyScale-powermanagement in de Power7-chips. Door de zogeheten guardbands, ofwel veiligheidsmarges, te reduceren, kunnen de processors effectiever worden. De guardbands zorgen ervoor dat de signalen niet worden verstoord, maar de marges van de maatregelen kunnen strikter. In EnergyScale stelt een critical path monitor de marges in realtime bij om ze zo laag mogelijk te houden. Dat zou eeen overklok van ruim zeven procent of een energiereductie van bijna 16 procent mogelijk maken.

Ook kreeg Power7-EnergyScale een low-energy-detection-techniek die cores met een lage werklast omlaag klokt. Per milliseconde kan de kloksnelheid 50MHz, in stappen van 25MHz, worden verlaagd. De derde energiebesparende maatregel in de nieuwe EnergyScale is een manier om de energieopname van een core indirect te meten; IBM noemt dat Power Proxy. Daarmee kan het vermogen van de processors op basis van indirecte meetgegevens worden gereguleerd. Dat moet het opgenomen vermogen verlagen op basis van activiteit van de afzonderlijke cores, ondanks het ontbreken van spanningsregulators op de individuele cores in de IBM-processors.

Reacties (22)

[Verwijderd]

In welke mate is tien tot twintig milliseconden reactivatietijd een negatief kenmerk van deze slaapmodus? Het blijft immers bijzonder weinig.

[noskill]

Ja dat vroeg ik me dus ook al af.. Hoe lang zou de reactivatietijd zijn bij, zeg, een E8400 die uit "sleep" komt?
Denk ook eerder dat de zin "a little teaser for future chips" zal slaan op toekomstig geproduceerde Power7 chips.. Het lijkt me lastig om een dergelijke functie te implementeren dmv software updates.

[Verwijderd]

Dat hangt een beetje af voor welk doel het wordt gebruikt. Als het om een huge server gaat die continu draait, kan ik me wel voorstellen dat 20ms erg veel is. Maar als dit juist wordt aangestuurd, zodat er eerst berekend wordt wat de huidige load is over het hele systeem, dan kan er bepaald worden welke cores/procs er in een "Winkle modus" mogen verkeren. Deze kunnen dan weer in een normale "sleep-modus" gezet worden zodra de load langzam weer toeneemt en weer snel actief zijn als er veel vraag is. Het is dus belangrijk dat de software dit goed aanstuurt.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 19:38]

[antiekeradio]

nee, het is zelfs geheel onmogelijk. dit is een constructieve wijziging op de die van de processor.

het is zelfs niet zeker of toekomstig geproduceerde power7 versies het krijgen, of dat het zo ingrijpend is dat ermee gewacht wordt tot de volgende generatie (power8 dus)

de E8400 heeft lang niet zo'n diepe slaap toestand, en kan dus in no time weer bij de les zijn.

[MSalters]

Waar baseer je dat statement op? Een dergelijke slaapstand is per definitie een combinatie van hard- en software. De hardware zorgt voor het daadwerkelijk verminderen van het energieverbruik. Het moeilijke deel van een slaapstand is daarna weer opstarten in (vrijwel) dezelfde toestand. Daarvoor kun je best als CPU ontwerper gebruik maken van microcode. Zo kun je bijvoorbeeld alle registers wegschrijven naar de CPU cache. Die moet je dan natuurlijk wel eerst legen naar main memory. Dat soort complexe voorbereidingen wil je niet eens in hardware realiseren.

Het is dus goed mogelijk dat de huidige Power7 chips nog de microcode missen om de volledige state veilig te stellen, en waardoor de verantwoordelijke delen van de core nu nog onder spanning gehouden moeten worden.

[noskill]

Dat was sowieso maar een voorbeeld die E8400, maar ik heb verder ook echt totaal geen idee hoelang het duurt om cores te reactivaten als ze uit sleep worden gehaald.. 20ms leek me gewoon erg weinig

Ik dacht inderdaad ook al dat dergelijke functie toch ook echt hardwarematige modificaties nodig zal hebben... toch zal er ook een nieuwe driver komen dus MSalters heeft iig ook gelijk

[vandeGerrit]

Ligt er aan hoe het gebruikt wordt. Zelf zat ik meer met de vraag Nut ervan?

Mijn aanamen is, is dat deze servers continue aan het stampen zijn, en data verwerken. Dus hij is bezig en de cores staan aan.

Wat zou kunnen is dat als een core niet gebruikt wordt, hij in slaap stand staat. Maar zodra hij dan moet bijspringen als de load weer omhoog gaat, is 20ms erg veel, voor steeds even aan en uitschakelen.

[MSalters]

Het overgrote deel van de servers draait niet op 100% CPU load gedurende 5 jaar. Sterker nog, er zijn genoeg servers die 's nachts op 1% draaien. Maar zelfs een server bij een bank die 's nachts transacties moet verwerken is daar in een uur of twee mee klaar. En in het weekend zijn er al helemaal geen transacties. Ook de server waarop de Gemeentelijke Basis Administratie draait is 's avonds na 17:00 uur en in het weekend idle, om een andere typische IBM klant te noemen.

[humbug]

Sterker nog. Verschillende van de partijen waarmee ik werk hebben dubbele datacenters waarbij het backup datacenter dus feitelijk 24x7 niets staat te doen.

[antiekeradio]

servers staan lang niet altijd continu te stampen, toch? er zijn altijd korte of langere periodes waarin de totale load van een server (of een array) onder het maximum ligt.

in zo'n geval kan het dus gunstig zijn om niet een continue lage werklast op alle cores (of verdeeld over meerdere servers) te zetten, maar juist de load wat te concentreren zodat andere servers/CPU kernen op de diepe slaapmodus kunnen.

[Little Penguin]

Voor computer-begrippen is 20 milliseconden erg lang, in dit tijd kunnen er aardig wat instructies uitgevoerd zijn...

Het voordeel van deze modus is dus eigenlijk vooral het achter de hand kunnen hebben van een extra core die praktisch geen energie nodig heeft en dus ook geen warmte produceert. Als dan de load toch flink hoog wordt kan er, door het besturingssysteem, besloten worden om de extra core(s) te activeren...

[noskill]

Als je per core de heavy sleep aan zou kunnen zetten zou dit inderdaad wel interessant zijn. Even nog op die 20ms.. Als je de cores uit heavy-sleep zou halen is er dus bij je eerste actie een 20ms delay, daarna is de core toch weer volledig actief? Dan valt het toch echt reuze mee die 20ms :x

[mashell]

Inderdaad, als 1 core maar gewoon actief blijft en die raakt boven de 75% belast dan kan de rest tijdig worden wakker gemaakt.

[Verwijderd]

Het is geen negatieve kenmerk, het is alleen iets waar je rekening mee moet houden als je een systeem aan het ontwerpen bent.

[Verwijderd]

20 msec lijkt me een uitstekende hersteltijd, gewoon op alle computers standaard 7/8 cores na 5 minuten idle in die mode en we hebben een dikke energiebesparing + minder uitstoot. bedrijven blij, ik blij, alles blij.

[Verwijderd]

hehehe leuk, maar deze cpu's zijn net iets duurder dan de INTEL/AMD cpu's. Dus om bedrijfseconomische redenen worden deze power cpu's niet gebruikt voor het "daily work"

[robvanwijk]

In EnergyScale stelt een critical path monitor de marges in realtime bij om ze zo laag mogelijk te houden

Staat daar nou dat op de ciritical paths realtime wordt gemeten wanneer (hoeveel ps voor de deadline) het signaal stabiel wordt en aan de hand daarvan de clock en/of het voltage gefinetuned wordt? Ik kan er niks anders van maken, maar als ze dat voor elkaar krijgen:

[mdvmine]

In artikel: de kloksnelheid kan 50% omlaag, niet 50MHz.

[_Thanatos_]

Misschien een rare vraag, maar wat voor soort systemen gebruiken deze CPU eigenlijk?

[silencedkill]

power systems. een serie van hardware van IBM. onder deze vallen
* iSeries (ook gekend als AS/400 of ibm i of power i of system i en nog een dozijn andere namen)
* pSeries
* zSeries

Bovenstaande zijn vooral aanwezig bij transactie, sla en security gevoelige systemen. Denk maar aan banken, casino's, gezondheidszorg, sociale voorzieningen, etc... Zelfs hotmail hun administratie draaide tot een aantal jaar geleden op AS/400's voor hun personeeladministratie tot het in de media kwam en men in spoed alle systemen veranderde

Apple (als ik me niet vergis) gebruikte de power G4 (?) tot een aantal jaren geleden eveneens.
De PS3 gebruikt een variant van bovenstaande chips.

[sjaakwortel]

en natuurlijk de xbox360

[_Thanatos_]

Dus geen general purpose pc's of servers