Energy Efficient High Performance Processors

این کتاب تکنیک‌های بهره‌وری انرژی را برای سیستم‌های محاسباتی با کارایی بالا (HPC) با استفاده از روش‌های مدیریت توان بررسی می‌کند. با اتخاذ یک رویکرد گام به گام، جریان‌های مدیریت توان، الگوریتم‌ها و مکانیسم‌هایی را که در پردازنده‌های مدرن مانند اینتل Sandy Bridge، Haswell، Skylake و دیگر معماری‌ها (مانند ARM) به کار می‌روند، توصیف می‌کند. علاوه بر این، شامل مثال‌های عملی و مطالعات اخیر است که نشان می‌دهد چگونه پردازنده‌های مودم به صورت پویا محدوده‌های توان گسترده را مدیریت می‌کنند، از چند میلی‌وات در پایین‌ترین حالت بیکار تا ده‌ها وات در حالت توربو. علاوه بر این، این کتاب توضیح می‌دهد که چگونه تحویل‌های حرارتی و برق در زمینه این محدوده قدرت عظیم مدیریت می‌شوند. این کتاب همچنین معیارهای مختلف راندمان انرژی را مورد بحث قرار می‌دهد، روش‌ها و کاربردهای متعددی را برای برآورد توان و انرژی ارائه می‌کند و نشان می‌دهد که چگونه با استفاده از روش‌های نوآورانه تخمین توان و الگوریتم‌های جدید، پردازنده‌های مدرن قادر به بهینه‌سازی معیارهایی مانند توان، انرژی و عملکرد هستند. . ابزارهای تخمین توان متفاوتی ارائه شده‌اند، از جمله ابزارهایی که مصرف انرژی پردازنده‌های مدرن را در دانه‌بندی هسته/رشته زیرپردازنده تجزیه می‌کنند. این کتاب همچنین به بررسی روش‌های هماهنگی نرم‌افزار، سفت‌افزار و سخت‌افزار برای کاهش مصرف انرژی می‌پردازد، به عنوان مثال یک روش مدیریت توان به کمک کامپایلر برای غلبه بر گشت‌وگذارهای برق. در نهایت، الگوریتم‌های میان‌افزار را برای تغییر اندازه حافظه پنهان پویا و مقیاس‌بندی ولتاژ و فرکانس پویا (DVFS) برای زیرسیستم‌های حافظه بررسی می‌کند.

This book explores energy efficiency techniques for high-performance computing (HPC) systems using power-management methods. Adopting a step-by-step approach, it describes power-management flows, algorithms and mechanism that are employed in modern processors such as Intel Sandy Bridge, Haswell, Skylake and other architectures (e.g. ARM). Further, it includes practical examples and recent studies demonstrating how modem processors dynamically manage wide power ranges, from a few milliwatts in the lowest idle power state, to tens of watts in turbo state. Moreover, the book explains how thermal and power deliveries are managed in the context this huge power range. The book also discusses the different metrics for energy efficiency, presents several methods and applications of the power and energy estimation, and shows how by using innovative power estimation methods and new algorithms modern processors are able to optimize metrics such as power, energy, and performance. Different power estimation tools are presented, including tools that break down the power consumption of modern processors at sub-processor core/thread granularity. The book also investigates software, firmware and hardware coordination methods of reducing power consumption, for example a compiler-assisted power management method to overcome power excursions. Lastly, it examines firmware algorithms for dynamic cache resizing and dynamic voltage and frequency scaling (DVFS) for memory sub-systems.