220184

Plätze 8 und 7: Hardware-Stromsparfunktionen und Manycore-Prozessoren

29.01.2010 | 09:11 Uhr |

Platz 8: Hardware-Stromsparfunktionen

Wir kennen alle das Klischee der grünen IT: Man retten den Planeten und schont die Geldbörse, indem man Strom spart. Entsprechende Technologien für Server, Desktops und andere Hardware gibt es bereits. Aber in einigen Fällen ist ein wirklicher Vorteil nur zu erzielen, wenn auch von Seiten der Software bessere Entwicklungen folgen.

Effizientere Netzteile, zusammen mit Festplatten, die die Geschwindigkeit reduzieren oder sich abschalten, wenn sie nicht benötigt werden, machen das bereits jetzt möglich. Aber um inaktive Cores und Motherboards zurückzufahren, muss bei Multicore-CPUs die Steuerung grundsätzlich vom Betriebssystem oder anderer Software erfolgen.

Netzteile bieten den einfachsten Weg, um Energie zu sparen. Sie benötigen keine Software und ermöglichen einen doppelten Effekt: Bei der Umwandlung des Stroms verbrauchen Sie weniger Energie und erzeugen weniger Abwärme, was wiederum eine geringere Kühlung notwendig macht. Das 80-Plus-Zertifizierungs-Programm, von einen Elektronik-Konsortium entwickelt, ermöglicht Fördergelder für Hersteller, die Netzteile entwickeln, die eine Effizienzrate von mindestens 80 Prozent erreichen – im Gegensatz zu den alten Werten bei 50 Prozent. Das bedeutet, dass in der Regel nur die Hälfte des Stroms wirklich das Motherboard erreicht, der Rest geht in Form von Hitze verloren.

Viele Hersteller produzieren bereits Festplatten, die automatisch die Geschwindigkeit verringern können oder sich bei Nichtbenutzung ausschalten. Oft sind diese Funktionen aber softwareseitig nicht unterstützt, weil es zu lange dauert die Laufwerke wieder zu aktivieren. Es gibt drei Level bei den Energiesparzuständen, die jeweils mehr Strom sparen, aber auch mehr Zeit benötigen um wieder in den normalen Betrieb zu schalten. Man könnte sagen: langsam, langsamer, aus. Das erste Level braucht 1 bis 2 Sekunden, das zweite weniger als 30 Sekunden und das dritte kann bis zum kompletten Hochfahren bis zu zwei Minuten brauchen. Diese Anlaufzeiten verursachen Probleme mit den meisten Anwendungen, was der Grund für die häufig anzutreffende Deaktivierung entsprechender Funktionen ist.

Windows 7 und Windows Server 2008 unterstützen eine neue CPU-Stromsparfunktion (Core Parking): Cores die bei geringer Last nicht benötigt werden, schalten sich ab. Besonders sinnvoll ist das für Server, die zwar oft stark belastet werden, außerhalb bestimmter Hauptzeiten aber wesentlich weniger Leistung bringen müssen. Prozessoren mit zwei, vier, sechs oder acht Cores können alle nicht genutzten Prozessoren ausschalten und trotzdem auf Anfragen reagieren. Die Aktivierung der weiteren Cores ist sofort möglich, wenn die Rechenleistung der aktiven Prozessoren nicht mehr ausreicht.

Motherboards und Add-ons wie Netzwerkinterface-Karten bieten neuerdings die Möglichkeit, Komponenten abzuschalten, wenn sie nicht in Gebrauch sind. Einige Motherboards, insbesondere Laptop-Systemen, unterstützen etwa zwei unterschiedliche Video-Systeme: eines ist eine in das Motherboard integrierte Lösung, das andere eine richtige Grafikkarte. Wenn eine schnelle Grafikleistung nicht benötigt wird, wird die Grafikkarte deaktiviert und der Computer arbeitet Strom sparend mit der integrierten Grafik. Wenn Anwendungen mehr Grafikleistung anfordern, schaltet sich die Grafikkarte zu.

Netzwerkkarten können sich abschalten, wenn das Netzwerk nicht in Betrieb ist und auch andere Komponenten nutzen vergleichbare Funktionen. Aber bis diese Funktionen durch die Betriebssysteme umfassend unterstützt werden - und in einigen Fällen durch bestimmte Anwendungen – sind sie aber nur von geringem Nutzen. Es ist toll eine Netzwerkkarte zu haben, die sich ausschaltet - aber man braucht eben auch ein Betriebssystem, das das Ding wieder einschaltet.

Platz 7: Manycore-Prozessoren

Die wichtigsten Anbieter von Prozessoren haben das Limit der Taktfrequenz erreicht. Jede weitere Steigerung benötigt sehr viel zusätzliche Energie. Jeder echten Leistungsschub erzeugt dann den Wärmeausstoß und benötigt die Wattleistung von, sagen wir, einem Bügeleisen.

Aus diesem Grund haben die Hersteller aus einer einspurigen Straße eine mehrspurige Autobahn gemacht. Nicht nur ein einzelner, schneller Kern, sondern mehrere Kerne, die parallel arbeiten. Ein rasantes Tempo ist nicht mehr der heilige Gral der IT. Stattdessen ist es der Gesamtdurchsatz.

Chips mit mehreren Kernen verbrauchen weniger Energie, erzeugen weniger Wärme und arbeiten besonders effizient. Auf Servern sind sie genau das, was die IT-Brache braucht. Heute zum Beispiel verfügt ein Nehalem-Prozessor von Intel über vier Kerne, von denen jeder zwei Threads gleichzeitig ausführen kann – so können auf einem günstigen Quad-Prozessor-System 32 Threads gleichzeitig ablaufen. Vor fünf Jahren konnten das nur High-End-Server oder Großrechner. Heute ist es Normalität.

Multicore-Chips haben weniger Auswirkungen auf den Desktop-Bereich, weil Anwendungen fehlen, die die Ressourcen wirklich sinnvoll parallel nutzen. Ganz zu schweigen vom Mangel an qualifizierten Programmierer, die sich mit Multithread-Desktop-Software beschäftigen. Das ändert sich jedoch gerade, vor allem bei Workstation-Anwendungen und bei Grafik-Anwendungen für Power-User.

Im nächsten Jahrzehnt wird es eine explosionsartige Vermehrung der Kerne in den neuen Chips geben. Diese Ära, genannt "Manycore" (ein Begriff, der sich auf mehr als acht Kernen bezieht), wird in Kürze eingeläutet. Intel zum Beispiel hat bereits funktionsfähige Demos von einem Chip gezeigt (Tera-Scale-Projekt) der 80 Kerne enthält und 1 Teraflop bei einem Verbrauch von nur 62 Watt bietet. (Zum Vergleich: Ein System, das eine Leistung von 18 Teraflops hat, würde sich für die aktuelle Liste der Top-500-Supercomputer qualifizieren.)

Nicht-x86-Prozessoren sind auch an dieser Entwicklung beteiligt. Zum Beispiel Tilera verkauft derzeit einen 16-Core-Chip und hat angekündigt, dass ein 100-Core-Monster schon 2010 ausgeliefert werden kann. Was macht die IT-Branche mit so vielen Kernen? Im Falle von Tilera werden die Chips für Videokonferenz-Ausrüstungen verwendet, die mehrere simultane Video-Streams in HD-Qualität möglich machen. Im Falle von Intel ermöglichen die neuen Prozessoren den Unternehmen neue Formen der Computernutzung, etwa könnten Grafikberechnungen direkt im CPU stattfinden. Auf Servern wird die Manycore-Ära enorme Skalierbarkeit ermöglichen und eine Plattformen bieten, auf der leicht Hunderte von virtuellen Maschinen auf Hochtouren arbeiten können.

Die Manycore-Ära - die sich sicher irgendwann zur Kilo- und Megacore-Epoche voranschreiten wird - wird es uns ermöglichen, selbst unglaublich rechenintensive Anwendungen mit Leichtigkeit auszuführen und das zu geringen Kosten. Wahres Supercomputing wird somit auch auf preiswerten PCs möglich.

PC-WELT Marktplatz

220184