19/12/2014 - Effizientere Softwarenutzung zur Verringerung des Energieverbrauchs von Servern und Geräten

Menéame

Das europäische Projekt ENTRA, hat ein experimenteller Software-Prototyp auf der Grundlage einer semantischen Programmierung entwickelt, die den Programmierern die Menge an Energie anzeigt, die je nach dem Code verbraucht wird, den sie entwickeln.

Das ENTRA-Werkzeug läuft parallel zum Programm und zeigt anhand von Code-Analysen und Energiemodellierung, wie viel Energie der Computer braucht, um dieses Programm durchzuführen, und wie sich Designentscheidungen auf den Energieverbrauch auswirken werden.

Projekt Entre

Im Bereich der Computertechnik werden Energieeinsparungen in der Regel durch Hardware erreicht. Aber nach einem kürzlichen europäischen Projekt werden durch diesen Ansatz nur teilweise Einsparungen erzielt, vielleicht die weniger großen. Auch wenn eine energieeffiziente Hardware vorhanden ist, wird ein Großteil der Energie, die eingespart werden könnte, aufgrund der Ineffizienz installierter Software verschwendet.

● Kann mit dem Verbrauch eines Autos verglichen werden, erklärt Professor John Gallagher der Universität Roskilde (Dänemark), ENTRA-Koordinator. Wenn wir es kaufen, werden wir darüber informiert, daß es acht Liter pro 100 Kilometer verbraucht, aber das hängt natürlich vom Fahrstil ab. Das gleiche gilt für die Berechnung. In der Regel wird die Energie mit der Hardware verbunden, aber es könnte mehr Energie durch die Software gespart werden, ohne die Hardware zu verändern. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, alle erforderlichen Anstrengungen zu unternehmen, um Energieeffizienz-Hardware aufzubauen. Das ist genau das Thema des Projekts ENTRA HELIOS.

Energieverbrauch im Hinblick auf den Programmierer

Das Projekt ENTRA behandelt die Energieeffizienz Ziel des Designs ist es, IT-Unternehmen zu ermöglichen, energieeffiziente Produkte in kürzerer Zeit in Verkehr zu bringen. Das ENTRA-Werkzeug zeigt die Energieausgaben (Verbrauch) in Watt oder absoluten Energieanforderungen (die Energie, die zur Erfüllung der Aufgabe erforderlich ist) je nach Prozessorgeschwindigkeit (GHz). Anstatt darauf warten zu müssen, dass das Programm installiert und auf einer Maschine ausgeführt wird, um dann den Energieverbrauch zu messen (wenn es normalerweise zu spät ist, um die Situation zu korrigieren), kennt der Programmierer im Voraus den ungefähren Energieverbrauch nach dem Code.

Der Energieverbrauch von Computern ist sowohl aus Umweltgründen (CO2-Fußabdruck) als auch aus praktischen Gründen (die Notwendigkeit, dass die Batterie länger zwischen den Lasten dauert) in den Vordergrund gerückt. Das enorme Wachstum im Bereich der Datenverarbeitung in den letzten zehn Jahren hat dazu geführt, dass die Rechenzentren enorme Energiemengen verbrauchen. Energie wird für Kühlaufgaben benötigt, aber auch für die Verarbeitung und den Transport von Daten. Die ENTRA-Methode gilt für die Programmierung von Code und Aufgaben und reduziert den Energieverbrauch auf ein Minimum.

Eine große Batterie-Ersparnis auf Smartphones

Die Nachfrage nach Rechenleistung wird exponentiell steigen, und die Anwendungen müssen so konzipiert sein, dass sie energieeffizienter sind, damit die Batterien kleiner werden und weniger häufig aufgeladen werden müssen.

Der ENTRA-Prototyp wird in drei Komponenten studiert, die in der Regel viel Energie verbrauchen: Echtzeit-Audioverarbeitung, Steuerung von Motoren und Robotern und Vernetzung auch in Echtzeit. Der Software-Prototyp wird auf Hardware von XMOS, einem Halbleiterunternehmen in Bristol (Vereinigtes Königreich), ausgeführt, das Automobil-, Computer- und Videospiele liefert. Die für das Projekt zuständigen Forscher haben in diesen praktischen Studien festgestellt, dass mindestens 20 bis 50 Prozent Energie durch Verfahren wie die Kompaktierung der Programme und die Optimierung der Betriebszeiten eingespart werden könnten, um die Geschwindigkeit des Prozessors zu reduzieren.

Bei XMOS wird erwogen, mehrere ENTRA-Komponenten in ihre Werkzeugpalette aufzunehmen, um den Energieverbrauch zu optimieren. Die Ergebnisse von ENTRA wurden auch verschiedenen international renommierten Unternehmen wie ARM und ST Microelectronics sowie in den Workshops EACO (Energy Aware COmputing) vorgestellt, die weltweit Spitzenwissenschaftlern im Bereich energieeffizienter Computing vorgestellt wurden.

Professor Gallagher erklärt, dass die Erweiterung der ENTRA-Ergebnisse auf systemischer Ebene machbar sei. ● Die Methode sei völlig unabhängig von jeder Hardware oder Anwendungsdomäne, da sie ausschließlich auf der semantischen Programmiersprache und einem allgemeinen Energiemodell beruht. Dieselben Techniken könnten auf Hochleistungscomputer angewendet werden, die mit Hacking ausgerüstet sind.

Finanzierung und Projektpartner

Das Projekt ENTRA, das sich aus vier Partnern aus Dänemark, Spanien und dem Vereinigten Königreich zusammensetzt, wurde im Oktober 2012 gestartet und wird am 30. September 2015 abgeschlossen und mit 2,1 Mio. EUR aus dem RP7 finanziert.

Weitere Informationen:

Europäisches Projekt INTRA

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Informationsdienst der Gemeinschaft für Forschung und Entwicklung

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