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英特尔研究中心邓育贤谈芯片的功耗控制

    【IT168 专稿】上周末,由中国计算机学会主办,IT168协办的青年计算机科技论坛YOCSEF在中科院计算所举行了主题为《低排放绿色计算》的主题报告。与会的有来自英特尔、曙光、百度和浙江大学的产业界、学术界专家,共同就绿色计算的趋势和面对的问题作出阐释,并结合自身研究方向谈了与绿色计算相关的技术。

    首先发言的是英特尔中国研究中心高级主任研究员邓育贤先生,他从芯片的设计角度出发谈了目前英特尔是如何看待处理器功耗,以及目前应用了哪些技术来降低功耗的。邓先生认为:"芯片中的功耗主要分为两大类,一类是随着线程的运算处理器的负载而变化,我们称之为动态功耗,也就是消耗功耗。另一类是静态功耗,也叫漏电,是半导体工艺造成的必然损耗。"

    接下来,邓先生具体分析了动态功耗和静态功耗的产生原因。他表示:"对于动态功耗的控制,我们可以拿简单的例子来说,就是我们不能为了追求性能而选择高主频。因为主频一旦上去,功耗也就会变的很大,另外从静态功耗的角度讲,漏电也会更加的严重,这是半导体从摩尔时代起就不断面对的双重矛盾。"

    邓育贤先生表示,在英特尔工艺制程的进步当中,每一代工艺进步,理论上都可以做到尺寸减小30%,芯片大小增加15%,同时电压减少15%,频率变为原来的一倍。可是英特尔没有这样做,因为这样做的话会使芯片的功耗变为原来的2.7倍。英特尔在设计芯片的时候,除了会考虑性能,更会考虑芯片的总功耗,因而每个芯片设计部门甚至都有自己的功耗指标。"假设个例子,比如某个芯片设计过程中,规定Cache部门的总功耗不能超过30瓦,然后性能要保证在多少,容量在多少等。"邓先生如此阐述英特尔在设计芯片时的目标设定法。

    不过邓先生也表示,由于物理层条件所限,目前的芯片无法再更多的降低自身的工作电压,因此只有从制程上去寻求效能比。他谈到英特尔的45nm技术将漏电控制在了45%左右,而基于45nm技术制造的凌动处理器更是只有2W的功耗,从而大大方便了在嵌入式领域的应用。此外,在软件领域,ACPI标准给了操作系统知晓机器状态的接口,但是硬件层面的设计并没有很好的应用这一点。邓先生表示,硬件和操作系统互相不知道对方需要获得什么样的数据来优化运行功耗。

    而另一方面,将功耗送到真正需要的地方,才是我们常说的处理器运算的真谛。邓育贤先生说,英特尔一直在致力于从工艺、软件和平台架构方面来降低系统整体的功耗,前阵子推出的Nehalem 至强5500系列处理器更是在同等效率下节省了50%的电,让用户8个月就可以节省回成本。最后,等先生表示,目前降低功耗的设计是芯片设计中一个主要考虑的因素,而在新的领域,英特尔和清华大学合作研发、建模,力求作出更加环保、节能、低功耗的处理器。

 

 

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