高密度数据中心虽然与大多数数据中心一样也必须致力于提高能效,但它们在供电和散热两方面都对机房基础设施的容量规划和电源和制冷设施建设提出了更高的要求。因此,仅仅在硬件上实现节能还远远不够,毕竟硬件的能耗降低是有限的,只有配合相应的软件,才能有效的降低能耗。
从Nehalem处理器开始,英特尔除了在处理器中大规模使用长沟道晶体管技术来降低总漏电之外,还搭载了一个新的单元,来管理所有的核心的工作状态,包括电压、频率等,这个单元的名字就叫作Power Control Unit电源管理单元。它也负责处理器参数的实时监测。空闲的核心和缓存将会被降低供应电压,并降低工作频率,以达到降低功耗、节约能源的目的。
在需要的情况下,空闲的核心和缓存可以设置为关闭模式以降低耗电。彻底避免这些线路用电是不太可能的,在关闭模式下,SRAM的供电将从0.90V降低到0.36V,提供83%的漏电功耗节约,作为比较,睡眠电压是0.75V,节约为35%。关闭模式是由Power Gate电源阀来实现的:
为了实现PCU,Nehalem使用了特别的工艺,在第9金属层上实现了非常低导通电阻和非常高关闭电阻及极低晶体管漏电的Power Gate电路。
随着服务器功耗的提高,传统的数据中心往往不得不把机架大多数容量空置、来避免供电不足和过度发热,这显然不利于高密度数据中心的建设。反之,如果机架过满又很可能会超出机房供电和散热的能力。借助于X86处理器的电源管理单元,可以实现处理器能耗的有效降低,对于高密度数据中心来说具备更多的现实意义。