211service.com
En ny och förbättrad Moores lag
Forskare har för första gången visat att datorers energieffektivitet fördubblas ungefär var 18:e månad.
Makt hungrig: Den första generella datorn, ENIAC 1, kunde utföra några hundra beräkningar per sekund.
Slutsatsen, som backas upp av sex decennier av data, speglar Moores lag, observationen från Intels grundare Gordon Moore att datorernas processorkraft fördubblas ungefär var 18:e månad. Men strömförbrukningstrenden kan ha ännu större relevans än Moores lag eftersom batteridrivna enheter – telefoner, surfplattor och sensorer – sprider sig.
Tanken är att vid en fast datorbelastning kommer mängden batteri du behöver minska med en faktor två varje och ett halvt år, säger Jonathan Koomey , konsulterande professor i civil- och miljöteknik vid Stanford University och huvudförfattare till studien. Fler mobila datorer och avkänningsapplikationer blir möjliga, säger Koomey, eftersom energieffektiviteten fortsätter att förbättras.
Forskningen, utförd i samarbete med Intel och Microsoft, undersökte toppströmförbrukning för elektroniska datorenheter sedan konstruktionen av Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC) 1946. Den första generella datorn, ENIAC, användes för att beräkna artilleriavfyrningstabeller för den amerikanska armén, och den kunde utföra några hundra beräkningar per sekund. Den använde vakuumrör snarare än transistorer, tog upp 1 800 kvadratfot och förbrukade 150 kilowatt ström.
Till och med före tillkomsten av diskreta transistorer, säger Koomey, fördubblades energieffektiviteten var 18:e månad. Detta är en grundläggande egenskap hos informationsteknologi som använder elektroner för att växla, säger han. Det är inte bara en funktion av komponenterna på ett chip.
Den typ av tekniska överväganden som går till att förbättra datorns prestanda - att bland annat minska komponentstorlek, kapacitans och kommunikationstiden mellan dem - förbättrar också energieffektiviteten, säger Koomey. Den nya forskningen, medförfattare av Stephen Berard från Microsoft, Marla Sanchez, vid Carnegie Mellon University och Henry Wong från Intel, publicerades i juli-septembernumret av IEEE Annals of the History of Computing .
I juli släppte Koomey en rapport som bland annat visade att elektriciteten som används i datacenter världen över ökade med cirka 56 procent från 2005 till 2010 – en mycket lägre takt än den fördubbling som observerades från 2000 till 2005.
Även om bättre energieffektivitet spelade en roll i denna förändring, var den totala elektriciteten som användes i datacenter mindre än prognosen för 2010, delvis på grund av att färre nya servrar installerades än förväntat på grund av teknologier som virtualisering, som gjorde att befintliga system kunde köra fler program samtidigt. Koomey noterar att datacenterdatorer sällan körs med toppeffekt. De flesta datorer är faktiskt fruktansvärt underutnyttjade, säger han.
Informationsteknologivärlden har gradvis flyttat fokus från datorkapacitet till bättre energieffektivitet, särskilt när människor blir mer vana vid att använda smarta telefoner, bärbara datorer, surfplattor och andra batteridrivna enheter.
Sedan Intel Core-mikroarkitekturen introducerades 2006 har företaget upplevt en havsförändring när det gäller fokus på strömförbrukning, säger Lorie Wigle, general manager för ekoteknikprogrammet på Intel. Historiskt har vi fokuserat på prestanda och batteritid, och alltmer ser vi att de två sakerna går ihop, säger hon.
Alla är bekanta med Moores lag och de anmärkningsvärda förbättringarna av datorers kraft, och det är självklart viktigt, säger Erik Brynjolfsson, professor vid Sloan School of Management vid MIT. Men folk är mer uppmärksamma på batteritiden för sin elektronik samt hur snabbt de kan köra. Jag tror att det mer och mer är den dimension som betyder något för konsumenterna, säger Brynjolfsson. Och på sätt och vis börjar 'Koomeys lag', denna trend av strömförbrukning, överskugga Moores lag för vad som är viktigt för konsumenter i många applikationer.
För Koomey är den mest intressanta aspekten av trenden att tänka på möjligheterna för datoranvändning. De teoretiska gränserna är fortfarande så långt borta, säger han. 1985 analyserade fysikern Richard Feynman datorernas elbehov och uppskattade att effektiviteten teoretiskt skulle kunna förbättras med en faktor 100 miljarder innan den når en gräns, exklusive ny teknik som kvantberäkning. Sedan dess har effektivitetsförbättringarna varit cirka 40 000. Det är så långt kvar, säger Koomey. Det är bara begränsat av vår smarthet, inte fysiken.