Ekologie, kde ji nečekáte
Nové mikroprocesory firmy Sun microsystems mají revoluční architekturu a šetří
energii.
Nové mikroprocesory firmy Sun microsystems mají revoluční architekturu a šetří energii.
Pokud porostou ceny elektřiny tempem 20 % ročně, typický server, postavený na intelovské architektuře x86, za čtyři roky své morální životnosti spotřebuje proud za víc než 3000 dolarů - tolik činí jeho cena.
Před tímto trendem varuje Luis Andre Barroso, manažer Google, ve svém článku v časopisu Queue, vydávaném americkou Asociací pro výpočetní techniku. A 50-60 % spotřeby serveru připadá na procesor, upozornil Barroso s tím, že zbytek připadá na ostatní komponenty.
Barroso problematice procesorů rozumí: ve svém předchozím působišti, společnosti Digital Equipment Corp., pracoval na vývoji úsporného mikroprocesoru. Hlavním rysem vyvíjeného čipu bylo, že měl zpracovávat mnoho úloh současně. DEC však nakonec projekt Piranha skrečoval a Barroso přešel na druhou stranu barikády, k uživatelům. A u Google se přesvědčil, že projekt Piranha mířil do černého: Google provozuje odhadem 70 tisíc serverů s asi 150 tisíci procesorů - a účty za elektřinu představují významnou část provozních nákladů.
Není divu, že právě Google se nadšeně vrhl na nové servery od společnosti Sun Microsystems, osazené mikroprocesory s kódovým označením Niagara. Google ani nečeká, až stávajícím serverům skončí morální životnost.
NE RYCHLE, ALE SOUBĚŽNĚ. "Naše nové mikroprocesory představují náskok před konkurencí v řádu let," chlubí se Scott McNealy, šéf Sun Microsystems. Jde přitom o obor, který letí šíleným tempem a pokrok se dá sledovat po týdnech. A nic v něm není revoluční déle než pár měsíců. Takže roky?!
Asi ano. Sun totiž nemá náskok v "hrubé technologii", ale v architektuře svých procesorů. Zatímco jeho konkurenti, především Intel a AMD, se zaměřovali především na rychlost, Sunu vždy záleželo na efektivitě. Procesory Intel a AMD jsou stavěny tak, aby co nejrychleji zvládaly jeden souvislý sled úloh. Procesory Sun jsou postaveny na zvládnutí co nejvíce souběžných úkolů. Nový procesor Niagara má osm jader, z nichž každé je schopno zpracovávat čtyři řady úloh (viz box Jádra a řady).
Každý přístup má své výhody a nevýhody: pro některé druhy použití se hodí jednodušší "rychlé" procesory Intel nebo AMD, pro jiné víc vyhovuje řešení Sun. Například při střihu videa nebo k hraní náročných počítačových her jsou procesory Sun prakticky nepoužitelné. Ale například pro servery, obsluhující internetový provoz, jsou naprosto ideální.
Přesto i na tomto poli dominují mikroprocesory od Intelu a AMD. Neschopnost zvládnout větší počet souběžných úloh řeší jednoduše: do serveru se jich prostě osadí víc. Díky nižší ceně (vyrábí se jich totiž řádově víc) takové servery bez problémů konkurují serverům Sunu. Co konkurují - vytlačují je z trhu. Zvláště poté, co praskla internetová bublina, firmy přestaly mít velké oči a dimenzují rozumněji své vybavení. Znamená to totiž přesun zájmu ke středním a menším serverům (tedy zhruba do osmi procesorů).
Nadějí Sunu je, že zákazníci začnou klást důraz na efektivnost.
ALE CO SPOTŘEBA? Sun porovnává svůj mikroprocesor UltraSPARC T1 se čtyřprocesorovým (Xeon) intelovským systémem s obdobným výpočetním výkonem. Spočítat to je jednoduché: 72 wattů na provoz procesoru UltraSparc T1 na jedné straně, 4 x 129 wattů plus 25 wattů na paměťový řadič (ten je u T1 integrován) na straně druhé. Rozdíl dělá 470 wattů. Převedeno na peníze, při současné ceně elektřiny v USA, která je zhruba devět centů za 1 kWh, jde o 620 dolarů za rok. Za čtyři roky, což je zhruba morální životnost počítačových serverů, ušetří Sun téměř 2500 dolarů.
Rozdíl jednoho kilowattu spotřeby serveru má přitom větší váhu než stejný příkon ušetřený u myčky nádobí. Hlavně proto, že servery potřebují klimatizované sály, takže čím víc energie při svém provozu spotřebují, tím víc energie je třeba na jejich chlazení.. Zdroj elektrického proudu je třeba zálohovat pro případ výpadku (ostatně napájení pro chlazení také), což se s rostoucím příkonem serverů prodražuje.
Úspornost svých procesorů a na nich založených serverů se Sun samozřejmě snaží všemožně propagovat. Možné úspory vyčísluje v milionech barelů ropy - ale jeho ekologické argumenty moc nepřesvědčily. "Životní prostředí víc ničí hlupáci, co si každou chvíli kupují výkonnější počítač, protože ten starý už klesá pod záplavou spyware, který na něm běží," zní typický názor v internetových diskusích.
Finanční argumenty asi zaberou víc.
KONKURENCE SE PŘIDÁVÁ. "Tím slovem pro Intel je watt." Titulek zprávy magazínu CNet z posledního Intel Development Forum ukazuje, že orientace Sunu na efektivitu práce mikroprocesorů je správná. A že na slovech Scotta McNealyho o náskoku Sunu něco bude: Podobným směrem jako Sun jde dominantní světový výrobce procesorů Intel. V polovině loňského roku představil své plány. Do roku 2007 by mělo být 90 % všech procesorů této firmy dvou a vícejaderných. S jedním jádrem se počítá vlastně jen pro levná PC.
Nová architektura v podobě více jader a více řad instrukcí přináší kromě větší efektivity a z ní vyplývajících úspor energie také problémy. Tím nejviditelnějším je licenční politika výrobců počítačových aplikací. Ti většinou počítají cenu licencí podle počtu procesorů, na nichž aplikace běží - přičemž kladou rovnítko mezi pojmy jádro ("core") a procesor. Za každý procesor typu Niagara by tedy firma SAP naúčtovala cenu osmi licencí. To mění situaci: procesor UltraSparc T1 sice vychází například z testu SAP performance jako téměř 5x rychlejší než konkurenční procesor Intel Xeon taktovaný na 3,6 GHz, a co do poměru výpočetní výkon/spotřeba energie jako 6,8krát efektivnější, ale uživatel musí zaplatit osm licencí!
Licencování softwaru se však bude měnit. Na změnu již tlačí všichni výrobci procesorů a serverů, nejvíc samozřejmě právě Sun. Ten se také snaží nastolit nový standard pro hodnocení úspornosti serverů nazvaný SwaP. Mělo by to být číslo, vypočtené podle vzorce výkon/prostor x spotřeba. Sun sice tvrdí, že "má pozitivní odpovědi z analytických agentur Gartner i IDC", ale podle informací Ekonoma to se zavedením tohoto standardu zatím není žhavé a analytici těchto agentur s ním v dohledné době vůbec nepočítají.
ŠANCE NA ZVRAT. Servery založené na procesorech Niagara začaly vzápětí po uvedení na trh sbírat prestižní ocenění. Například server Fire T2000 dostal cenu "Nejinovativnější server roku 2006" od magazínu Infoworld. Sun Microsystems si od nich slibuje návrat na někdejší pozice - a to jak co se týče tržního podílu, tak celkového hospodaření. Sun je sice uznáván jako velmi inovativní firma, ale jen málokdy se jí daří přetavit inovace v zisk.
Servery Fire T2000 i jednodušší Fire T1000 by se podle všeho měly stát hitem. Ale Adrian OConell, analytik agentury Gartner, jehož Ekonom požádal o komentář, tak optimistický není. Z technologického pohledu OConell nový procesor Sunu sice chválí, ale nepovažuje ho za úplně revoluční. A hlavně, "samotné technologie nejsou většinou na trhu to nejdůležitější," říká. Důležitá je podle něho dlouhodobá důvěra zákazníků. "A tady má Sun co napravovat," varuje OConell. Nicméně připouští, že by Sun s novými servery mohl nějaké nové zákazníky získat. "Ale přechod na novou platformu vyžaduje silnější argumenty než pouhý upgrade," upozorňuje Adrian OConell.
AUTOR: Petr Blažek
Jádra a řady
TAKTOVACÍ RYCHLOST mikroprocesorových čipů se řídí známým Mooreovým zákonem: každých 18-24 měsíců se zdvojná- sobí. To však neznamená, že stejně rychle roste počet instrukcí, které mikroprocesor dokáže zpracovat. Ta totiž závisí také na tom, jestli se podaří dodat čipu pro každý krok instrukci ke zpracování. A tady je kámen úrazu: čipy pracují tak rychle, že jim "podavač" nestačí přisouvat instrukce ke zpracování. Jinými slovy, čip často "mele naprázdno". Zběsile tepající čip přitom spotřebovává energii, jako kdyby pracoval.
Schopnost dodávat instrukce ke zpracování je dána rychlostí taktování paměti mikroprocesoru. A tu nejsou konstruktéři schopni zvyšovat dostatečně rychle: zdvojnásobí ji ne za 18-24 měsíců, ale za šest let. Nůžky mezi rychlostí taktování procesorů a pamětí se stále rozevírají. Výsledkem je, že vytíženost mikroprocesorů se typicky pohybuje okolo 25 procent.
Řešením je přivádět instrukce k čipu v několika řadách (threads).
Pokud porostou ceny elektřiny tempem 20 % ročně, typický server, postavený na intelovské architektuře x86, za čtyři roky své morální životnosti spotřebuje proud za víc než 3000 dolarů - tolik činí jeho cena.
Před tímto trendem varuje Luis Andre Barroso, manažer Google, ve svém článku v časopisu Queue, vydávaném americkou Asociací pro výpočetní techniku. A 50-60 % spotřeby serveru připadá na procesor, upozornil Barroso s tím, že zbytek připadá na ostatní komponenty.
Barroso problematice procesorů rozumí: ve svém předchozím působišti, společnosti Digital Equipment Corp., pracoval na vývoji úsporného mikroprocesoru. Hlavním rysem vyvíjeného čipu bylo, že měl zpracovávat mnoho úloh současně. DEC však nakonec projekt Piranha skrečoval a Barroso přešel na druhou stranu barikády, k uživatelům. A u Google se přesvědčil, že projekt Piranha mířil do černého: Google provozuje odhadem 70 tisíc serverů s asi 150 tisíci procesorů - a účty za elektřinu představují významnou část provozních nákladů.
Není divu, že právě Google se nadšeně vrhl na nové servery od společnosti Sun Microsystems, osazené mikroprocesory s kódovým označením Niagara. Google ani nečeká, až stávajícím serverům skončí morální životnost.
NE RYCHLE, ALE SOUBĚŽNĚ. "Naše nové mikroprocesory představují náskok před konkurencí v řádu let," chlubí se Scott McNealy, šéf Sun Microsystems. Jde přitom o obor, který letí šíleným tempem a pokrok se dá sledovat po týdnech. A nic v něm není revoluční déle než pár měsíců. Takže roky?!
Asi ano. Sun totiž nemá náskok v "hrubé technologii", ale v architektuře svých procesorů. Zatímco jeho konkurenti, především Intel a AMD, se zaměřovali především na rychlost, Sunu vždy záleželo na efektivitě. Procesory Intel a AMD jsou stavěny tak, aby co nejrychleji zvládaly jeden souvislý sled úloh. Procesory Sun jsou postaveny na zvládnutí co nejvíce souběžných úkolů. Nový procesor Niagara má osm jader, z nichž každé je schopno zpracovávat čtyři řady úloh (viz box Jádra a řady).
Každý přístup má své výhody a nevýhody: pro některé druhy použití se hodí jednodušší "rychlé" procesory Intel nebo AMD, pro jiné víc vyhovuje řešení Sun. Například při střihu videa nebo k hraní náročných počítačových her jsou procesory Sun prakticky nepoužitelné. Ale například pro servery, obsluhující internetový provoz, jsou naprosto ideální.
Přesto i na tomto poli dominují mikroprocesory od Intelu a AMD. Neschopnost zvládnout větší počet souběžných úloh řeší jednoduše: do serveru se jich prostě osadí víc. Díky nižší ceně (vyrábí se jich totiž řádově víc) takové servery bez problémů konkurují serverům Sunu. Co konkurují - vytlačují je z trhu. Zvláště poté, co praskla internetová bublina, firmy přestaly mít velké oči a dimenzují rozumněji své vybavení. Znamená to totiž přesun zájmu ke středním a menším serverům (tedy zhruba do osmi procesorů).
Nadějí Sunu je, že zákazníci začnou klást důraz na efektivnost.
ALE CO SPOTŘEBA? Sun porovnává svůj mikroprocesor UltraSPARC T1 se čtyřprocesorovým (Xeon) intelovským systémem s obdobným výpočetním výkonem. Spočítat to je jednoduché: 72 wattů na provoz procesoru UltraSparc T1 na jedné straně, 4 x 129 wattů plus 25 wattů na paměťový řadič (ten je u T1 integrován) na straně druhé. Rozdíl dělá 470 wattů. Převedeno na peníze, při současné ceně elektřiny v USA, která je zhruba devět centů za 1 kWh, jde o 620 dolarů za rok. Za čtyři roky, což je zhruba morální životnost počítačových serverů, ušetří Sun téměř 2500 dolarů.
Rozdíl jednoho kilowattu spotřeby serveru má přitom větší váhu než stejný příkon ušetřený u myčky nádobí. Hlavně proto, že servery potřebují klimatizované sály, takže čím víc energie při svém provozu spotřebují, tím víc energie je třeba na jejich chlazení.. Zdroj elektrického proudu je třeba zálohovat pro případ výpadku (ostatně napájení pro chlazení také), což se s rostoucím příkonem serverů prodražuje.
Úspornost svých procesorů a na nich založených serverů se Sun samozřejmě snaží všemožně propagovat. Možné úspory vyčísluje v milionech barelů ropy - ale jeho ekologické argumenty moc nepřesvědčily. "Životní prostředí víc ničí hlupáci, co si každou chvíli kupují výkonnější počítač, protože ten starý už klesá pod záplavou spyware, který na něm běží," zní typický názor v internetových diskusích.
Finanční argumenty asi zaberou víc.
KONKURENCE SE PŘIDÁVÁ. "Tím slovem pro Intel je watt." Titulek zprávy magazínu CNet z posledního Intel Development Forum ukazuje, že orientace Sunu na efektivitu práce mikroprocesorů je správná. A že na slovech Scotta McNealyho o náskoku Sunu něco bude: Podobným směrem jako Sun jde dominantní světový výrobce procesorů Intel. V polovině loňského roku představil své plány. Do roku 2007 by mělo být 90 % všech procesorů této firmy dvou a vícejaderných. S jedním jádrem se počítá vlastně jen pro levná PC.
Nová architektura v podobě více jader a více řad instrukcí přináší kromě větší efektivity a z ní vyplývajících úspor energie také problémy. Tím nejviditelnějším je licenční politika výrobců počítačových aplikací. Ti většinou počítají cenu licencí podle počtu procesorů, na nichž aplikace běží - přičemž kladou rovnítko mezi pojmy jádro ("core") a procesor. Za každý procesor typu Niagara by tedy firma SAP naúčtovala cenu osmi licencí. To mění situaci: procesor UltraSparc T1 sice vychází například z testu SAP performance jako téměř 5x rychlejší než konkurenční procesor Intel Xeon taktovaný na 3,6 GHz, a co do poměru výpočetní výkon/spotřeba energie jako 6,8krát efektivnější, ale uživatel musí zaplatit osm licencí!
Licencování softwaru se však bude měnit. Na změnu již tlačí všichni výrobci procesorů a serverů, nejvíc samozřejmě právě Sun. Ten se také snaží nastolit nový standard pro hodnocení úspornosti serverů nazvaný SwaP. Mělo by to být číslo, vypočtené podle vzorce výkon/prostor x spotřeba. Sun sice tvrdí, že "má pozitivní odpovědi z analytických agentur Gartner i IDC", ale podle informací Ekonoma to se zavedením tohoto standardu zatím není žhavé a analytici těchto agentur s ním v dohledné době vůbec nepočítají.
ŠANCE NA ZVRAT. Servery založené na procesorech Niagara začaly vzápětí po uvedení na trh sbírat prestižní ocenění. Například server Fire T2000 dostal cenu "Nejinovativnější server roku 2006" od magazínu Infoworld. Sun Microsystems si od nich slibuje návrat na někdejší pozice - a to jak co se týče tržního podílu, tak celkového hospodaření. Sun je sice uznáván jako velmi inovativní firma, ale jen málokdy se jí daří přetavit inovace v zisk.
Servery Fire T2000 i jednodušší Fire T1000 by se podle všeho měly stát hitem. Ale Adrian OConell, analytik agentury Gartner, jehož Ekonom požádal o komentář, tak optimistický není. Z technologického pohledu OConell nový procesor Sunu sice chválí, ale nepovažuje ho za úplně revoluční. A hlavně, "samotné technologie nejsou většinou na trhu to nejdůležitější," říká. Důležitá je podle něho dlouhodobá důvěra zákazníků. "A tady má Sun co napravovat," varuje OConell. Nicméně připouští, že by Sun s novými servery mohl nějaké nové zákazníky získat. "Ale přechod na novou platformu vyžaduje silnější argumenty než pouhý upgrade," upozorňuje Adrian OConell.
AUTOR: Petr Blažek
Jádra a řady
TAKTOVACÍ RYCHLOST mikroprocesorových čipů se řídí známým Mooreovým zákonem: každých 18-24 měsíců se zdvojná- sobí. To však neznamená, že stejně rychle roste počet instrukcí, které mikroprocesor dokáže zpracovat. Ta totiž závisí také na tom, jestli se podaří dodat čipu pro každý krok instrukci ke zpracování. A tady je kámen úrazu: čipy pracují tak rychle, že jim "podavač" nestačí přisouvat instrukce ke zpracování. Jinými slovy, čip často "mele naprázdno". Zběsile tepající čip přitom spotřebovává energii, jako kdyby pracoval.
Schopnost dodávat instrukce ke zpracování je dána rychlostí taktování paměti mikroprocesoru. A tu nejsou konstruktéři schopni zvyšovat dostatečně rychle: zdvojnásobí ji ne za 18-24 měsíců, ale za šest let. Nůžky mezi rychlostí taktování procesorů a pamětí se stále rozevírají. Výsledkem je, že vytíženost mikroprocesorů se typicky pohybuje okolo 25 procent.
Řešením je přivádět instrukce k čipu v několika řadách (threads).
Zdroj:EKONOM
Sdílet článek na sociálních sítích
