Skip to main content

Article Category

Story

Article available in the folowing languages:

Najważniejsze wiadomości - "Zielone" chmury obliczeniowe

W dzisiejszych czasach wszystko trafia do Internetu - lub "chmury", jak obecnie często się mówi. Oczekujemy, że z dowolnego urządzenia będziemy mieć dostęp do wiadomości e-mail, zdjęć oraz plików . Przetwarzając i dostarczając zettabajty danych, centra obliczeniowe stają się coraz bardziej istotnym konsumentem energii elektrycznej. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu pragną, dzięki sprytnemu projektowi 3D, stworzyć energooszczędny mikroukład przeznaczony dla superkomputerów.

Gospodarka cyfrowa

Co prawda agendy polityczne zdominowane są obecnie przez zmiany klimatyczne, jednak wszyscy nadal zużywamy ogromne ilości energii, np. korzystając z rosnącej liczby urządzeń elektronicznych. Posiadamy laptopy i smartfony, które trzeba ładować, oraz iPody, które należy synchronizować. Korzystamy z Internetu w celu robienia zakupów, dla zabawy oraz nauki i łatwo zapominamy, że nawet zwykłe wyszukiwanie informacji w Internecie wiąże się ze zużyciem prądu. Firma IDC, zajmująca się analizami rynkowymi, szacuje, że w cyfrowym wszechświecie w roku 2011 dostępne było 1,8 zettabajtów danych (jeden zettabajt to miliard terabajtów; jeden terabajt to tysiąc gigabajtów. Analitycy z firmy IDC przewidują, że wartość ta wzrośnie do 35 zettabajtów do roku 2020. Za około 15 lat w obiegu będą biliony "rzeczy" - urządzeń, czujników, obiektów - podłączonych do Internetu, przesyłających do centrów obliczeniowych ogromne ilości danych, które trzeba będzie przechowywać, przetwarzać i analizować. Patrząc z powyższej perspektywy może mniej zaskakiwać fakt, że typowe centrum przetwarzania danych zużywa do 20 megawatów (MW) energii elektrycznej (typowa, komercyjna turbina wiatrowa produkuje około 1,5 MW). "Zużycie energii przez serwery oraz koszty sprzętowe stają się coraz większym problemem w centrach przetwarzania danych, w których serwery te są zlokalizowane", twierdzi dr Emre Ozer, inżynier ds. badań i rozwoju w firmie ARM, produkującej układy elektroniczne. "W serwerach należących do chmur obliczeniowych stosuje się najnowocześniejsze, drogie i zużywające duże ilości energii procesory, co gorsza producenci układów elektronicznych są bliscy bariery dalszego ograniczania zużycia energii". "Zielone" rozwiązania Dr Ozer jest koordynatorem finansowanego ze środków UE, w ramach 7PR, projektu o nazwie "Energooszczędny serwer na mikroukładzie 3D na rzecz "zielonych" chmur obliczeniowych" ('The energy-conscious 3D server-on-chip for green cloud services'), zwanego także EuroCloud-"247779", którego uczestnicy badają możliwości mikroukładów 3D przeznaczonych dla serwerów, w kontekście ograniczania zużycia energii elektrycznej przez serwery. EuroCloud-"247779" to jeden z flagowych, europejskich projektów z dziedziny systemów komputerowych. Główna idea, przyświecająca uczestnikom projektu, polega na stworzeniu mikroukładu, w którym rdzenie procesora oraz pamięć będą zlokalizowane blisko siebie, w układzie trójwymiarowym. Powyższe podejście znacznie ogranicza ilość energii niezbędną do uzyskania dostępu do pamięci zlokalizowanej w obrębie mikroukładu, gdyż odległości fizyczne pomiędzy poszczególnymi komponentami są mniejsze, a także występuje mniej "złączy", przez które muszą się przedostawać elektrony w drodze z pamięci do procesora. "Technologia mikroukładów 3D jest obecna na rynku już od jakiegoś czasu, zwłaszcza w urządzeniach przenośnych, w których miniaturyzacja oraz energooszczędność to kluczowe elementy. Barierą na drodze do upowszechnienia się tej technologii są wysokie koszty produkcji", dodaje dr Ozer, "jednak firmy z branży półprzewodnikowej inwestują obecnie znaczące środki w badania i rozwój, w celu sprostania temu wyzwaniu". Jak dotychczas uczestnicy projektu EuroCloud pracowali nad nową architekturą typu serwer-na-mikroukładzie ('server-on-chip'). W ramach projektu stworzono ponadto platformę pozwalającą monitorować zjawiska termiczne zachodzące w mikroukładach 3D (wydajność tych układów jest ściśle powiązana z ilością wytwarzanego ciepła oraz możliwością chłodzenia). Nowe mikroukłady "Wykazaliśmy już, że podejście projektowe, w którym w obrębie pojedynczego mikroukładu umieszcza się kilka serwerów pozwala zwiększyć wydajność rozwiązania o 15% w porównaniu z istniejącymi architekturami, bazującymi na współczesnych technologiach", tłumaczy dr Ozer. Powyższe wyniki uzyskano symulując mikroukłady zawierające wiele serwerów, jednak pozbawione zintegrowanej pamięci 3D. "W przypadku mikroukładów zawierających wiele serwerów oraz zintegrowaną pamięć 3D wciąż dokonujemy pomiarów wydajności oraz wskaźnika zużycia energii do kosztów", dodaje Ozer. "Naszym celem jest sprawienie, by układy te charakteryzowały się 10-krotnie większą energooszczędnością". Na skalę całego centrum przetwarzania danych powyższa, zwiększona energooszczędność przyniesie ogromne korzyści. Ukończywszy prace nad prototypowym urządzeniem, uczestnicy projektu mają nadzieję, że architektura typu 'server-on-chip' sprawi, że firmy opracują mikroukłady zawierające być może nawet setki wbudowanych rdzeni. "Spodziewamy się, że pewnego dnia powstaną centra przetwarzania danych zawierające milion procesorów", przewiduje dr Ozer. "Wiemy, że są niezbędne by sprostać potrzebom chmur obliczeniowych, jednak chcielibyśmy uniknąć gwałtownego wzrostu zużycia energii". Projekt EuroCloud-"247779" uzyskał wsparcie finansowe na badania naukowe w wysokości 3,3 milionów euro (całkowity budżet projektu wyniósł 5,4 milionów euro) w ramach podprogramu TIK o nazwie "Systemy komputerowe" ('Computing Systems'), będącego częścią Siódmego Programu Ramowego UE (7PR). Użyteczne odnośniki: - Strona internetowa projektu "Energooszczędny serwer na mikroukładzie 3D na rzecz "zielonych" chmur obliczeniowych" - 'The energy-conscious 3D server-on-chip for green cloud services' website - Informacje na temat projektu Eurocloud w bazie danych CORDIS Odnośne publikacje: - "Naukowiec zdobywa europejską nagrodę za projekt mikroukładu "spintronicznego"" - 'Scientist wins European award for 'spintronic' microchip design'