hardwareenergietoewijzing

Hardwareenergietoewijzing is de praktijk en theorie van het toewijzen van de beschikbare elektrische energie aan verschillende hardwarecomponenten in een systeem. Het omvat ontwerpkeuzes en runtime-beleidslijnen die gericht zijn op het balanceren van prestatieniveaus met thermische limieten en energieverbruik.

Op ontwerp- en systeemsniveau omvat het zowel statische als dynamische energiebudgettering. Dynamische energiebudgettering omvat technieken zoals dynamic voltage and frequency scaling (DVFS), waarbij spanningen en kloksnelheden worden aangepast aan de workload. Daarnaast worden functies zoals clock gating, power gating en het in- en uitschakelen van ongebruikte onderdelen (C-states) toegepast om energie te besparen.

In de praktijk vindt hardwareenergietoewijzing toepassing in computersystemen, servers, mobiele apparaten en embedded systemen. In datacenters wordt vaak een topsnelheid of stembudget vastgesteld voor racks of clusters, en wordt power capping toegepast om te voldoen aan faciliteits- of contractuele limieten.

Monitoring en handhaving van energiebeheer gebeuren via sensoren en beheermodules zoals IPMI of systeemmonitoring en via hardware-ondersteunde mechanismen zoals RAPL (Intel) of vergelijkbare technologieën van andere leveranciers. Deze systemen gebruiken feedbackcontrol om het energieverbruik in real time aan te passen.

De voordelen van hardwareenergietoewijzing zijn onder meer lager energieverbruik, minder koeling, langere batterijduur en lagere totale eigendomskosten. Nadelen zijn mogelijk prestatie-impacts bij strakke budgetten, toegenomen complexiteit en de noodzaak van nauwkeurige modellen en onderhoud.

Toekomstige ontwikkelingen richten zich op cross-layer optimalisatie tussen hardware en software, betere voorspellende modellen voor workloads en temperatuur, en verbeterde hardwareondersteuning voor fijnmazige energiesturing en snelle respons op veranderende omstandigheden.