211service.com
Een nieuwe en verbeterde wet van Moore
Onderzoekers hebben voor het eerst aangetoond dat de energie-efficiëntie van computers ongeveer elke 18 maanden verdubbelt.
Machtshongerig: De eerste computer voor algemeen gebruik, ENIAC 1, kon een paar honderd berekeningen per seconde uitvoeren.
De conclusie, ondersteund door zes decennia aan gegevens, weerspiegelt de wet van Moore, de observatie van Intel-oprichter Gordon Moore dat de verwerkingskracht van computers ongeveer elke 18 maanden verdubbelt. Maar de stroomverbruiktrend is misschien nog wel relevanter dan de wet van Moore, aangezien batterijgevoede apparaten – telefoons, tablets en sensoren – steeds populairder worden.
Het idee is dat bij een vaste computerbelasting de hoeveelheid batterij die je nodig hebt elk anderhalf jaar met een factor twee daalt, zegt Jonathan Koomey , adviserend hoogleraar civiele en milieutechniek aan de Stanford University en hoofdauteur van de studie. Meer mobiele computer- en detectietoepassingen worden mogelijk, zegt Koomey, omdat de energie-efficiëntie gestaag verbetert.
Het onderzoek, uitgevoerd in samenwerking met Intel en Microsoft, onderzocht het piekstroomverbruik van elektronische computerapparatuur sinds de bouw van de Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC) in 1946. De eerste computer voor algemeen gebruik, de ENIAC, werd gebruikt om artillerievuurtabellen te berekenen. voor het Amerikaanse leger, en het kon een paar honderd berekeningen per seconde uitvoeren. Het gebruikte vacuümbuizen in plaats van transistors, nam 1.800 vierkante voet in beslag en verbruikte 150 kilowatt aan stroom.
Zelfs vóór de komst van discrete transistors, zegt Koomey, verdubbelde de energie-efficiëntie elke 18 maanden. Dit is een fundamenteel kenmerk van informatietechnologie die elektronen gebruikt om te schakelen, zegt hij. Het is niet alleen een functie van de componenten op een chip.
Het soort technische overwegingen dat nodig is om de computerprestaties te verbeteren - onder andere het verminderen van de grootte van de componenten, de capaciteit en de communicatietijd tussen hen - verbetert ook de energie-efficiëntie, zegt Koomey. Het nieuwe onderzoek, co-auteur van Stephen Berard van Microsoft, Marla Sanchez, aan de Carnegie Mellon University, en Henry Wong van Intel, werd gepubliceerd in het juli-septembernummer van IEEE Annals of the History of Computing .
In juli bracht Koomey een rapport uit dat onder meer aantoonde dat het elektriciteitsverbruik in datacenters wereldwijd tussen 2005 en 2010 met ongeveer 56 procent is gestegen - een veel lager percentage dan de verdubbeling die werd waargenomen tussen 2000 en 2005.
Hoewel een betere energie-efficiëntie een rol speelde bij deze verandering, was het totale elektriciteitsverbruik in datacenters lager dan de voorspelling voor 2010, deels omdat er minder nieuwe servers werden geïnstalleerd dan verwacht als gevolg van technologieën zoals virtualisatie, waardoor bestaande systemen meer programma's konden uitvoeren tegelijkertijd. Koomey merkt op dat computers in datacenters zelden op piekvermogen werken. De meeste computers worden in feite vreselijk onderbenut, zegt hij.
De informatietechnologiewereld verschuift geleidelijk de focus van computercapaciteiten naar betere energie-efficiëntie, vooral omdat mensen meer gewend raken aan het gebruik van smartphones, laptops, tablets en andere apparaten die op batterijen werken.
Sinds de introductie van de Intel Core-microarchitectuur in 2006 heeft het bedrijf een enorme verandering doorgemaakt wat betreft de focus op stroomverbruik, zegt Lorie Wigle, algemeen directeur van het ecotechnologieprogramma bij Intel. In het verleden hebben we ons gericht op prestaties en batterijduur, en steeds vaker zien we die twee dingen samenkomen, zegt ze.
Iedereen kent de wet van Moore en de opmerkelijke verbeteringen in de kracht van computers, en dat is natuurlijk belangrijk, zegt Erik Brynjolfsson, professor van de Sloan School of Management aan het MIT. Maar mensen letten meer op de batterijduur van hun elektronica en hoe snel ze kunnen werken. Ik denk dat dat steeds meer de dimensie is die er toe doet voor consumenten, zegt Brynjolfsson. En in zekere zin begint de wet van Koomey, deze trend van stroomverbruik, de wet van Moore te overschaduwen voor wat belangrijk is voor consumenten in veel toepassingen.
Voor Koomey is het meest interessante aspect van de trend het nadenken over de mogelijkheden voor computers. De theoretische grenzen zijn nog zo ver weg, zegt hij. In 1985 analyseerde de natuurkundige Richard Feynman de elektriciteitsbehoefte van computers en schatte dat de efficiëntie theoretisch met een factor 100 miljard zou kunnen verbeteren voordat het een limiet zou bereiken, met uitsluiting van nieuwe technologieën zoals kwantumcomputing. Sindsdien zijn de efficiëntieverbeteringen ongeveer 40.000 geweest. Er is nog zo ver te gaan, zegt Koomey. Het wordt alleen beperkt door onze slimheid, niet door de natuurkunde.