9、并行应用的能源 - 性能权衡分析

并行应用的能源 - 性能权衡分析

1. 引言

在软件性能工程领域，分析软件性能、进行性能感知的软件设计以及高效配置软件部署的硬件是重要关注点。通过有效并行化应用程序并部署在多台计算机上加速应用，往往会增加运行应用的能耗。大型数据中心的功耗及其伴随的碳足迹对环境产生了不利影响，因此绿色计算应运而生，旨在实现计算资源的高效生产、运行和生命周期结束后的回收。

目前，绿色计算已受到研究人员和从业者的广泛关注。例如，有研究探讨了计算机生命周期各阶段（生产、运行和回收）的能耗及相关碳足迹，每台在用个人计算机每年大约会产生一吨二氧化碳。在部署多台个人计算机的办公环境中，也有关于实现绿色计算的步骤讨论。同时，计算机系统的不同组件所需能量不同，如笔记本电脑各组件的功率分配也有相关分析。

在并行和分布式系统的设计与管理中，有效的功耗感知管理是新挑战。例如，在支持动态电压缩放的多处理器系统上进行实时任务的功耗感知调度，大规模分布式计算中的节能问题，通过将计算从网络中的个人计算机推向共享服务器以节省网络边缘能耗，服务器农场的最优功耗管理，应用自组织模型实现绿色计算环境，以及通过虚拟机迁移优化集群级别的能耗等。

此外，超级计算中的能源效率问题也备受关注。虽然 1992 - 2007 年超级计算机的性能提升了 10000 倍，但每瓦性能仅提高了 300 倍。同时，也有对衡量企业计算系统能耗所需的基准和指标的讨论，以及用于分析功率和性能的 SPEC 基准和新的性能 - 能源指标的提出。

通过应用程序软件的并行化提高系统性能是一个深入研究的课题，如 Amdahl 定律就探讨了应用加速与应用特性之间的关系。然而，大多数现有工作主要关注系统性能，同时考虑能耗和性能的研究才刚刚