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【坤前分享】绿色计算,计算未来

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坤前科技 2021-09-17 16:54 抢发第一评

      随着互联网的高速发展以及云计算、5G时代的到来,全球智能终端和人均流量不断上涨,IDC预测,到2025年,中国的数据总量将占全球数据总量的27.8%,位居世界第一。海量数据的产生,使能耗成了大问题。

      海量的数据大部分都将储存在“云端”——数据中心内,蓬勃发展的传统互联网、近年来各行各业的数字化转型、产业互联网使得对数据中心的需求巨大,同时为控制不断投建的数据中心能耗,各城市限制数据中心动作频频,但对PUE值(电能使用效率值,越低代表越节能)较低的数据中心却都出台了优惠和支持政策。

01 绿色计算,冷却先行

所谓绿色计算,就是在配备计算设备的时候获得高性能之外,也考虑电力消耗、空间占用、热耗散等因素,以达到节能环保的要求。

数据中心电能损耗中,40%的能量用在了制冷上,可以说制冷就是个“电老虎”,完全不产出价值只产生成本。由于数据中心对存储计算需求的增加,服务器中的处理器数量也在增加,其电力消耗和冷却需求逐渐攀升,降低制冷成本不仅可以大幅降低运营成本,还有利于节能减排。

如果把传统风冷系统里面的风扇、空调、压缩机这些耗电大户全部去掉,并用液体代替换热系数差的空气,作为新的导热媒介,可以有效控制数据中心的能耗。如果把目前国内的主要数据中心都变成液冷的模式,每年能节约的电能接近三峡大坝40%的发电量,因此液冷替代风冷也是未来应对大数据、超密度计算“功耗墙”的一场技术革命。

液冷相较风冷的优势

02 绿色计算是系统性工程

除了在制冷技术上有所创新之外,在DVFS技术、异构计算、技术融合、存储架构等方面进行优化,也能对节能环保取得一定效果。

1、DVFS(动态电压频率调整)技术

对于芯片的功耗,降低供电电压是最有效的方法,但是单纯的降低工作频率并不能降低能量消耗,因为对于一个给定任务,频率和时间的乘积为定值,因此出现了同时降低供电电压与时钟频率的方法降低功耗。

2、异构计算技术

计算单元可以分成通用计算单元(CPU)和专用计算单元(GPU/DSP)等,由两者协同起来共同执行计算任务就是异构计算。CPU擅长处理不规则数据结构和不可预测的存取模式,计算通用性强,计算复杂度高,但计算性能一般。GPU擅于处理规则数据结构和可预测存取模式,如图形处理计算,更适用于计算强度高、多并行的计算。异构计算APU的设计理念则正是让CPU更多用于缓存,GPU更多用于计算,以此来提升性能,除此之外还有CPU+MIC、CPU+FPGA等异构计算技术。

3、技术融合

在这个数据爆炸的时代,大家对于云计算、大数据、人工智能等技术都有着各种需求,而如何在同一个平台同一个架构上使用不同的模式,就需要超融合的系统,既方便用户的使用,又最大限度实现了资源的利用和共享,可以最大程度上去减少现实资源的消耗。

4、存储架构

通过存储架构改进,也可以优化产品的能效。

整机柜服务器,是将原有机架+机器分离的架构进行融合,打包成为独立产品以整机柜进行交付的服务器。

在散热方面,单机配置独立风扇进行散热。

在电源方面,以单机作为服务器的最小组成单元,考虑系统的供电冗余,需要配置双电源模块以支撑。

在空间利用方面,一个42U的整机柜服务器,最低可保证32个节点部署密度,最多可布置80个节点,空间利用率提升1-2倍。

03 绿色计算,计算未来

事实上,人们对节能环保用绿色科技创造社会价值,正在成为当今社会的一种共识,节能环保已成为各行各业发展的风向标。

绿色计算技术是在节约型社会、建设绿色城市的倡导下提出的,也是芯片产业和整个计算机产业发展的趋势。消费者对健康化和节能化的理念要求逐渐成为电子产品更新换代的新标准,经济可持续发展更需要绿色计算的支持。坤前在未来的发展道路上也将继续致力于提升产品的节能环保水平,加快技术创新应用,为实现绿色计算添砖加瓦。

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