Requisiti di energia della CPU multicore e bilanciamento del carico

Sono interessato al bilanciamento del carico per sistemi CPU multicore. Se si utilizza 1 CPU con più core, è più efficiente dal punto di vista energetico bilanciare il carico su più core o provare a riempire singoli core e lasciare gli altri inattivi.
L'ipotesi di base è che la quantità di lavoro svolto in entrambi i casi sia esattamente la stessa, nello stesso tempo. Quindi, è più efficiente utilizzare 4 core nella stessa CPU con il 25% di carico ciascuno o 1 core con il 100% di carico.
Suppongo che 1 core con un carico del 100% dovrebbe essere più efficiente, ma poiché potrei sbagliarmi, stavo cercando risposte serie a questo problema (nessuna ipotesi).

IMO questa domanda è semplicemente senza risposta nel caso generale.

Sulla mia scrivania ho una di queste nuove CPU abilitate Turbo i 6-9 core Core i7-980x. Se si carica un singolo core su questa macchina, aumenterà la velocità di clock di quel core, aumentando così il consumo di energia della CPU, in modo da fare un'enorme differenza. Questa CPU e altre CPU più moderne possono parzialmente scollegare i core inattivi, aumentando il risparmio energetico. Non è così vero sui vecchi modelli di CPU.

Tieni presente che il lavoro che devi fare con un core sarà necessariamente diverso dal lavoro che fai con più core. Se è possibile distribuire il carico su più core, scoprirai che un sacco di tempo extra verrà speso sul singolo core eseguendo costosi switch di contesto e le tue prestazioni ne risentiranno.

Ad ogni modo, il problema ha troppe variabili per rispondere davvero. Si potrebbe andare avanti e avanti sui diversi tipi di carichi e chiunque cerchi di eseguire il benchmark per ottenere una risposta finirà (probabilmente inavvertitamente) facendo confronti mela-arance che non si applicano in altri casi d'uso.

Oh, e un'altra cosa. La maggior parte delle persone citerà probabilmente l'efficienza in termini di potenza . Non vuoi cadere in quella trappola. Poiché il tempo di elaborazione dei carichi sarà necessariamente diverso a seconda della modalità di bilanciamento dei carichi, è necessario integrare il risultato nel tempo per trovare la quantità netta di energia utilizzata per completare i lavori al fine di ottenere un risultato credibile.

Oggi ho fatto alcuni test usando questo computer (Intel C2D T8100) e usando le applicazioni SETI @ Home ottimizzate dall'installer lunatico 0.36. Ho usato M $ Joulmeter per calcolare il consumo di energia. Ho misurato i tempi dell'albero dei consumi. Innanzitutto, ho lasciato che BOINC prendesse il 100% dei core e il 100% del tempo della CPU e lo facessi funzionare per un'ora. Il processore consumava 20 W e i grafici temporali della CPU del task manager erano piatti al 100%. Il consumo medio di energia del mio computer era di 45,05 W e in aumento e al momento ho interrotto il consumo di energia di prova di 46,18 W.

Nel secondo test, ho impostato BOINC per prendere il 50% dei core disponibili e il 100% del tempo della CPU e lasciarlo funzionare per un'ora. Il consumo energetico della CPU varia tra 12W e 13W. Il consumo medio è stato di 42,72 W e in aumento. Al momento ho interrotto il test, il consumo era di 44 W. Al fine di rendere il grafico temporale della CPU per il core target impostato come flatline, ho impostato l'affinità del programma su un core e la priorità su high. Il grafico per altri core mostrava un po 'più elevato del normale utilizzo del tempo della CPU.

Per il terzo test ho impostato BOINC per utilizzare il 100% dei core disponibili e il 50% del tempo della CPU. Il consumo energetico variava in grandi salti tra 5W e 17W. Il consumo medio di energia dopo un'ora di test è stato di 39,96 W e in calo. I grafici temporali della CPU sono stati lusingati come /\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\. Sono stati previsti picchi a causa delle dimensioni delle unità di tempo utilizzate da BOINC.

Quindi credo che sia più efficiente utilizzare due core in esecuzione a metà carico che eseguire un core a pieno carico.

E sì, so che per uno studio adeguato sono necessari molti più campioni, ma al momento non ho abbastanza computer o tempo per fare statistiche adeguate.

La risposta alla tua domanda è duplice: se stai eseguendo un codice parallelo altamente vettoriale, il bilanciamento del carico su più core è sempre più efficiente. I core funzioneranno a carichi inferiori rilasciando meno calore di un singolo core che viene spinto al limite. D'altra parte, se il codice non è parallelizzabile, quindi eseguirlo su più core è meno efficiente a causa del numero di errori della cache che si verificano a causa delle dipendenze nel codice. Ciò potrebbe comunque generare meno calore, ma richiederà sicuramente più tempo per completare l'attività rispetto all'esecuzione su un singolo core.

La tua domanda come posta ha troppe incognite. Stai chiedendo informazioni sull'efficienza temporale o sull'efficienza energetica? Codice non parallelo o codice parallelo? Lavoro singolo o multi-tasking medio sul desktop? Se hai una bolletta energetica superiore a $ 1000 / mese per i tuoi computer, potrebbe valere la pena preoccuparti o due. Altrimenti non puoi risparmiare abbastanza per rendere il problema degno di essere risolto. Divertente parlare di - ma se hai un problema serio la risposta migliore è: provare alcune cose diverse e vedere cosa funziona.