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Q & A : Benchmarks : Efficacité de la Gestion de l'Energie |
De quoi s'agit-il?
Benchmark spécialement conçu pour mesurer les technologies concernant l'efficacité de la gestion de l'énergie par processeur. En effet, dans quelle mesure les processeurs du système sont-ils écologiques?
Les benchmarks mesurant la performance n'indiquent pas si et de quelle façon les technologies de gestion de l'énergie fonctionnent du fait qu'elle utilisent habituellement le plein potentiel du système. Normalement, les systèmes basculent sur l'état de haute performance, consommant un maximum d'énergie pour de telles charges élevées, ce qui ne nous apprend rien sur l'état écologique du système.
Ce benchmark ne teste pas l'efficacité de la gestion de l'énergie des autres périphériques du système, comme le chipset, l'affichage, les disques durs, etc.
Pourquoi ces mesures?
De nos jours, l'écologie est importante, avec la participation des pays, des industries et des individus pour réduire la consommation d'énergie les émissions de carbone (CO2), etc. Il est donc utile de savoir si les technologies de gestion de l'énergie sont efficaces - ou même si elles fonctionnent!
Réduire l'énergie signifie réduire la chaleur générée et le bruit des ventilateurs qui en résulte avec un système froid et silencieux. De même, des solutions thermiques plus faibles peuvent être utilisées, avec des sytèmes moisn importants dont la performance se rapproche des systèmes anciens hérités.
Tous les processeurs du marché actuel, pas seulement les processeurs mobiles, utilisent les technologies de gestion de l'énergie. Tous s'évertuent à réduire l'énergie, pas simplement lorsqu'ils sont au repos, mais aussi lorsque l'utilisation est plus faible qu'à certains niveaux que le benchmark mesure aussi. Les processeurs traditionnels consomment des quantités d'énergie similaires qu'ils soient utilisés à 100% ou pas!
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Que signifient les résultats?
- Performance ALU (MIPS) (si la performance Entier/ALU est mesurée)
Performance FPU (MFLOPS) (si la performance virgule flottante/FPU est mesurée)
- La somme de toutes les performances s'établit pour la charge de travail testée en MIPS/MFLOPS (millions d'instructions entier/virgule flottante par seconde).
- Plus le score est élevé, mieux c'est (meilleure performance).
- Etant une somme, les scores individuels ont un impact sur sa valeur.
- Indice d'Efficacité de l'Energie (aucune unité):
- La moyenne de toutes les performances s'établit pour la charge de travail testée.
- Plus le score est élevé, mieux c'est (efficacité plus élevée).
- Etant une somme, les scores individuels ont un impact sur sa valeur.
- 0.0 signifie que le processeur tourne à l'état le plus élevé (consommation d'énergie la plus importante) sans tenir compte de la charge de travail. Les valeurs supérieures à 1.00 indiquent combien l'état de la performance est plus efficace que l'état de la performance le plus élevé.
- Graphique de la Moyenne du Rapport Horloge/Voltage:
- Le rapport vitesse/voltage en cours comparé au rapport vitesse/voltage de la charge de travail testée.
- Plus le rapport est faible, mieux c'est (moins de vitesse/voltage = moins d'énergie utilisée). Et ainsi le score à la charge de travail testée est meilleur.
- Les modes de puissance disponibles du processeur a un impact direct sur ce graphique. Certains processeurs n'ont qu'un mode de basse énergie, plus il existe d'états d'énergie et meiux c'est. De même, plus il existe de modes de faible énergie disponibles et mieux c'est (jusqu'à quel niveau inférieur peuvent-ils aller?)
- Charge de Travail: Basculer entre charges de travail Entier/ALU et Virfule Flottante/FPU
- Pour simler les charges de travail normales, comme la lecture de la musique/MP3, de DVD/MPEG, on utilise la charge de travail ALU selon le benchmark Dhrystone.
- Pour simuler des charges de travail scientifiques, on utilise la charge de travail FPU selon le benchmark Whetstone.
- Fréquence: Basculer entre les différents fréquences d'interruptions
- Pour simuler des charges de travail interruptibles, comme la lecture de DVD/MPEG utilisant la fréquence PAL/NTSC qui fractionne le traitement en "fragments" à cette fréquence. Une fois le fragment de données traité, les processeurs demeurent inactifs jusqu'au prochain cycle d'horloge, comme pour le traitement des images.
- Pour les charges de travail en continu, utiliser le mode continu.
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Résultats Typiques pour les Périphériques du Marché
Le test des différents périphériques courants ou la simple vérification des résultats de référence rendent plus claires les différences entre les technologies de gestion de l'énergie. Voyons quelques exemples:
| Processeur |
Performance ALU (MIPS) |
Efficacité de l'Energis aucune unité) |
Commentaire |
| AMD Athlon X2 / Opteron DC |
11975 MIPS @ 2.6GHz |
2.50 @ 2.6GHz |
Avec 3 modes d'énergie faible (~40%, ~70%, ~90%) qui réduisent la fréquence & le voltage de façon appréciable, AMD est ici le vainqueur. Ses 2 coeurs et sa perfoemance ALU/MIPS rapide ne le rendent pas seulement écologique, mais également rapide. Notez que ces vitesses inférieures ne font pas aussi bien que lorsqu'elles n'utilisent que 2 ou même 1 mode de faible énergie. |
| AMD Phenom 9xxx / Opteron QC (Barcelona) |
15710 MIPS @ 2.4GHz |
1.57 @ 2.4GHz |
Les Phenoms/Barcelona actuels qui n'utilisent que 3 états d'énergie sur un maximum de 5, ont une efficacité de puissance qui n'est pas aussi importante qu'elle le devrait, et se comportent bien en compétition. Les optimisations BIOS/P-state futures définiront leur performance écologique à venir. |
| Intel Core Duo |
5729 MIPS @ 1.83GHz |
2.08 @ 1.83GHz |
Avec un seul mode de basse énergie (~55%), et plutôt une faible augmentation de vitesse, il fait mieux que le résultat attendu sans commune mesura avec les processeurs possédant davantage de modes de faible énergie. Ses 2 coeurs et ses ALU rapides induisent un meilleur score que les conceptions précédentes. Les versions Solo ont un score inférieur mais tout de même meilleur que les anciens Pentium M qu'elles remplacent. |
| Intel Core 2 Duo (Conroe E6700) |
9533 MIPS @ 2.67GHz |
1.65 @ 2.67GHz |
Avec seulement 2 modes de faible énergie (~60%, ~80%), Enhanced SpeedStep ne fait pas aussi bien que les technologies de gestion de l'énergie concurrentes. Ses 2 coeurs et ses ALU puissants lui permettent de manipuler des charges de travail plus importantes ce qui fait que le score d'ensemble peut être inférieur. |
| Intel Core 2 Quad (Penryn X9650) |
18518 MIPS @ 3GHz |
1.57 @ 3GHz |
Le quadruple coeurs lui permet de manipuler des charges de travail plus importantes; Plusieurs modes d'énergie lui permettent une efficacité élevée qui correspond au Phenom. De loin les meilleurs résultats du marché. |
| Intel Pentium M |
1959 MIPS @ 2.13GHz |
1.75 @ 2.13GHz |
Avec 2 modes de faible énergie (~52%, ~72%), et plutôt une faible augmentation de vitesse, il se comporte bien par rapport aux tendances actuelles; il n'est pas compétitif par rapport aux offres multi-coeurs. |
| Intel Pentium 4-M |
833 MIPS @ 2GHz |
1.25 @ 2GHz |
Avec un seul mode de basse énergie (~60%), aucune réduction de voltage et reduction à pic, il n'est pas très efficace en terme de puissance. Sa performance est également très faible par rapport aux produits actuels. |
| Intel Pentium III-M |
161 MIPS @ 750MHz |
N/A |
Avec aucun changement de mode d'énergie dynamique - sauf pour les transitions AC/DC - il n'a pas sa place ici. |
| Transmeta Efficeon TM8000 1GHz |
161 MIPS @ 1GHz |
N/A |
Du fait de sa faible performance, il doit travailler à pleine puissance même lors d'une charge de travail faible. Des charges de travail encore plus faibles sont nécessaires pour indiquer son efficacité en terme de puissance. |
| VIA C7-M |
399 MIPS @ 2.2GHz |
1.31 @ 2.2GHz |
Avec 2 modes d'énergie (~65%, ~85%) il est tout à fait efficace en terme de puissance; sa performance le place bas ainsi que son manque de multi-coeurs qui lui auraient permi de rester en modes de faible énergie lors de charges de travail élevées. |
Comment fonctionne t-il?
Le benchmark utilise le benchmark Dhrystone en place pour les charges de travail ALU et le benchmark Whetstone pour les charges de travail FPU. Leur mode de fonctionnement est identique à celui du benchmark Processeur Arithmétique mais avec une différence d'utilisation de son exécution: au lieu de s'exécuter à plein régime (pour mesurer la performance), une charge de travail par seconde est utilisée (ex.: 500MIPS, 500MFLOPS, etc.)
De plus, la charge de travail n'est pas calculée d'un seul coup, mais interrompue selon la fréquence indiquée (ex.: 25 fois par seconde = 25Hz, etc.). Le but ici est de simuler le trantement des cadres, que ce soit en données audio, vidéo, scientifiques selon des tests en "activité réelle".
Pourquoi ne pas utiliser un simple décodeur MP3 / MPEG2 et utiliser le test en "activité réelle"? D'abord, ces algorithmes sont sous licence, ensuite la durée de traitement varie en fonction du flux de données. En utilisant les benchmarks en place, nous obtenons aussi des scores en unités interprétables (MIPS/MFLOPS).
La tâche surveille si le décodage du cadre à la charge de travail testée est terminée avant le prochain "cycle"; si plus de 5% de cadres sont perdus, le test échoue. Ce qui signifie que la charge d etravail est trop élevée pour que le porcesseur la traite à temps.
La tâche surveille aussi la vitesse d'horloge, le voltage du coeur via la charge de travail testée pour tous les processeurs (coeurs, unités SMT, etc.). A la fin du test, les valeurs sont sous forme de moyennes pour calculer l'efficacité de la gestion de l'énergie des processeurs. Plus la vitesse d'horloge et le voltage sont faibles au cours du test, meilleure est l'efficacité à la charge de travail.
Le score d'efficacité de l'énergie combiné est la moyenne de toutes les efficacités à chacune des charges de travail testés. La valeur de la performance teint compte également de la valeur de la charge de travail (MIPS/MFLOPS), ce qui fait qu'un processeur plus rapide qui peut compléter des charges de travail plus élevées aura un meilleur score qu'un processeur plus lent même si l'efficacité de leur gestion énergétique est la même.
Informations Techniques
- Algorithme/paradigme: basé sur le paradigme de décodage audio/vidéo
- Systèmes pris en charge: systèmes multi-coeurs, SMP, SMT, multi-coeurs SMP/SMT, systèmes NUMA
- Systèmes d'exploitation pris en charge: natif 32-bit, ports 64-bit; Windows XP/Serveur 2003/Vista/Serveur 2008
- Threading: autant de threads que le processeur utilise
- Jeux d'instructions: SSE2 requis pour le FPU; rien pour ALU
- Options: L'opération est entièrement automatique; Aucun paramètre configurable par l'utilisateur n'affectent l'exécution du benchmark.
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© SiSoftware 1995-présent. Tous Droits Réservés. (Traduction Française par Philippe Curtil, Philou Traductions)