GAP Reducción del Consumo de Potencia en las R.I. JACCA Jornada de Arquitecturas para el Cálculo y Comunicaciones Avanzadas Valencia, 27 de Febrero 2004

GAP Índice Presentación Motivación Trabajos previos Nuestra Propuesta Grupo de trabajo RED DE INTERCONEXIÓN

GAP Motivación Cada vez se está generalizando más el uso de computadores masivamente paralelos. El elevado consumo de potencia está siendo un problema. Ejemplo: 1 En el área de Nueva York se prevé incrementar el consumo de potencia en un 25% motivado por los nuevos centros de datos. El consumo elevado de potencia implica serios inconvenientes: Coste económico de la energía. Complicados sistemas de refrigeración. Aumento de la probabilidad de fallo. 1 The New York Times:

GAP Motivación Nuestro interés se centra en el consumo de potencia en las R.I. Algunos datos: El router y los enlaces del microprocesador Alpha consumen un 20% del total de potencia (23 W del total de 125 W). De este consumo, el 58% de la potencia es consumida por la circuitería de los enlaces. El switch IBM InfiniBand 8-port 12X consume unos 31 W, de los cuales más del 65 % (20 W) lo consumen los enlaces. En el servidor blade Mellanox los routers y enlaces presentan un consumo equivalente al del procesador (15 W) y es equivalente al 37% del total.

GAP Trabajos Previos 1 DVS: Dynamic Voltage Scalling. Ajustar el voltaje y frecuencia de los enlaces al mínimo que garantice un funcionamiento correcto. 2 History-based DVS. Con información sobre la utilización de la red predice el tráfico y ajusta el voltaje y frecuencia de los enlaces. 3 DPM: Dynamic Power Management. Apagado selectivo de los enlaces cuando presentan una baja utilización. 1 J.Kim et al., Adaptive supply serial links with sub-1V operation and per-pin clock recovery. Int Solid-State Circuits Conf L.Shang et al., Dynamic Voltage Scaling with Links for Power Optimization of Interconnection Networks, HPCA V. Soteriou et al., Dynamic Voltage Power Management for Power Optimization of Interconnection Networks Using ON/OFF links, Hot Interconnects 2003

GAP Nuestra Propuesta DALW: Dynamically Adjusting Link Width Medir el tráfico en la red. Reducir el ancho de los canales cuando el tráfico es bajo. Ventajas: Los enlaces nunca se desconectan totalmente. Se puede utilizar el mismo algoritmo de encaminamiento. Se pueden ajustar distintos anchos de banda con lo cual se obtienen distintos grados de ahorro de potencia. Inconveniente: Aumento de la latencia con baja carga

GAP Existen switches que pueden configurarse Con muchos canales / serie Con menos canales / anchos (poniendo en paralelo varios canales serie) Nuestra Propuesta

GAP Enlace conectado Enlace con desconexión Añadir la lógica de conexión/desconexión de los canales serie Nuestra Propuesta

GAP Nuestra Propuesta Aspectos a evaluar: Estimación descentralizada del nivel de tráfico presente en la red: Baja, Media y Alta carga. Función de selección con prioridad a links de mayor ancho de banda (ancho del canal y grado de multiplexación del c.v.) Umbrales para el reducción/incremento del ancho de banda (u off, u on ). Valores para reducción del ancho del canal: 100%, 50% y 25%. Tiempo necesario para reducir/incrementar el ancho de un canal (T off, T on ). Intervalo de comprobación del estado de la red.

GAP Nuestra Propuesta Aspectos a evaluar (cont.): Eficacia del mecanismo: Consumo vs tráfico para: Carga estática. Carga dinámica.

GAP Nuestra Propuesta Carga estática, dist. Uniforme. Toro 2-D

GAP Grupo de trabajo José Duato Pedro López Vicente Santonja Juan Miguel Martínez Marina Alonso

GAP Carga dinámica. Toro 3-D