فناوري به رنگ سبز
نويسنده:سعيده ستوده نيا
مساله محيط زيست و به‌ويژه اثر منفي جوامع بر آن، در سال‌هاي اخير توجه بسياري را به خود جلب كرده است. اين امر در چند سال گذشته سبب ايجاد روند جديدي در توليد محصولات مختلف شده است كه از آن با عنوان "حركت به‌سوي محصولات سبز" ياد مي‌شود. محصولات سبز، كالاهايي هستند كه براساس معيارهاي استاندارد، اثرات مخرب كمتري بر محيط زيست مي‌گذارند.
در ميان صنايع گوناگون، شركت‌هاي سازنده كامپيوتر به مساله حفاظت از محيط‌زيست توجه ويژه‌اي نشان داده‌اند. آنها از روش‌هاي ساخت جديدي استفاده مي‌كنند كه ميزان سازگاري محصول توليد شده نهايي را با طبيعت افزايش مي‌دهد. به‌عنوان مثال، در سال‌هاي اخير، اسوس و گيگابايت، استفاده از سرب در لحيم‌‌كاري قطعات سخت‌افزاري را متوقف و آن را با ماده‌اي كاملا فاقد سرب جايگزين كرده‌اند. در گام بعدي، استفاده از اجزاي حالت جامد، نه‌تنها كارايي تنظيم كننده‌هاي قدرت مادربرد را افزايش داد، بلكه در تنظيم حرارت سيستم نيز نقش بسيار مهمي را ايفا كرد.
فناوري EPU
اكنون، اسوس و گيگابايت در جديدترين اقدام خود سيستم جديدي را پياده‌سازي كرده‌اند كه از فناوري ذخيره انرژي برخوردار است. فناوري ذخيره انرژي (Energy Processing Unit) اسوس كه به‌اختصار EPU ناميده مي‌شود، داراي ساختاري ساده اما قابل تطبيق با نيازهاي سيستم است. EPU يك تراشه ميكروكنترلر مبتني بر سخت‌افزار است كه روي مادربرد نصب مي‌شود و با تحت‌نظر قرار دادن ميزان مصرف انرژي در سيستم، منبع تغذيه CPU را در زمان اجرا تنظيم مي‌كند. به اين ترتيب كارايي حافظه مجازي سيستم صرف‌نظر از اين‌كه ميزان بار سيستم چقدر است افزايش مي‌يابد. از آنجا كه EPU هم در حالتي كه بار سيستم سنگين است و هم در حالتي كه سيستم با بار سبك كار مي‌كند و انرژي سيستم و كارايي آن را كنترل مي‌كند، مي‌توان انرژي سيستم را در مواقعي كه بار آن سبك است، ذخيره كرد و سپس در زمان افزايش بار سيستم آن را مورد استفاده قرار داد. EPU در حالتي كه سيستم برنامه‌هاي كاربردي سبك را اجرا مي‌كند تا حداكثر 6/58% از انرژي CPU را ذخيره مي‌كند.
مادربرد‌هاي مجهز به سيستم EPU داراي مدارهاي تنظيم كننده ولتاژ هستند كه از حداقل 4 و حداكثر 12 فاز تنظيم ولتاژ پشتيباني مي‌كنند. بردهاي داراي 12 فاز تنظيم ولتاژ، با ايجاد گستره وسيعي از ولتاژهاي مجاز براي سيستم، قدرت كنترل سيستم مديريت منابع انرژي را به ميزان قابل توجهي افزايش مي‌دهند، ضمن اين‌كه با افزايش حرارت كمتري روبرو مي‌شوند. بردهاي مجهز به EPU مي‌توانند به‌طور خودكار تنظيم‌كننده‌هاي ولتاژ را بر اساس نياز سيستم فعال يا غيرفعال كنند. زماني كه بار سيستم افزايش مي‌يابد، ولتاژ مورد نياز سيستم نيز افزايش مي‌يابد. در اين حالت EPU با فعال‌سازي تعدادي از فازها، ولتاژ را افزايش مي‌دهد. سيستم EPU به‌روش موازي از امكانات سيستم مديريت منابع انرژي نيز استفاده مي‌كند.
زماني كه سيستم EPU فعال مي‌شود، برد در حالت پويا تنظيم انرژي قرار مي‌گيرد و اجازه مي‌دهد برد فازهاي انرژي غيرضروري را در زمان لزوم غيرفعال كند. زماني كه بار محاسباتي و اجرايي سيستم اندك است، برد از حداقل تعداد فاز، كه 4 فاز است استفاده مي‌كند. با افزايش بار سيستم، برد هر بار 2 فاز ديگر را فعال مي‌كند، تا زماني كه هر 12 فاز فعال شوند. يكي از قابليت‌هاي مهم EPU اين است كه مي‌توان عملكرد آن را با استفاده از LEDهاي قرار داده شده روي برد، چك كرد. اين كار همچنين از طريق نرم‌افزارهايي كه براي برخي از سيستم عامل‌ها مانند ويندوز طراحي شده‌اند امكان‌پذير است.
آزمايش‌هاي عملي انجام شده روي سيستم‌هاي مجهز به EPU نشان مي‌دهد كه تا زماني كه سيستم با باري كمتر از حداكثر بار خود كار مي‌كند، برد معمولا با استفاده از 10 فاز كار مي‌كند. در آزمايش سيستم با باري معادل 95% حداكثر بار به‌مدت 24 ساعت، سيستم فقط دو بار و هر بار به‌مدت تنها چند ثانيه از تمام 12 فاز استفاده كرد. نتايج اين آزمايش نشان مي‌دهد كه 2 فاز اضافه در عمل براي حالتي طراحي شده‌اند كه سيستم در حالت افزايش بيش از حد نرمال بار قرار دارد. در اين حالت پردازنده حرارت بسيار زيادي توليد مي‌كند و به نوبه خود، نياز به ولتاژ و انرژي بيشتري دارد تا در حالت پايدار به‌كار خود ادامه دهد. از سوي ديگر تكرار آزمايشي مشابه با سيستمي فاقد EPU نشان داد كه در هر حال هر 12 فاز سيستم، صرف‌نظر از اين‌كه ميزان بار سيستم چقدر است فعال مي‌شوند. به اين ترتيب، وجود EPU در افزايش كارايي سيستم اثر قابل توجهي دارد. شركت اسوس اعلام كرده است كه از اين پس همه مادربرد‌هاي توليدي اين شركت مجهز به سيستم EPU خواهند بود.
تاكنون هر دو شركت اسوس و گيگابايت، سيستم EPU را تنها در سيستم‌هايي كه با افزايش بيش از حد نرمال بار روبرو هستند، پياده‌سازي كرده‌اند. نتايج آزمايش‌هاي عملي كه در بخش پيشين در مورد آن صحبت كرديم، نشان مي‌دهد كه استفاده از EPU در چنين سيستم‌هايي كارايي چنداني ندارد. برعكس، رايانه‌هايي مانند رايانه‌هاي خانگي، رايانه‌هاي شخصي، رايانه‌هاي كوچك با كاربردهاي عمومي مورد استفاده در اماكني نظير شركت‌هاي كوچك و لپ‌تاپ‌ها كه در مواقعي در حالت بيكاري و تعليق قرار مي‌گيرند و يا از حداقل توان ريزپردازنده استفاده مي‌كنند، بيشترين بهره را از اين سيستم خواهند برد. استفاده از حداقل توان ريزپردازنده اين سيستم‌ها را به كانديداهاي مناسبي براي استفاده از فناوري EPU تبديل مي‌كند.
در محيط هاي كاري بيشتر رايانه‌ها در بيشتر مدت زمان استفاده در حال اجراي برنامه‌هاي كاربردي ساده، مانند نرم‌افزارهاي دريافت و ارسال نامه الكترونيكي، جستجو در اينترنت و پردازش متن، هستند. اين نوع نرم‌افزارها به بخش بسيار اندكي از زمان ريزپردازنده نياز دارند اما انرژي سيستم را به‌ميزان به‌نسبت زيادي كاهش مي‌دهند.
اگر اين نرم‌افزارها در تمام طول مدت زمان استفاده از ريزپردازنده مورد استفاده نباشند، لزومي ندارد كه تمام فازهاي ولتاژ سيستم براي تامين انرژي كه استفاده نمي‌شود، مورد استفاده قرار گيرند، زيرا انرژي كه مورد استفاده قرار نگيرد، به حرارت تبديل مي‌شود. در چنين شرايطي انرژي علاوه بر اين‌كه تلف مي‌شود، به اجزاي سيستم از جمله ريزپردازنده آسيب وارد مي‌كند. پيش‌بيني مي‌شود فناوري EPU به زودي به يكي از اجزاي همه مادربردها تبديل شود.
در ميان صنايع گوناگون، شركت‌هاي سازنده كامپيوتر به مساله حفاظت از محيط‌زيست توجه ويژه‌اي نشان داده‌اند. آنها از روش‌هاي ساخت جديدي استفاده مي‌كنند كه ميزان سازگاري محصول توليد شده نهايي را با طبيعت افزايش مي‌دهد. به‌عنوان مثال، در سال‌هاي اخير، اسوس و گيگابايت، استفاده از سرب در لحيم‌‌كاري قطعات سخت‌افزاري را متوقف و آن را با ماده‌اي كاملا فاقد سرب جايگزين كرده‌اند. در گام بعدي، استفاده از اجزاي حالت جامد، نه‌تنها كارايي تنظيم كننده‌هاي قدرت مادربرد را افزايش داد، بلكه در تنظيم حرارت سيستم نيز نقش بسيار مهمي را ايفا كرد.
فناوري EPU
اكنون، اسوس و گيگابايت در جديدترين اقدام خود سيستم جديدي را پياده‌سازي كرده‌اند كه از فناوري ذخيره انرژي برخوردار است. فناوري ذخيره انرژي (Energy Processing Unit) اسوس كه به‌اختصار EPU ناميده مي‌شود، داراي ساختاري ساده اما قابل تطبيق با نيازهاي سيستم است. EPU يك تراشه ميكروكنترلر مبتني بر سخت‌افزار است كه روي مادربرد نصب مي‌شود و با تحت‌نظر قرار دادن ميزان مصرف انرژي در سيستم، منبع تغذيه CPU را در زمان اجرا تنظيم مي‌كند. به اين ترتيب كارايي حافظه مجازي سيستم صرف‌نظر از اين‌كه ميزان بار سيستم چقدر است افزايش مي‌يابد. از آنجا كه EPU هم در حالتي كه بار سيستم سنگين است و هم در حالتي كه سيستم با بار سبك كار مي‌كند و انرژي سيستم و كارايي آن را كنترل مي‌كند، مي‌توان انرژي سيستم را در مواقعي كه بار آن سبك است، ذخيره كرد و سپس در زمان افزايش بار سيستم آن را مورد استفاده قرار داد. EPU در حالتي كه سيستم برنامه‌هاي كاربردي سبك را اجرا مي‌كند تا حداكثر 6/58% از انرژي CPU را ذخيره مي‌كند.
مادربرد‌هاي مجهز به سيستم EPU داراي مدارهاي تنظيم كننده ولتاژ هستند كه از حداقل 4 و حداكثر 12 فاز تنظيم ولتاژ پشتيباني مي‌كنند. بردهاي داراي 12 فاز تنظيم ولتاژ، با ايجاد گستره وسيعي از ولتاژهاي مجاز براي سيستم، قدرت كنترل سيستم مديريت منابع انرژي را به ميزان قابل توجهي افزايش مي‌دهند، ضمن اين‌كه با افزايش حرارت كمتري روبرو مي‌شوند. بردهاي مجهز به EPU مي‌توانند به‌طور خودكار تنظيم‌كننده‌هاي ولتاژ را بر اساس نياز سيستم فعال يا غيرفعال كنند. زماني كه بار سيستم افزايش مي‌يابد، ولتاژ مورد نياز سيستم نيز افزايش مي‌يابد. در اين حالت EPU با فعال‌سازي تعدادي از فازها، ولتاژ را افزايش مي‌دهد. سيستم EPU به‌روش موازي از امكانات سيستم مديريت منابع انرژي نيز استفاده مي‌كند.
زماني كه سيستم EPU فعال مي‌شود، برد در حالت پويا تنظيم انرژي قرار مي‌گيرد و اجازه مي‌دهد برد فازهاي انرژي غيرضروري را در زمان لزوم غيرفعال كند. زماني كه بار محاسباتي و اجرايي سيستم اندك است، برد از حداقل تعداد فاز، كه 4 فاز است استفاده مي‌كند. با افزايش بار سيستم، برد هر بار 2 فاز ديگر را فعال مي‌كند، تا زماني كه هر 12 فاز فعال شوند. يكي از قابليت‌هاي مهم EPU اين است كه مي‌توان عملكرد آن را با استفاده از LEDهاي قرار داده شده روي برد، چك كرد. اين كار همچنين از طريق نرم‌افزارهايي كه براي برخي از سيستم عامل‌ها مانند ويندوز طراحي شده‌اند امكان‌پذير است.
آزمايش‌هاي عملي انجام شده روي سيستم‌هاي مجهز به EPU نشان مي‌دهد كه تا زماني كه سيستم با باري كمتر از حداكثر بار خود كار مي‌كند، برد معمولا با استفاده از 10 فاز كار مي‌كند. در آزمايش سيستم با باري معادل 95% حداكثر بار به‌مدت 24 ساعت، سيستم فقط دو بار و هر بار به‌مدت تنها چند ثانيه از تمام 12 فاز استفاده كرد. نتايج اين آزمايش نشان مي‌دهد كه 2 فاز اضافه در عمل براي حالتي طراحي شده‌اند كه سيستم در حالت افزايش بيش از حد نرمال بار قرار دارد. در اين حالت پردازنده حرارت بسيار زيادي توليد مي‌كند و به نوبه خود، نياز به ولتاژ و انرژي بيشتري دارد تا در حالت پايدار به‌كار خود ادامه دهد. از سوي ديگر تكرار آزمايشي مشابه با سيستمي فاقد EPU نشان داد كه در هر حال هر 12 فاز سيستم، صرف‌نظر از اين‌كه ميزان بار سيستم چقدر است فعال مي‌شوند. به اين ترتيب، وجود EPU در افزايش كارايي سيستم اثر قابل توجهي دارد. شركت اسوس اعلام كرده است كه از اين پس همه مادربرد‌هاي توليدي اين شركت مجهز به سيستم EPU خواهند بود.
تاكنون هر دو شركت اسوس و گيگابايت، سيستم EPU را تنها در سيستم‌هايي كه با افزايش بيش از حد نرمال بار روبرو هستند، پياده‌سازي كرده‌اند. نتايج آزمايش‌هاي عملي كه در بخش پيشين در مورد آن صحبت كرديم، نشان مي‌دهد كه استفاده از EPU در چنين سيستم‌هايي كارايي چنداني ندارد. برعكس، رايانه‌هايي مانند رايانه‌هاي خانگي، رايانه‌هاي شخصي، رايانه‌هاي كوچك با كاربردهاي عمومي مورد استفاده در اماكني نظير شركت‌هاي كوچك و لپ‌تاپ‌ها كه در مواقعي در حالت بيكاري و تعليق قرار مي‌گيرند و يا از حداقل توان ريزپردازنده استفاده مي‌كنند، بيشترين بهره را از اين سيستم خواهند برد. استفاده از حداقل توان ريزپردازنده اين سيستم‌ها را به كانديداهاي مناسبي براي استفاده از فناوري EPU تبديل مي‌كند.
در محيط هاي كاري بيشتر رايانه‌ها در بيشتر مدت زمان استفاده در حال اجراي برنامه‌هاي كاربردي ساده، مانند نرم‌افزارهاي دريافت و ارسال نامه الكترونيكي، جستجو در اينترنت و پردازش متن، هستند. اين نوع نرم‌افزارها به بخش بسيار اندكي از زمان ريزپردازنده نياز دارند اما انرژي سيستم را به‌ميزان به‌نسبت زيادي كاهش مي‌دهند.
اگر اين نرم‌افزارها در تمام طول مدت زمان استفاده از ريزپردازنده مورد استفاده نباشند، لزومي ندارد كه تمام فازهاي ولتاژ سيستم براي تامين انرژي كه استفاده نمي‌شود، مورد استفاده قرار گيرند، زيرا انرژي كه مورد استفاده قرار نگيرد، به حرارت تبديل مي‌شود. در چنين شرايطي انرژي علاوه بر اين‌كه تلف مي‌شود، به اجزاي سيستم از جمله ريزپردازنده آسيب وارد مي‌كند. پيش‌بيني مي‌شود فناوري EPU به زودي به يكي از اجزاي همه مادربردها تبديل شود.
