Reducción del Consumo de Potencia en las R.I.

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

2. Índice Presentación • Motivación • Trabajos previos • Nuestra Propuesta • Grupo de trabajo RED DE INTERCONEXIÓN

3. Motivación • Cada vez se está generalizando más el uso de computadores masivamente paralelos. • El elevado consumo de potencia está siendo un problema. • Ejemplo:1En 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. 1The New York Times: http:// www.internetweek.com/story/INW20010427S0010

4. Motivación • Nuestro interés se centra en el consumo de potencia en las R.I. • Algunos datos: • El router y los enlaces del microprocesador Alpha 21364 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.

5. Trabajos Previos • 1DVS: Dynamic Voltage Scalling. Ajustar el voltaje y frecuencia de los enlaces al mínimo que garantice un funcionamiento correcto. • 2History-based DVS. Con información sobre la utilización de la red predice el tráfico y ajusta el voltaje y frecuencia de los enlaces. • 3DPM: Dynamic Power Management. Apagado selectivo de los enlaces cuando presentan una baja utilización. 1J.Kim et al., Adaptive supply serial links with sub-1V operation and per-pin clock recovery. Int Solid-State Circuits Conf. 2002 2 L.Shang et al., Dynamic Voltage Scaling with Links for Power Optimization of Interconnection Networks, HPCA 2003 3 V. Soteriou et al., Dynamic Voltage Power Management for Power Optimization of Interconnection Networks Using ON/OFF links, Hot Interconnects 2003

6. 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

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

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

9. 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 (uoff, uon). • Valores para reducción del ancho del canal: 100%, 50% y 25%. • Tiempo necesario para reducir/incrementar el ancho de un canal (Toff, Ton). • Intervalo de comprobación del estado de la red.

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

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

12. Grupo de trabajo • José Duato (jduato@disca.upv.es) • Pedro López (plopez@disca.upv.es) • Vicente Santonja (visan@disca.upv.es) • Juan Miguel Martínez (jmmr@disca.upv.es) • Marina Alonso (malonso@disca.upv.es)

13. Carga dinámica. Toro 3-D