ОЦІНЮВАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ВИТРАТ У ПРОЦЕСІ ВИКОРИСТАННЯ МОБІЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ ДЛЯ ХМАРНИХ ОБЧИСЛЕНЬ

Автор(и)

  • Олександр Мамчич Харківський національний університет радіоелектроніки
  • Максим Волк Харківський національний університет радіоелектроніки

DOI:

https://doi.org/10.30837/ITSSI.2023.23.072

Ключові слова:

обчислювальна хмара; хмара смартфонів; енергетична ефективність; хмарні обчислення; CUDA; Metal; апаратне прискорення

Анотація

Сучасні обчислювальні задачі потребують зростання обчислювальних потужностей. Це викликає необхідність створення та виробництва нового обладнання для хмарних обчислень. Одночасно з цим кількість персональних мобільних пристроїв уже вимірюється мільярдами, і навіть часткове їх залучення могло б зменшити вимоги до виробництва. Крім того, мобільне апаратне забезпечення є більш енергоефективним, що сприяє значному заощадженню енергії. У статті досліджено питання якісної та кількісної оцінки ефективності використання мобільних пристроїв для обчислень порівняно з традиційними стаціонарними рішеннями. Мета роботи – обґрунтувати таку гіпотезу: обчислення в хмарі на основі мобільних пристроїв суттєво зменшує використання енергії, ніж обчислення на стаціонарному обладнанні. Для цього показано, що обчислення на мобільному графічному процесорі є більш енергетично ефективним, ніж обчислення на стаціонарному процесорі. Для визначення якісної переваги проаналізовано публічні джерела та бенчмарки. На основі досліджених даних обчислено показники ефективності для різноманітних мобільних і стаціонарних графічних процесорів. Аргументовано, що здебільшого мобільні рішення витрачають суттєво менше енергії порівняно з стаціонарними рішеннями. Для обчислення кількісної переваги проведено експеримент на основі двох платформ: мобільної та стаціонарної. Одну й ту саму обчислювальну задачу було реалізовано за допомогою Apple Metal та NVidia CUDA. На основі цієї задачі обчислено показники енергетичної ефективності мобільного й стаціонарного графічного професора. За результатами дослідження визначено суттєву перевагу мобільного графічного процесора в перерахунку на енергетичну ефективність. Цей результат є релевантним, оскільки платформи вийшли в один рік із різницею у кілька місяців, отже, їх можна вважати ровесницями одна одній. Надані підходи не враховують споживання всіх інших частин системи, крім графічних процесорів. Це означає, що споживання материнської плати, блоку живлення тощо можуть схилити перевагу на користь мобільного процесора ще більше. Але для розподілених обчислень дуже важливим є мережне з’єднання, що може споживати суттєву кількість енергії на мобільному пристрої. Подальші дослідження стосуватимуться більш всеосяжного обліку споживання енергії різними підсистемами комп’ютера.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

Олександр Мамчич, Харківський національний університет радіоелектроніки

аспірант кафедри електронних обчислювальних машин

Максим Волк, Харківський національний університет радіоелектроніки

доктор технічних наук, професор

Посилання

Список літератури

Smartphone Market Share, Naliba Popal and Ryan Reith, Aug 2022. URL: https://www.idc.com/promo/smartphone-market-share/vendor

Number of smartphone subscriptions worldwide from 2016 to 2021, with forecasts from 2022 to 2027, Published by Petroc Taylor, Jan 18, 2023. URL: https://www.statista.com/statistics/330695/number-of-smartphone-users-worldwide/

Green500 – The 20th Green List was published Nov 15, 2022, Dallas, TX. URL: https://www.top500.org/lists/green500/

Hamza moh. Salem, Distributed Computing System on a Smartphones-Based Network, In book: Software Technology: Methods and Tools (pp. 313–325), DOI:10.1007/978-3-030-29852-4_26, Oct 2019. DOI: https://www.doi.org/10.1007/978-3-030-29852-4_26

How World Community Grid Works, Sep 2021. URL: https://www.worldcommunitygrid.org/about/how.s

Manuel Delfino, Distributed Computing, In book: Particle Physics Reference Library, Volume 2: Detectors for Particles and Radiation (pp. 613–644), Sep 2020. DOI: https://www.doi.org/10.1007/978-3-030-35318-6_14

Berkeley Open Infrastructure for Network Computing Retrospect, published by David P. Anderson, 2021. URL: https://continuum-hypothesis.com/boinc_history.php

COVID-19 – What I Can Do, 2021. URL: https://foldingathome.org/diseases/infectious-diseases/covid-19/

"From the whole team at @UWproteindesign, THANK YOU!" posted by Rosetta@Home on Twitter, June 2021. URL: https://twitter.com/RosettaAtHome/status/1408533111793586178

Woong Seo, Sanghun Park, Insung Ihm, Efficient Ray Tracing of Large 3D Scenes for Mobile Distributed Computing Environments, Published online, 2022 Jan 10, Department of Computer Science and Engineering, Sogang University, Seoul 04107, Korea. DOI: https://www.doi.org/10.3390/s22020491

Himanshu Rai, Sanjeev Kumar Ojha, Alexey Nazarov, Cloud Load Balancing Algorithm, Conference: 2020 2nd International Conference on Advances in Computing, Communication Control and Networking (ICACCCN), Dec 2020. DOI: https://www.doi.org/10.1109/ICACCCN51052.2020.9362810

A. Abdelmageed Elsadek, B. Earl Wells, Heuristic Model for Task Allocation in a Heterogeneous Distributed Computing System, Conference: Proceedings of the International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications, PDPTA 1996, August 9–11, 1996, Sunnyvale, California, USA. URL: https://www.researchgate.net/publication/221132962_Heuristic_Model_for_Task_Allocation_in_a_Heterogeneous_Distributed_Computing_System

René Caspart, Sebastian Ziegler, Arvid Weyrauch, Precise Energy Consumption Measurements of Heterogeneous Artificial Intelligence Workloads, Published online, 2022. DOI: https://www.doi.org/10.48550/arXiv.2212.01698

Olexander Mamchych, Maksym Volk, Smartphone Based Computing Cloud and Energy Efficiency, 2022 12th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies, Athens, Greece. DOI: https://www.doi.org/10.1109/DESSERT58054.2022.10018740

How Intel Technologies Boost Your CPU’s Performance, Thermal Velocity Boost, 2022, available at: https://www.intel.com/content/www/us/en/gaming/resources/how-intel-technologies-boost-cpu-performance.html

N.M Ho and W.F. Wong, Exploiting half precision arithmetic in Nvidia GPUs, IEEE ICIAfS 2016, Department of Computer Science, National University of Singapore, Singapore. DOI: https://doi.org/10.1109/HPEC.2017.8091072

Lars Gebraad, Andreas Fichtner, Seamless GPU Acceleration for C++-Based Physics with the Metal Shading

Language on Apple’s M Series Unified Chips, Seismological Research Letters, Feb 2023, USA.

DOI: https://www.doi.org/10.1785/0220220241

References

Smartphone Market Share, Naliba Popal and Ryan Reith, Aug 2022. URL: https://www.idc.com/promo/smartphone-market-share/vendor

Number of smartphone subscriptions worldwide from 2016 to 2021, with forecasts from 2022 to 2027, Published by Petroc Taylor, Jan 18, 2023. URL: https://www.statista.com/statistics/330695/number-of-smartphone-users-worldwide/

Green500 – The 20th Green List was published Nov 15, 2022, Dallas, TX. URL: https://www.top500.org/lists/green500/

Hamza moh. Salem, Distributed Computing System on a Smartphones-Based Network, In book: Software Technology: Methods and Tools (pp.313–325), DOI:10.1007/978-3-030-29852-4_26, Oct 2019. DOI: https://www.doi.org/10.1007/978-3-030-29852-4_26

How World Community Grid Works, Sep 2021. URL: https://www.worldcommunitygrid.org/about/how.s

Manuel Delfino, Distributed Computing, In book: Particle Physics Reference Library, Volume 2: Detectors for Particles and Radiation (pp. 613–644), Sep 2020. DOI: https://www.doi.org/10.1007/978-3-030-35318-6_14

Berkeley Open Infrastructure for Network Computing Retrospect, published by David P. Anderson, 2021. URL: https://continuum-hypothesis.com/boinc_history.php

COVID-19 - What I Can Do, 2021. URL: https://foldingathome.org/diseases/infectious-diseases/covid-19/

"From the whole team at @UWproteindesign, THANK YOU!" posted by Rosetta@Home on Twitter, June 2021. URL: https://twitter.com/RosettaAtHome/status/1408533111793586178

Woong Seo, Sanghun Park, Insung Ihm, Efficient Ray Tracing of Large 3D Scenes for Mobile Distributed Computing Environments, Published online, 2022 Jan 10, Department of Computer Science and Engineering, Sogang University, Seoul 04107, Korea. DOI: https://www.doi.org/10.3390/s22020491

Himanshu Rai, Sanjeev Kumar Ojha, Alexey Nazarov, Cloud Load Balancing Algorithm, Conference: 2020 2nd International Conference on Advances in Computing, Communication Control and Networking (ICACCCN), Dec 2020. DOI: https://www.doi.org/10.1109/ICACCCN51052.2020.9362810

A. Abdelmageed Elsadek, B. Earl Wells, Heuristic Model for Task Allocation in a Heterogeneous Distributed Computing System, Conference: Proceedings of the International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications, PDPTA 1996, August 9–11, 1996, Sunnyvale, California, USA. URL: https://www.researchgate.net/publication/221132962_Heuristic_Model_for_Task_Allocation_in_a_Heterogeneous_Distributed_Computing_System

René Caspart, Sebastian Ziegler, Arvid Weyrauch, Precise Energy Consumption Measurements of Heterogeneous Artificial Intelligence Workloads, Published online, 2022. DOI: https://www.doi.org/10.48550/arXiv.2212.01698

Olexander Mamchych, Maksym Volk, Smartphone Based Computing Cloud and Energy Efficiency, 2022 12th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies, Athens, Greece. DOI: https://www.doi.org/10.1109/DESSERT58054.2022.10018740

How Intel Technologies Boost Your CPU’s Performance, Thermal Velocity Boost, 2022, available at: https://www.intel.com/content/www/us/en/gaming/resources/how-intel-technologies-boost-cpu-performance.html

N. M Ho and W. F. Wong, Exploiting half precision arithmetic in Nvidia GPUs, IEEE ICIAfS 2016, Department of Computer Science, National University of Singapore, Singapore. DOI: https://doi.org/10.1109/HPEC.2017.8091072

Lars Gebraad, Andreas Fichtner, Seamless GPU Acceleration for C++-Based Physics with the Metal Shading

Language on Apple’s M Series Unified Chips, Seismological Research Letters, Feb 2023, USA.

DOI: https://www.doi.org/10.1785/0220220241

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-04-21

Як цитувати

Мамчич, О. і Волк, М. (2023) «ОЦІНЮВАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ВИТРАТ У ПРОЦЕСІ ВИКОРИСТАННЯ МОБІЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ ДЛЯ ХМАРНИХ ОБЧИСЛЕНЬ», СУЧАСНИЙ СТАН НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ТЕХНОЛОГІЙ В ПРОМИСЛОВОСТІ, (1 (23), с. 72–82. doi: 10.30837/ITSSI.2023.23.072.