Green-IT und Datenbanken - ODBMS

6.4 Spannungs- und Frequenzskalierung des Prozessors
abzuschalten, je nachdem ob diese Geräte gerade benutzt werden. Außerdem erlaubt
rd der Standard, die Prozessorgeschwindigkeit an den Grad der Prozessornutzung
anzupassen, abhängig von den Anwendungs-Anforderungen. Die Energiezustände, in
denen sich ein Prozessor befinden kann, sind in sogenannte C-States eingeteilt. Der
ACPI-Standard [ACP] definiert die vier C-States (Processor Power States) [ACP,
S. 307] C0, C1, C2 und C3, welche einen unterschiedlichen Grad an Energiesparmaßnahmen
beschreiben. C-States mit einer höheren Nummer erfordern drastischere
Sparmechanismen und je höher die Nummer hinter dem C ist, desto länger dauert
die Rückkehr in den aktiven Zustand. Prozessoren, welche den ACPI-Standard unterstützen,
implementieren prozessorspezifische Zustände, welche die Vorgaben der vier
C-States erfüllen und diesen entsprechen. Die meisten aktuellen Prozessoren implementieren
mindestens den C0- und C1-Zustand.
• C0 - In diesem Zustand in der Prozessor aktiv und es werden Instruktionen
ausgeführt.
• C1 - Dies ist der erste Energiesparzustand, in den ein Prozessor häufig wechselt.
In diesem Zustand werden Einheiten des Prozessors deaktiviert. Der L1- und
L2-Cache des Prozessors wird aufrechterhalten und durch einen Interrupt kann
er schnell wieder in den C0-Zustand wechseln.
• C2 - Der nächsthöhere Schlafzustand erhöht das Maß an Energieeinsparungen.
Der Kontext der L1-Caches wird nicht aufrechterhalten und die Rückkehrzeit
in einen aktiveren Zustand ist erhöht.
• C3 - Der C3-Schlafzustand aktiviert weitere Energiesparmechanismen als C2.
Der Prozessor generiert kein Taktsignal mehr und der Kontext der Prozessor-
Caches wird nicht aufrechterhalten.
In Abbildung 6.38 sind die vier C-Zustände und deren Übergange dargestellt. Der
obere Zustand stellt den C0-Zustand dar. Dies ist der aktive Zustand des Prozessors,
in dem Instruktionen ausgeführt werden. Der C0-Zustand ist zusätzlich durch Performance
States (siehe Abschnitt 6.4.6) unterteilt, in welchen der Prozessortakt und
die Versorgungsspannung verringert werden können. Durch einen Throttling-Prozess
kann die Leistung des Prozessors zusätzlich beeinflusst werden.
Aus dem C0-Zustand wechselt der Prozessor nach einem HLT-Befehl (Abkürzung
für HALT) in den C1-Zustand. Nach einem Interrupt wird er wieder aus dem Haltezustand
C1 geholt. Für die weiteren Energiesparzustände C2 und C3 gibt es ebenfalls
eigene Befehle.
Um einen geeigneten C-Zielzustand auszuwählen, bewertet das Betriebssystem die
Prozessornutzung der letzten Zeitscheibe. In Abbildung 6.39 beträgt die Dauer einer
Zeitscheibe 100 Millisekunden. In der ersten Zeitscheibe werden HLT-Befehle (halt)
an den Prozessor gesendet, worauf dieser in den Energiesparzustand C1 wechselt.
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