Green-IT und Datenbanken - ODBMS

6.4 Spannungs- und Frequenzskalierung des Prozessors
6.4.3 Reduktion der Kernspannung bei niedriger
Prozessorauslastung (C1E-State)
Die Enhanced Halt State-Funktion (kurz C1E genannt) [Intc, S. 86] ist eine Erweiterung
des C1-Zustands von Intel-Prozessoren ab der Pentium 4-Generation, welche es
dem Betriebssystem erlaubt, den Multiplikator und die Spannung des Prozessors im
Betrieb zu verändern.
In einer Leerlaufphase kann das Betriebssystem einen erweiterten HLT-Befehl an den
Prozessor senden, welcher bewirkt, dass der Multiplikator und zusätzlich die Versorgungsspannung
des Prozessors reduziert werden. Bei reduziertem Multiplikator und
reduzierter Versorgungsspannung befindet sich der Prozessor in dem C1E-Zustand,
in welchem die Prozessor-Leistungsaufnahme reduziert ist. Die Enhanced Halt State-
Funktion lässt sich im BIOS vieler Mainboards aktivieren. Einmal im BIOS aktiviert,
kann das Betriebssystem dann in Leerlaufphasen in den C1E-Zustand wechseln. Die
meisten Betriebssysteme wechseln ständig in den C1E-Zustand, wenn das System
nicht unter voller Last steht [Intd].
In dem Rechner, welcher für unsere Tests verwendeten, ist ein Pentium 4-Prozessor
mit einem Takt von 3,20 GHz verbaut. Bei einem Front Side Bus (FSB) von 200 MHz
und einem Multiplikator von 16 ergibt sich dieser Prozessortakt von 3,20 GHz (FSB
× Prozessor-Multiplikator = Prozessortakt). Die Betriebsspannung bei diesem Takt
ist 1,3875 Volt. Wird bei aktivierter Enhanced Halt State-Funktion ein Halt-Befehl an
den Prozessor gesendet, wird der Multiplikator bei unserem Prozessor von 16 auf 14
reduziert. Dies ergibt einen Prozessortakt von 2,80 GHz (200 MHz × 14 = 2,80 GHz)
bei einer zusätzlich auf 1,2625 Volt reduzierten Betriebsspannung.
Allerdings unterscheidet die Enhanced Halt State-Funktion nur zwischen zwei Möglichkeiten:
geringe Prozessoraktivität (2,80 GHz) und keine geringe Prozessoraktivität
(3,20 GHz). Um den Energieverbrauch eines Prozessors noch besser an die tatsächliche
Prozessornutzung anzupassen, wurde bei neueren Prozessoren der C0-Zustand in
weitere Zustände, die sogenannten P-States, aufgeteilt.
6.4.4 Messergebnisse bei aktiviertem C1E
Um die Auswirkungen der Enhanced Halt State-Funktion zu bewerten, wurden die
22 TPC-H-Abfragen bei aktivierter C1E-Funktion durchgeführt. In Tabelle 6.18 sind
die Laufzeit und der Energieverbrauch für jede Abfrage angegeben. Die Messergebnisse
bei deaktivierter C1E-Funktion, welche als Vergleichsdaten dienen, wurden bereits
in Abschnitt 6.1.3 in Tabelle 6.4 angegeben.
6.4.5 Analyse der Messergebnisse bei aktiviertem C1E
Für jede Abfrage ist die prozentuale Veränderung der Laufzeit und des Energieverbrauchs
in Tabelle 6.18 nach Aktivierung der C1E-Funktion angegeben (die Prozentwerte
in den Klammern). Der Tabelle ist direkt zu entnehmen, dass die Laufzeiten der
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