Analysis of the Use of Undervolting to Reduce Electricity Consumption and Environmental Impact of Computers

• Autorzy: Muc Adam , Muchowski Tomasz , Kluczyk Marcin , Szeleziński Adam

Warianty tytułu

PL

Analiza wykorzystania undervoltingu do redukcji zużycia energii elektrycznej w urządzeniach komputerowych i oddziaływania na środowisko

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a method of lowering the processor’s voltage and temperature in which the computer operates by performing an operation called undervolting. By using undervolting it is possible to reduce electricity consumption and the amount of heat generated by computer workstations by up to 30%. This problem is particularly relevant for institutions that use a large number of computers. The more the computers are subjected to the higher computational load, the more effective the mechanism of undervolting is. Undervolting the processor does not reduce its performance, but lowers its operating temperature, has a positive impact on its life span and power consumption. Maintaining a low temperature of operation for computer hardware is essential to reduce operating and repair costs. The paper also presents the results of environmental research aimed at assessing the validity and effectiveness of undervolting.

PL

W pracy przedstawiono metodę obniżania napięcia procesora i temperatury pracy komputera poprzez wykonanie operacji zwanej undervoltingiem. Przez zastosowanie undervoltingu można obniżyć nawet o 30% zużycie energii elektrycznej i ilość wydzielanego ciepła przez stanowiska komputerowe. Problem ten jest szczególnie istotny w przypadku instytucji, które korzystają z dużej liczby komputerów. Skuteczność mechanizmu jest tym większa im komputery poddane undervoltingowi są bardziej obciążone obliczeniowo. Wykorzystywanie undervoltingu w konfiguracji procesora nie zmniejsza jego wydajności, a obniża jego temperaturę pracy, wpływa pozytywnie na jego żywotność i zużycie energii elektrycznej. Utrzymanie dobrej kultury pracy sprzętu komputerowego jest kluczowe, by obniżyć koszty eksploatacji oraz napraw. W pracy przedstawiono również wyniki badań środowiskowych, których celem była ocena zasadność i efektywności stosowania undervoltingu.

Słowa kluczowe

EN

undervolting; energy saving; electric energy; power consumption; generated heat; processor

PL

undervolting; oszczędzanie energii; energia elektryczna; pobór prądu; generowane ciepło; procesor

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: Tom 22, cz. 2
• Strony: 791--808
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Muc Adam

• Gdynia Maritime University, Poland

autor

Muchowski Tomasz

• Gdynia Maritime University, Poland

autor

Kluczyk Marcin

• Polish Naval Academy, Gdynia, Poland

autor

Szeleziński Adam

• Gdynia Maritime University, Poland

Bibliografia

• Gizopoulos, D., Papadimitriou, G., Chatzidimitriou, A., Janapa, Reddi, V., Leng, J., Salami, B., Kastelman, A. (2019). Modern Hardware Margins: CPUs, GPUs, FPGAs, International Symposium on On-Line Testing & Robust System Design, At Rhodes, Greece.
• Hartung, R., Antons, R., Kulau, U., Wolf, L. (2019). DUO: Integration of Dependable Undervolting in Operating Systems, the 7th International Workshop. 56-57.
• Intel ARK: Intel® Core™ i5-6600 Processor Specification, https://ark.intel.com/.
• Intel ARK: Intel® Core™ i7-7700HQ Processor Specification, https://ark.intel.com/.
• Intel: Intel vPro Three Generations Of Remote Management – An Introduction To Intel vPro And Active Management Technology, https://software.intel.com/.
• Intel: Setup and Configuration of Intel AMT, https://software.intel.com/.
• Koutsovasilis, P., Parasyris, K., Antonopoulos, Ch. D., Bellas, N., Lalis, S. (2020). Dynamic Undervolting to Improve Energy Efficiency on Multicore X86 CPUs, IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 31(12), 2851-2864.
• Kalau, U., Büsching, F., Wolf, L. (2016). IdealVolting: Reliable Undervolting on Wireless Sensor Nodes, ACM Transactions on Sensor Network, 12(2), 1-38.
• Kulau, U., Büsching, F., Wolf, L. (2014). Undervolting in WSNs – A feasibility analysis, 2014 IEEE World Forum on Internet of Things, WF-IoT, 553-558.
• Kulau, U., Büsching, F., Wolf, L. (2015). Undervolting in WSNs: Theory and Practice, Internet of Things Journal, IEEE. 2, 190-198.
• Kulau, U., Rottmann, S., Schildt, S., Balen, J., Wolf, L. (2016). Undervolting in Real World WSN Applications: A Long-Term Study, 2016 International Conference on Distributed Computing in Sensor Systems (DCOSS), 9-16.
• Liu, Y., Ye, N., Thompson, E., Vaysman, D., Yoon, I., Takiar, H. (2018). Fast Prediction of Thermal Throttling Design in M.2 Solid State Drive, 2018 17th IEEE Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems (ITherm). 1022-1026.
• Muc, A., Iwaszkiewicz, J., Szeleziński, A., Noch, T. (2018). Analysis of the Electric Energy Consumption in Teaching Centers and the Issue of the Environment Protection, Rocznik Ochrona Środowiska, 20, 948-964.
• Oğuzhan, Kizilbey, Bekir, Sıddık, Binboğa, Yarman, (2020). An Optimized Crypto Coin Mining System, UTC from IEEE Xplore. 1066-1069.
• Salami, B., Unsal, O.S., Kestelman, A.C. (2019). Evaluating Built-in ECC of FPGA onchip Memories for the Mitigation of Undervolting Faults, 27th Euromicro International Conference on Parallel, Distributed and Network-Based Processing. 242-246.
• Salami, B., Unsal, O.S., Cristal, A. (2018). Fault Characterization Through FPGA Undervolting, International Conference on Field-Programmable Logic and Applications. 85-88.
• Tan, M., Xianchao, X., Zhang, X. (2007). Home PC Maintenance with Intel AMT, Intel Technology Journal, 11(2), 57-66.
• Zhang, H., Thompson, E., Ye, N., Nissim, D., Chi, S., Takiar, H. (2019). SSD Thermal Throttling Prediction using Improved Fast Prediction Model, 18th IEEE Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems (ITherm). 1016-1019.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).