能耗大戶IT產(chǎn)業(yè)拉響紅色警報(bào)

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2008年年初的這場(chǎng)罕見雪災(zāi)警示我們：由于環(huán)境污染而引發(fā)的氣候異常并非傳說中的故事，已經(jīng)實(shí)實(shí)在在發(fā)生，當(dāng)紅色警報(bào)已經(jīng)響起時(shí)，作為能耗大戶的IT產(chǎn)業(yè)該如何面對(duì)?

相信2008年的春節(jié)一定會(huì)成為很多人終生難忘的記憶，尤其是那些身在南方的人。當(dāng)雪從傳說中的清純使者變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)中的災(zāi)害時(shí)，這個(gè)新年對(duì)于很多南方人來說顯得非比尋常，一些地方不僅水電全無，甚至交通也一度中斷，錢取不出來，電話通不了，人們仿佛回到了古代-蠟燭重登照明崗位，聯(lián)系基本靠吼。

沒有電，所有仰賴電的設(shè)備基本癱瘓。銀行系統(tǒng)沒有電，無法完成交易，移動(dòng)通信雖然好一些，但是多數(shù)人的手機(jī)因?yàn)闊o法及時(shí)充電，讓基站形同虛設(shè)……

對(duì)于這次雪災(zāi)，有種種解釋，但無論是拉尼娜說還是其他說法都不能給出完美的解釋。

變化的不只是南方，本該降雪的北方迎來了一個(gè)無雪的冬天。而天氣預(yù)報(bào)也面臨尷尬層面--無法準(zhǔn)確掌握變化的趨勢(shì)。天氣的變化多端已經(jīng)讓以前的模型不能發(fā)揮作用，新的預(yù)測(cè)模型還沒有完全建立，于是，雪災(zāi)鉆了空子?，F(xiàn)在能做的就是添加計(jì)算能力，增加計(jì)算密度從而在一定層面上提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度。但是模型與現(xiàn)實(shí)狀況的不匹配，已經(jīng)在警示我們，天氣已經(jīng)變了，我們卻還看不見。

后天可能就在眼前

有研究人士認(rèn)為，這種變化與二氧化碳濃度上升直接相關(guān)。一些研究人員認(rèn)為，地球有一個(gè)二氧化碳的濃度周期，人類雖然影響巨大但是還不至于影響到要改變天氣，這個(gè)研究結(jié)果直接構(gòu)成了美國(guó)不簽署《京都議定書》的理由之一，秉持這個(gè)學(xué)說的以美國(guó)學(xué)者為多。不管怎么樣，歷史事實(shí)是這樣的，當(dāng)年恐龍繁盛，如同人類這樣在地球上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位的時(shí)候卻突然滅亡，據(jù)說與當(dāng)時(shí)的二氧化碳濃度劇烈升高密切相關(guān)。

這不由讓人想起了著名的電影《后天》，這部科幻影片描述了如果環(huán)境持續(xù)污染將導(dǎo)致日益嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，最終將引發(fā)新冰河世紀(jì)的情景，曾引起巨大反響。不過，當(dāng)時(shí)觀看影片的我們從未想過"后天"離我們的距離可能遠(yuǎn)比我們想像中要近得多。無論如何，氣候變暖是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，全球氣候變暖的主要表象一是夏天的溫度持續(xù)上升，另外一個(gè)變化就是冬天也可能變得更冷。今年的情況就是如此。

這其中顯然有二氧化碳的巨大"功勞"。早在前兩年，全球二氧化碳的排放量就已經(jīng)達(dá)到了73億噸，并且每年二氧化碳的排放量還在持續(xù)以大約4%的速率增長(zhǎng)。中國(guó)自1990到2003年間，二氧化碳排放量增長(zhǎng)了超過73%，現(xiàn)在我們的二氧化碳排放量超過了30億噸，其中有很大部分是煤電"貢獻(xiàn)"的。

我們國(guó)家的電力主要由煤電提供。2007年，我們國(guó)家的電力裝機(jī)容量已經(jīng)突破了7億千瓦時(shí)，其中煤電占據(jù)了其中的80%，并且每年還在以超過5000萬千瓦的裝機(jī)容量擴(kuò)展，也讓煤電成為我們主要的二氧化碳排放源。

因此，國(guó)家在做出節(jié)能減排的決策時(shí)候，倡導(dǎo)人們從節(jié)約用電開始，為了完成單位GDP能耗下降的指標(biāo)，每個(gè)人都必須行動(dòng)起來，以至于計(jì)算自己個(gè)體的排放，采取減排措施成為一種綠色時(shí)尚。

在此，我們需要提供一些數(shù)據(jù)：一度電需要用到0.3公斤煤(以實(shí)際煤炭5000大卡/公斤計(jì)算)，釋放0.6公斤二氧化碳。全國(guó)接近6億千瓦的煤電裝機(jī)容量，意味著每年要消耗超過9億噸煤炭，要釋放出接近20億噸二氧化碳，節(jié)約了用電自然就減少了排放。

但是，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了消費(fèi)的增長(zhǎng)，二氧化碳排放的增長(zhǎng)勢(shì)頭還是很強(qiáng)勁。雖然我們的人均排放只是美國(guó)的16%，我們的消費(fèi)習(xí)慣卻毫無疑問在向他們看齊，至少在一些階層是這樣的。尤其是汽車的大量使用，到目前為止，我國(guó)的石油差不多一半是被燒掉的，排放的二氧化碳也有幾億噸。

這其中也有歷史原因。早期的工業(yè)革命時(shí)期，二氧化碳拼命排放而無人制止，這也曾是導(dǎo)致后期處理二氧化碳問題越來越難的根本。美國(guó)就以經(jīng)濟(jì)為理由拒絕在《京都議定書》上簽字，他們?nèi)司亩趸寂欧帕窟_(dá)到了20噸/年，資源消耗驚人。與美國(guó)人大多由個(gè)人消費(fèi)產(chǎn)生二氧化碳不同，中國(guó)主要是由工業(yè)消耗產(chǎn)生二氧化碳。根據(jù)國(guó)家的統(tǒng)計(jì)，我們現(xiàn)在的電能77%左右是為工業(yè)消耗的，加上中國(guó)逐漸成為世界的工廠，在某種程度上，中國(guó)是在替一些消費(fèi)了我們產(chǎn)品的國(guó)家背二氧化碳的包袱。

IT需迎頭趕上

在汽車行業(yè)為應(yīng)對(duì)二氧化碳排放而打出混合動(dòng)力的大旗之后，航空業(yè)同樣有所動(dòng)作。波音公司和通用電氣合作開發(fā)出了第一款使用生物燃料的飛機(jī)，并且已經(jīng)投入了試飛?，F(xiàn)在看來，IT行業(yè)在這方面的動(dòng)作多少有些滯后，甚至可以說，并沒有引起廠商們足夠的關(guān)注。除了Intel周期性地改進(jìn)生產(chǎn)工藝，讓處理器從耗電大戶沒落成為耗電配角之后，IT整個(gè)電能消耗的環(huán)境并沒有根本改善。硬盤、芯片組、顯卡消耗的電力已經(jīng)可以與處理器一較高下，顯卡更是如此，高端一些的顯卡已經(jīng)成為電能消耗的絕對(duì)主力，動(dòng)輒數(shù)百瓦的能源消耗就如同大排量的汽車無謂消耗能量一樣。

實(shí)際上，已經(jīng)有一些人開始積極動(dòng)作，80PLUS就是一個(gè)很好的例子。80PLUS認(rèn)證主要針對(duì)電源，符合這個(gè)認(rèn)證的電源在任何條件下效率都必須高于80%，這一嚴(yán)格的限制使得通過這個(gè)認(rèn)證的電源效率大大增加，從而在整體上降低能耗和減輕二氧化碳的排放壓力。

能源之星4.0版包含了80PLUS的規(guī)范。同樣對(duì)電源的效率作出了要求。目前通過這個(gè)認(rèn)證的電源只有200款左右，許多電源廠家和整機(jī)都參與了進(jìn)來。一些有遠(yuǎn)見的廠商開始參與這個(gè)計(jì)劃，Dell和HP是最積極的兩個(gè)廠家，像FSP、SeaSonic、Delta這樣的電源廠家也在積極動(dòng)作，HP已經(jīng)開始提供使用80PLUS電源的電腦，并且在2006年參與了80PLUS的認(rèn)證工作，是第一個(gè)參與80PLUS認(rèn)證工作的整機(jī)廠。但是因?yàn)槌杀镜囊蛩?，包含廠家在內(nèi)的多數(shù)參與者還是從經(jīng)濟(jì)的角度來對(duì)待這個(gè)問題。筆者認(rèn)為，國(guó)家有必要提出更嚴(yán)格的規(guī)范，從這些細(xì)微之處入手，降低其他方面的排放壓力。

80PLUS標(biāo)準(zhǔn)有嚴(yán)格的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，還包含對(duì)功率因素的要求。測(cè)試分別以20%、50%、100%的負(fù)載測(cè)試，效率都要超過80%，并且功率因素要超過0.9，需要添加主動(dòng)PFC電路，并且整體上有所不同。

目前的電源，大多數(shù)設(shè)計(jì)效率為75%，實(shí)際使用的時(shí)候，效率70%，功率因素低的到0.5，高的到0.8，功率越大的時(shí)候，電源的消耗和浪費(fèi)會(huì)非常嚴(yán)重，距離80PLUS的要求也比較遠(yuǎn)。如果目前所有的電源都滿足80PLUS要求的話，整體功耗將會(huì)下降10%以上，加上功率因素提升對(duì)電網(wǎng)的沖擊減小，意義將非常大。

改變習(xí)慣從我做起

認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，對(duì)于每個(gè)IT用戶來說，改變習(xí)慣、從我做起是很重要的。對(duì)很多網(wǎng)民來說，BT等P2P軟件十分方便，也因此而讓他們養(yǎng)成了不關(guān)機(jī)的習(xí)慣，通宵下載，而一些QQ聊天和

網(wǎng)游的狂熱愛好者更是晝夜掛在上，眾多網(wǎng)民的這種行為匯聚到一起會(huì)產(chǎn)生驚人的能耗。以一臺(tái)電腦100瓦計(jì)算，24小時(shí)的用電量就是2400瓦，根據(jù)CNNIC統(tǒng)計(jì)，全國(guó)有1.6億網(wǎng)民，以每個(gè)網(wǎng)民每天平均上網(wǎng)4小時(shí)計(jì)算，每天的能耗就是15.36億千瓦。這還只是單單計(jì)算網(wǎng)民電腦的耗電量，如果算上為了提供這些應(yīng)用，后臺(tái)服務(wù)器的能耗，就更是驚人。大型的網(wǎng)絡(luò)游戲需要巨大的服務(wù)器群，九城為了架設(shè)《魔獸世界》的后臺(tái)，添置了5000臺(tái)服務(wù)器，ChinaCache2007年度采購(gòu)的服務(wù)器數(shù)量也達(dá)到了5000臺(tái)……中國(guó)目前很多服務(wù)器銷量都是被互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容分發(fā)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心分享了。

一些人士開始意識(shí)到，應(yīng)該使用更為簡(jiǎn)潔的界面使得系統(tǒng)負(fù)擔(dān)更低，從而降低能源消耗。比如一些網(wǎng)站推出全黑底色的主頁，或者采用單色的主頁，盡量降低顯示器的電能消耗。

與此不同的是，IT管理人員尤其是大型機(jī)房的管理人員對(duì)單個(gè)系統(tǒng)的性能并不太在意，主要關(guān)注的是管理成本，一般來說性能沒有那么極端的系統(tǒng)出意外的概率也會(huì)少很多，并且他們一般都認(rèn)為性能不足可以通過添加更多的單獨(dú)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，而不是追求通過高度的集成使得計(jì)算密度提高從而降低能源消耗。在這些機(jī)房里面還有需要考慮的事情，在一臺(tái)服務(wù)器的壽命周期內(nèi)，他們的電能消耗是服務(wù)器初始購(gòu)置成本的1.5～2.5倍，因而服務(wù)器節(jié)能價(jià)值更為凸顯。

Intel從發(fā)布酷睿2開始強(qiáng)調(diào)每單位能耗的計(jì)算能力，這給出處理器功耗一個(gè)比較好的評(píng)價(jià)方向和指標(biāo)。一些測(cè)試也表明，盡管速度快的處理器功耗更高，但是因?yàn)樘幚頃r(shí)間會(huì)相對(duì)較短，從而能夠在效能比上勝出。只要不是太受限于預(yù)算，盡量購(gòu)買速度快的系統(tǒng)更有利。

多核是節(jié)能的上好選擇

現(xiàn)在，我國(guó)每年的電腦銷量達(dá)到了2000萬臺(tái)左右，其中大部分是臺(tái)式機(jī)，按照每臺(tái)電腦150W計(jì)算，每年新增的電力消費(fèi)都要需要新增300萬千瓦的裝機(jī)容量才能滿足，接近了我

國(guó)每年新增裝機(jī)容量的6%左右，并且按照現(xiàn)在人的習(xí)慣，老電腦還可以當(dāng)作網(wǎng)關(guān)使用或者挪作它用，導(dǎo)致的能源損失更大。

加上現(xiàn)在顯示器普遍尺寸增加，24英寸的LCD顯示器最大功耗可以達(dá)到80W，對(duì)于一些經(jīng)常玩網(wǎng)絡(luò)游戲的人來說，他們電腦的平均功耗水平要高出一般用戶很多。雖然個(gè)人的節(jié)能效果可能并不顯著，但是從整體上，這個(gè)數(shù)值將會(huì)非?？捎^。

從技術(shù)上來講，多核將大大緩解因?yàn)橛?jì)算能力增加導(dǎo)致的能耗增加的需求，尤其是在面對(duì)計(jì)算密集型的應(yīng)用的時(shí)候，多核系統(tǒng)往往更節(jié)能。一個(gè)很簡(jiǎn)單的例子，比如一臺(tái)雙路8核的電腦，相比四臺(tái)雙核電腦，至少在電源方面的消耗和浪費(fèi)要少得多，雖然從性能上來說不能完全一一對(duì)應(yīng)，但集成顯然沒有錯(cuò)。

四臺(tái)電腦至少要應(yīng)付四個(gè)芯片組功耗、四組內(nèi)存的功耗以及四個(gè)顯卡、硬盤網(wǎng)卡等等消耗，還有四個(gè)電源的功耗浪費(fèi)，如此總總，多核應(yīng)該是節(jié)能的上好選擇。雖然單臺(tái)機(jī)器的能耗相對(duì)較多，考慮到性能又是另外一番景象了。

多核系統(tǒng)在服務(wù)器領(lǐng)域還有更重要的意義。同樣計(jì)算能力減少的空間可以節(jié)省冷卻費(fèi)用，管理費(fèi)用，在用電方面的節(jié)省會(huì)較家用機(jī)器少很多，而且在服務(wù)器的生命周期內(nèi)，電能的消耗占的比例相當(dāng)大，因而多核的價(jià)值更是毋庸置疑。

當(dāng)然是要越多越好。比如現(xiàn)在Intel和AMD都推四核，Intel四核處理器要出來得早得多，可以認(rèn)為在節(jié)能的層面上，Intel的貢獻(xiàn)更大。最近又傳言Intel將推動(dòng)6核心的處理器版本，通過Nehalem架構(gòu)推動(dòng)8核心架構(gòu)，將會(huì)大大提高系統(tǒng)的計(jì)算密度，從節(jié)能的角度考慮，也是必須之舉。

網(wǎng)絡(luò)和聊天等等的應(yīng)用，用不著一個(gè)這么大的電腦來應(yīng)付，有趣味的游戲也不見得需要多么宏大。撲克牌玩了這么久，仍然生命力旺盛，游戲的真諦不在于工具而在于玩法和其中涉及到的人與人之間的利益關(guān)系。

UMPC和MID設(shè)備將推動(dòng)移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)的進(jìn)一步口袋化，也將進(jìn)一步讓電腦變得更節(jié)能?，F(xiàn)在，互聯(lián)網(wǎng)逐漸成為一個(gè)超級(jí)百科書庫(kù)，多數(shù)人離不開它，不過用一臺(tái)大大的電腦上網(wǎng)，既不方便也不時(shí)尚，還不是特別實(shí)用，尤其是在路途之中，這個(gè)時(shí)候UMPC和MID這樣的設(shè)備就會(huì)大發(fā)神威。

這其實(shí)就是未來網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的雛形。只要我們連入網(wǎng)絡(luò)，我們自己本身就能給網(wǎng)絡(luò)提供計(jì)算能力，雖然每個(gè)設(shè)備的計(jì)算能力相對(duì)較小，用戶數(shù)量一多，對(duì)于每個(gè)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的用戶而言，他所看到的計(jì)算能力就是無限的。

利用這個(gè)特點(diǎn)構(gòu)成分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，并且實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的租賃，那樣每個(gè)用戶所需要的就不是那么復(fù)雜的電腦了，需要一個(gè)簡(jiǎn)單的終端即可。

此外，計(jì)算能力的租賃也將讓所有人獲益。這就如同保險(xiǎn)一樣，每個(gè)人支付的費(fèi)用并不多，但是只要達(dá)到一定的數(shù)量，對(duì)于每個(gè)人來說，能夠賠付的額度就能夠滿足一時(shí)所需了。如果這樣的網(wǎng)絡(luò)能夠構(gòu)建，還能夠大大節(jié)省整個(gè)社會(huì)的成本。

可能有些人會(huì)不滿意，這么多電腦賣給誰?豈不是要導(dǎo)致一些人失業(yè)?從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度，硬件生產(chǎn)應(yīng)該是集中在少數(shù)廠家手里，做最標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品最節(jié)省，多數(shù)人需要從事應(yīng)用方面的業(yè)務(wù)了……

評(píng)論：技術(shù)創(chuàng)新 贏得未來

從硬件生產(chǎn)的角度是使用新工藝，降低功耗;從軟件生產(chǎn)的角度則是開發(fā)新的算法和編譯器，提高軟件的效率，從而降低軟件運(yùn)行過程中帶來的損耗。開放的軟件平臺(tái)可以積累最多數(shù)人的智慧，過分商業(yè)化的軟件卻不一定能夠帶來這樣的好處，尤其是系統(tǒng)化的軟件，開發(fā)成本的優(yōu)化并不意味著用戶成本的優(yōu)化。

在硬件層面上，不僅要采用新材料，更要有合理的設(shè)計(jì)。如果像當(dāng)年P(guān)4那樣繼續(xù)為了提高速度而不及其余，使用主動(dòng)泄放電路，功耗不高才怪。最近有研究表明，可以用熱實(shí)現(xiàn)計(jì)算，那有可能在一個(gè)處理器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)多種計(jì)算方式，一邊的電子計(jì)算產(chǎn)生的熱能將是另外一邊的熱能計(jì)算單元的動(dòng)力，這當(dāng)然還在研發(fā)當(dāng)中。

最有可能的是提高目前處理器的熱傳導(dǎo)，降低熱損耗?？茖W(xué)家們最近對(duì)一種物質(zhì)比較有興趣，就是炭球晶體，這種材料構(gòu)成的網(wǎng)格狀材料是通常材料導(dǎo)熱能力的2～3倍，這就意味著可以在原來不可能的條件下實(shí)現(xiàn)2～3倍計(jì)算能力的提高而器件不會(huì)熱損壞，當(dāng)然這也需要以有計(jì)算能力提高空間為條件。

此外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的全分布式架構(gòu)也將有利于處理器系統(tǒng)節(jié)能，從整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分散計(jì)算資源，從某種意義上就是取消CPU這樣的東西，把它的計(jì)算能力分布開來，這也是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。

地球是一個(gè)自適應(yīng)的循環(huán)體，而人類的工業(yè)化進(jìn)程卻忽視了地球這個(gè)系統(tǒng)，如果我們一直以地球這個(gè)大系統(tǒng)作為參考，估計(jì)很多事情就不會(huì)發(fā)生了……