האם כלי מדידה חדש למעבד יאריך דרמטית את חיי הסוללה שלנו?

כדי לחסוך בחיי סוללה המעבד נכנס ויוצא ממצבי שינה מאות פעמים בשנייה, אך התהליך הזה חושף באגים חבויים ועלול לפגוע בחוויית המשתמש. כלי מדידה חדשני עשוי לפתור את הבעיות המורכבות האלה

החיסכון האמיתי בחיי הסוללה מתרחש כאשר המעבד מבצע כיבוי עצמי, אך זהו תהליך מורכב (צילום: Pexels)

מאת רועי מיינר, מהנדס ולידציה של Power Management & Overclocking ומפתח כלי דיבאג

כולנו רוצים מוצרים עמידים, יציבים ובעלי חיי סוללה ארוכים. כשזה מגיע למחשב או לסמארטפון שלנו, הדרישות גבוהות אפילו יותר, ואנחנו מצפים שהמכשיר היקר שקנינו יעמוד בעומסים, יגיב מהר ויידע לשחזר זיכרונות. אחד המושגים המרכזיים בהקשר הזה הוא Power Management – תחום מרכזי ומתפתח בעולם המחשוב המודרני.

תפקידו של ה-Power Management הוא לאזן בין היכולת של המעבד לספק ביצועים גבוהים תחת עומס, ובין יכולתו לשמור על צריכת הספק נמוכה וחיי סוללה ארוכים בשגרה. כדי לשמור על איזון בזמן עומס, מערכת ההפעלה תשאף לסיים את העבודה מהר יותר. היא תבקש מהמעבד לעלות לתדרי עבודה גבוהים יותר (תדרי טורבו) ולשם כך המעבד נדרש לספק מתח גבוה יותר – מה שגורם לו להתחמם. בסיום העבודה, מערכת ההפעלה תיזום הורדת תדר, המתח והחום (הספק) יירדו בהתאם.

הקטנת המתחים מצמצמת את צריכת ההספק, אבל המעבד עדיין פעיל וממשיך לצרוך זרם. החיסכון האמיתי בחיי הסוללה מתרחש כאשר המעבד מבצע כיבוי עצמי, אך זהו תהליך מורכב שעלול לחשוף תקלות ולפגוע בחוויית המשתמש. כלי מדידה חדש, שהוא תוצאה של שיתוף פעולה בין מספר קבוצות (ארכיטקטורה, Firmware וולידציה), מסוגל לאתר את הבאגים החבויים ומקצר בצורה משמעותית את זמני המעבר בין כיבוי להדלקה.

תהליך שמתרחש מאות פעמים בשנייה

כאמור, על מנת להאריך את חיי הסוללה, המעבד מבצע תהליך של כיבוי עצמי. בכל פעם שהמעבד אינו נדרש לחישובים הוא נכנס למצבי שינה עמוקים יותר ויותר. מצבי השינה (C-states) נחלקים לשני סוגים: מצבי שינה של הליבות (Cores C-states or CCx) ומצבי שינה של הרכיב כולו (Package C-States). החיסכון המשמעותי בצריכת הזרם מתקבל בחלון הזמנים בו כל הליבות במעבד כבויות, אז ניתן להתחיל לכבות מודולים ב-Package הכולל את הליבות, זיכרון מטמון פנימי, מחוללי תדר ועוד, עד שלבסוף רק חלק מצומצם מהמעבד ממשיך לצרוך זרם ברמה מינימלית.

תהליך הכניסה למצב שינה ותהליכים דומים של Power Management נשלטים לרוב על ידי מיקרו בקר ייעודי הנמצא בפנים המעבד, בעל קושחה (Firmware) מורכבת. הבקר דוגם באופן מחזורי את מצב המערכת והעומס החישובי שדורשת מערכת ההפעלה (OSPM), ובעזרת אלגוריתמים מורכבים הוא קובע את נקודת העבודה הנדרשת למעבד תחת מגבלות ההספק והטמפרטורה. חלק מאותם אלגוריתמים הם אופורטוניסטים ומנסים לזהות ואף ליצור חלונות זמן בהם ניתן להכניס את המעבד למצב שינה. במעבדים מודרניים ומהירים תהליך הכניסה והיציאה ממצבי שינה מתרחש מאות פעמים בשנייה אפילו בעת שימוש במחשב, ובזכות הטכנולוגיה העכשווית המשתמש כלל לא מרגיש בכך אפילו בזמן עבודה.

חיסכון של עשרות אחוזים

על אף היתרונות של תהליך כיבוי והדלקת מודולים במעבד, מדובר בנושא מורכב שעלול לחשוף תקלות שנשארות חבויות כל עוד המעבד במצב פעיל. סדר הפעולות בכיבוי והדלקה והיכולת לשחזר מידע לאחר כיבוי זיכרונות הם קריטיים, ולאורך השנים המנגנון הזה התפתח והשתכלל בזכות חשיבותו הרבה ונוספו לו אמצעי ניטור רבים.

החזרת המעבד למצב פעיל דורשת הפעלה הדרגתית של המודולים הכבויים – ככל שהעמקנו לרדת, המעבד נדרש להפעיל מחדש מודולים רבים יותר ומשלם על כך בזמן התעוררות ארוך יותר. זמני התעוררות חריגים באורכם יכולים להתבטא בתופעות לא רצויות ואף בפגיעה בחוויית המשתמש.

לדוגמה, אפילו בזמן שהמשתמש הממוצע מריץ סרטון וידאו כלשהו, המעבד ברובו כבוי. מקרה קצה אפשרי הוא מעבד שכבה וקם בעת ניגון וידאו, וכך, אם חלקי הווידאו לא מגיעים בזמן מהזיכרון אל המסך, המשתמש עלול לחוות הבהובים או מסך שחור רגעי.

כלי מדידה חדשני עשוי לפתור את הבעיות המורכבות האלה, והוא מאפשר למדוד את זמני המעבר בין מצבי השינה והקימה ולבדוק אם הם עומדים בתקן. בעזרת הכלי נחשפו נתונים מספריים שלא נבדקו קודם ואף הביאו להגדרה מחדש של מצבים או תיקוני FW במידת הצורך. אחד מהישגיו הגדולים של הכלי הוא חשיפה של באגים שלא ניתן היה לגלות קודם לכן וחסכון של עשרות אחוזים בזמני המעבר של התהליך.

הדבר ממחיש את חשיבותה של הוולידציה ומיקומה בשרשרת הקריטית של פיתוח מוצר. במוצרים מורכבים הוולידציה מתחלקת למחלקות שונות שבכל אחת מהן נבדקים אותם פיצ’רים אבל אחרת. אנשי הוולידציה נדרשים ללמוד את המוצר ולבנות תוכניות בדיקה מקיפות עבור כל מעבד בהתאם להגדרות הארכיטקטוניות, אבל היצמדות לתוכנית אינה מבטיחה הצלחה ולעתים הבאגים המעניינים מתגלים כאשר חורגים ממנה. המצב המתואר בכתבה הוא דוגמה לבעיה שדרשה שיתוף פעולה בין ארגוני, פיתוח כלים והרבה חשיבה מחוץ לקופסה.

התוצאה הסופית שמשיג כלי המדידה החדש היא מנגנון משופר לחיסכון באנרגיה בעל הגדרות מדויקות יותר, שנבדק גם פונקציונלית וגם איכותית. עבור המשתמש הביתי המשמעות היא מוצר טוב יותר המספק חוויית משתמש מוצלחת יותר תוך שמירה על חיי סוללה ארוכים.

הכתבה בחסות אינטל

iVE, ארגון הולידציה של אינטל, אמון על האיכות, שלמות, פונקציונליות וביצועי המעבדים של אינטל. בלי האישור הסופי של מהנדסי ומהנדסות הקבוצה, שום מוצר לא נשלח ללקוח ולא יוצא לייצור המוני.

בזכות שיתוף הפעולה בין צוותי הוולידציה השונים, אנחנו ואתם מקבלים מוצר איכותי, יציב תחרותי ועמיד לאורך זמן.
אפשרות ההשפעה שיש באינטל בזכות המעורבות של הצוותים, ההכרות עם המוצר העתידי והיכולת להיות בקשר עם כל הממשקים, עושים את ההבדל.
חיי סוללה ארוכים? זאת רק ההתחלה! רוצה להצטרף? לכל המשרות בתחום הולידציה ניתן ללחוץ כאן >>>

כתב אורח

אנחנו מארחים מפעם לפעם כותבים טכנולוגים אורחים, המפרסמים כתבות בתחומי התמחות שלהם. במידה ואתם מעוניינים לפרסם פוסט בשמכם, פנו אלינו באמצעות טופס יצירת קשר באתר.

הגב

1 תגובה על "האם כלי מדידה חדש למעבד יאריך דרמטית את חיי הסוללה שלנו?"

avatar
Photo and Image Files
 
 
 
Audio and Video Files
 
 
 
Other File Types
 
 
 

* היי, אנחנו אוהבים תגובות!
תיקונים, תגובות קוטלות וכמובן תגובות מפרגנות - בכיף.
חופש הביטוי הוא ערך עליון, אבל לא נוכל להשלים עם תגובות שכוללות הסתה, הוצאת דיבה, תגובות שכוללות מידע המפר את תנאי השימוש של Geektime, תגובות שחורגות מהטעם הטוב ותגובות שהן בניגוד לדין. תגובות כאלו יימחקו מייד.

סידור לפי:   חדש | ישן | הכי מדורגים
אדם דב
Guest

למרות שאני מגיע מהתחום ולכן הנושא מוכר לי ברובו, מצאתי שאת החלקים שלא הכרתי הנגשת בצורה טובה וברורה ואני מאמין (ומקווה) שגם החלקים שהיו מוכרים לי יהיו ברורים לקורא שפחות מכיר את התחום בצורה דומה.

משימה לא קלה בכלל. כל הכבוד

wpDiscuz

תגיות לכתבה: