[Paper Review] CPU Power Consumption Experiment and Results Analysis of Intel i7-4820k

Review

Title : CPU Power Consumption Experiment and Results Analysis of Intel i7-4820k
Author(s) : Matthew Travers(Newcasthle University)
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읽은 이유

연구를 진행하면서 Intel’s RAPL을 활용할 필요가 있었고, RAPL을 활용해서 얻은 cpu core의 energy 값을 검증하기 위한 방법을 찾고 있었다. 해당 논문에서 Intel i7-4820k에서 RAPL과 직접 측정 방식 모두를 통해 데이터를 측정했다고 해서 읽게 되었다.

요약

해당 논문은 Technical Report로 Multi-core를 통해 energy를 save할 수 있다는 사실을 실험을 통해 증명하였고, 결과 보다는 실제 Intel CPU 환경에서 어떻게 실험을 했나를 중점적으로 볼만한 논문이었다.

종합

CPU에서 사용하는 Power에 대한 기본 개념을 잘 설명이 되어있다. (2.1 Power Consumption of CPU Theory)
Intel CPU에서 power를 측정하기 위해 사용한 software에 대한 설명을 잘해 두었다. 해당 software들을 어떻게 이용했으며 어떤 결과를 얻었는지 기술이 잘 되어 있어, 이 것들의 사용 방법과 사용 이유를 잘 정리해두면 추후에 도움이 될 수도 있을 것 같다.
해당 논문에는 왜 Device에서의 Power 관리가 중요한가를 잘 설명하고 있다. 그것을 기반으로 정확한 측정이 중요한 이유도 설명하고 있다. 나중에 power 관련 논문을 작성할 때 참고하면 좋을 듯.
실측 하는 방법과 RAPL 사용 방안에 대해 공부해 보고 싶었는데 생각보다 원하는 만큼의 정보를 얻진 못했다.

RAPL

해당 논문에서는 RAPL의 값이 Voltage를 고려하지 않고 출력되는 것으로 보아 pre-defined된 값을 출력해주는 것 같고, 이로인해 false power로 인한 문제를 만들 수 있을 것 같다고 한다.

Intel CPU power 실측

해당 논문에서 사용한 실측 방법은 CPU의 power supply circuit에 shunt register를 병렬적으로 설치하여 해당 레지스터를 통해 사용하는 power를 측정했다고 한다. 해당 작업을 위해선 특수한 motherboard가 필수인 것으로 보인다. 논문에서는 EATX12V connection을 통해 파워를 공급하는 motherboard를 이용했다고 한다. 하지만 해당 방식이 CPU에서 사용하는 모든 power값을 대표한다고 할 수 없다고 한다(5.3). 그래서 RAPL을 사용해 보고자 한 것 같지만, 그것도 완전히 정확한 것은 아닌듯.
현재 실측 방식을 하지 않고 RAPL값을 믿기로 결정해서 해당 방법을 진행하지 않지만 후에 필요가 하다면 이 부분을 더 깊게 조사해 봐야 할 것 같다.

사용한 software 정리

Software는 CPU를 가동하기위한 것, frequency측정, voltage측정, power consumption, energy consumption을 직접 측정하는 방법들로 나눌 수 있을 것 같다. 우분투에서 사용할 수 있는 것들임

Top

Display information on current processes running and which cores they are running on.
그냥 리눅스에서 사용하는 top, htop 이거 말하는 듯

Sensors

This program is used to view information on core voltages and temperature.
watch command

Cpufreq

This program is usefull for both monitoring and setting parameters of the CPU.
sudo cpufreq-set
sudo cpufreq-info

Stress

Set up stress situation on individual cores. It is completely computational and does not stress the hard drive or memory.
stress -c 1 -t 30s : run 1 process for 30 seconds.

Sys benchmark

Primary benchmarking program. It works by testing if numbers are prime numbers or not to a user defined maximum.
It is completely computational and uses no memory and therefore is a good test for measuring the power consumption of CPU’s.
sysbench -test=cpu -cpu-max-prime=20000 run : test up to 20000 for prime numbers.

Likwid

Likwid can dispaly a software model of power consumption based on Intel’s RAPL counters.
likwid-powermeters -s 1

History

210104 첫 작성

Written with StackEdit.