Eficiência energética: quando menos é mais

Os amigos leitores que acompanharam as últimas postagens do blog devem ter visto que recentemente fiz algumas atualizações no meu servidor pessoal. No que toca ao hardware, a principal delas foi a mudança do processador: saiu um Core 2 Quad Q6600 e entrou um simples Celeron G1610. Muitos me perguntaram se tal mudança vale realmente a pena e se um simples Celeron não entregaria uma menor performance se comparado a um poderoso Quad. Neste tópico pretendo responder a estas perguntas.

Atualizado em 30/04/2014: adicionada a tabela comparativa de dissipação de potência e o vídeo do unboxing do Celeron. Confira lá! :-)






Redução do consumo elétrico, temperatura e nível de ruído

Não pretendo fazer um texto politicamente correto e enaltecer as vantagens de tais reduções para a natureza e o planeta, mas foram elas as minhas principais motivações para a troca. O Core 2 Quad é um projeto que data de 2007 e que possui uma litografia de 65 nm, o que é um tanto quanto desatualizado para os dias de hoje. Primeiramente a alta litografia requer uma maior tensão de alimentação o que resulta em um maior consumo de energia elétrica, algo não desejável para um equipamento que fica ligado praticamente sete dias na semana.

Isto leva a um outro tipo de problema: uma maior dissipação térmica, o que por sua vez traz a tiracolo outro grande inconveniente: o nível de ruído. No último mês de janeiro houve uma forte onda de calor em boa parte do país que durou várias semanas. O servidor com o Quad contava com a solução de refrigeração padrão da Intel (o chamado cooler "box") que mesmo corretamente instalado e com a aplicação de pasta térmica não conseguia manter a temperatura do processador em um nível aceitável - sem qualquer tipo de overlclock e com o recurso de redução da frequência e tensão de alimentação do processador ativado (o que a Intel chama de EIST e a AMD chama de Cool n' Quiet). A todo momento o utilitário de monitoramento de temperatura instalado no servidor emitia alertas de que a temperatura da CPU havia passado dos 70 ºC em momentos de maior utilização.

Em função deste cenário, fui obrigado a instalar ventoinhas adicionais no gabinete para mantê-lo mais resfriado. Instalei uma na parte frontal inferior soprando ar para dentro e duas na parte traseira superior soprando para fora. Isto ajudou a manter a temperatura do processador abaixo dos 70 graus, porém com um significativo aumento de ruído - o servidor encontra-se na minha "toca nerd" que fica no terceiro pavimento da casa, e em alguns momentos (principalmente à noite) era possível ouvir o "zuuuuummmmmm" das ventoinhas do servidor no primeiro andar da casa!


A caixa do Celeron G1610

Como recentemente troquei a placa mãe do meu PC principal e desta forma acabou me "sobrando" uma excelente placa Gigabyte Z68X-UD3-B3, resolvi construir um servidor mais eficiente, frio e silencioso adquirindo um processador Celeron G1610 (soquete 1155 logicamente). Ele faz parte da arquitetura Ivy Bridge lançada pela Intel em 2012 e que conta com uma litografia de ótimos 22 nm. E o melhor de tudo - custou apenas 100 dilmas! :-)


Tela do Setup da placa Z68X-UD3-B3 com o Celeron G1610

Como vocês podem observar pela imagem do Setup do firmware (BIOS) da placa mãe Z68X-UD3-B3 capturada acima, o Celeron em um momento de baixa carga com a tecnologia EIST ativada usa uma tensão de menos de 1 V para o processador (Vcore) e mal chega aos 25 ºC de temperatura (pouco acima da temperatura ambiente). Isto permitiu que todas as ventoinhas adicionais do gabinete fossem retiradas (exceto a que refrigera os discos rígidos) resultando em um nível de ruído baixíssimo - agora mal se percebe que o servidor está ligado!

Outra imagem que chama a atenção é a tela capturada do software HWMonitor rodando no servidor: em uma utilização típica, a dissipação de potência do Celeron fica entre 5 W e 8 W somente, o que é muito bom e com certeza contribuirá para uma redução da conta de luz. Deve ser levado em consideração também a troca das memórias: saíram dois módulos DDR2-1066 que recebiam uma tensão de alimentação de 2,1 V e entraram dois módulos DDR3-1333 de 1,5 V.


Tela do software de monitoramento HWMonitor (clique para ampliar)


Comparativo de dissipação de potência

Usando a metodologia descrita no tópico de dimensionamento de fontes de alimentação fiz o cálculo de dissipação de potência dos dois sistemas. É bom lembrar que só mudam entre as duas configurações o processador, placa mãe e os módulos de memória, o resto do sistema é o mesmo. O cálculo apontou que a configuração com o Celeron dissipa 22% menos potência conforme o cenário mínimo.



Comparativo de dissipação de potência

Mas e o desempenho?

Esta questão ainda continua: poderia um simples Celeron de dois núcleos de processamento e 2 MB de cache substituir um Core 2 Quad de quatro núcleos e 8 MB de cache mantendo o mesmo nível de performance? Bem, para responder a esta pergunta temos que levar em consideração o abismo que há entre as arquiteturas das duas CPUs em termos de eficiência dos núcleos de processamento. Além de consumir e esquentar menos, cada núcleo do Celeron é capaz de processar mais dados e instruções a cada ciclo de processamento.

Não fiz testes com benchmarks específicos, então desta forma as minhas observações são bastante empíricas e baseadas em algumas pesquisas que fiz - sites como o CPUboss apontam que o Celeron leva vantagem em aplicações que usam um único núcleo de processamento (pela maior eficiência) enquanto que o Quad leva vantagem quando são usados todos os núcleos, pelo simples motivo de possuir o dobro deles. Outro ponto que pesa a favor do Celeron é o fato de possuir o controlador de memória RAM integrado com um canal exclusivo de comunicação, enquanto que no Core 2 Quad o acesso à RAM é feito pelo FSB (sigla para Front Side Bus) que é o único canal de comunicação que os processadores Intel até o soquete 775 possuem com o resto do sistema, além de o controlador estar situado no chip ponte norte e não no próprio processador, o que penaliza o desempenho.

No dia-a-dia, porém, posso dizer que o Celeron está se comportando com bastante elegância rodando o Windows Server 2012 R2 (com o Update 1) e diversos serviços de rede como o Active Directory e o WSUS sem qualquer problema de performance. Somando-se isto ao menor consumo elétrico, temperatura e nível de ruído, é o típico caso onde menos é mais.

Finalizando, fiquem com o vídeo do unboxing que fiz do Celeron G1610. Um grande abraço!




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Comentários

  1. Trade off acho que esse é o melhor termo que se aplica nesse caso, nem sempre vamos ganhar em todos os aspectos, mas o que ganhamos muitas das vezes é tão importante e de grande diferencial, que o perdemos não faz tanta diferença, e isso na informática é uma premissa que sempre deve ser levada em consideração.

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