宏观层面

在开始讨论效率指针之前，让我们先从宏观的角度观察并验证一个范例系统的测量标准。数据中心内的设备会依据事先制订的规范将位数据从网络上的一个节点传送到另一个节点，这些事先制订的规范可能是目的地的地址、优先次序、安全因素或是其他条件等等。一般而言，这些系统的效能都经过调校，以防止出现数据封包遗失或是出现传输瓶颈的问题。然而，随着全球通讯基础建设不断成长，尤其为了要满足网络视讯的传输需求，这些数据中心（Data Center）对电力的需求正急遽上升。

基于这个原因，设备制造商纷纷检视目前产品的功耗，并希望能找出降低整体功耗的方法。可是，问题的症结在于应该如何去公正地测量系统功率。如果只是简单地使用一个瓦特表去测量功率，那么得到的结果只是设备在该瞬间的功率，这样的量测数据无法正确呈现系统整体操作的情况。在上述的范例中，系统可能每秒传送百万个封包，也可能与网络联机中断。如果单纯采用功率指针来说明系统的效能，这就如同描述「汽车的引擎每小时消耗5加仑的汽油」，但并没有真正描述引擎的效能。因此，在宏观的指针中，电力功率只是众多量测项目中的其中一项。

在比较系统的优劣时，比较好的做法是先测试系统的功能。在范例中，该设备的主要功能是将数据封包从一个节点传送到另一个节点。因此，测量该设备的效能应以它的传输能力作基准，也就是设备每秒可以传送的封包数量，这些封包必须可靠并且无误地传送。一般来说，这个数值都是从实际测试或设计数据提供的最高值。系统的最高传输量为效能设下了一个极限，而这个效能极限也就是数据中心采购经理的选购指针。这个范例让我们了解如何去量测能源转化成功能的效率，在这个例子中，也就是传送每个封包所消耗的能量。

《公式一 简单的能量测量方程序 》

公式一表示范例系统在最高负载情况下的耗电量与封包传送数量的简单比率。系统效能以每单位时间的封包数量计算，而功率的量测单位则以每单位时间（秒）所消耗的能量（焦耳）计算，并以瓦特表示。因此，经过简化之后的量测指针便是每传送一个封包所需的焦耳（J/Ptransferred）。如果范例系统在最高负载时每秒可传送一亿个封包，同时消耗300瓦特的电力，那么最终的功率/效能比将会是每个封包耗用3×10-6焦耳或是每个封包耗用3微焦耳（3.0μJ/P）。现在，假设有另一个竞争对手的系统，它每秒可传送一亿五千万个封包，但所耗用的电量是450瓦特，那么这个系统的效能/功率比同样也是每封包3微焦耳。

此外，类似的量测计算方法也可应用到正常及较低负载的情况，让我们能够在系统的整个操作范围内进行比较。举例而言，两个高效能系统可以拥有相同的峰值传输效能，而且功耗同样都是400瓦特。在最高传输量的情况下，两者的效能/功率都是一样的，可是其中一个可能具备带宽调节功能（bandwidth throttling），可以在系统负载较轻时停用未使用的系统部份。这就是所谓的 「可适性功率减省（APR）」，能够有效地节省正常操作的功耗。如果系统缺少可适性功率减省，那么，即使在负载较轻时也会耗用较多的能量。在范例中，具备APR功能的系统，其功耗在每秒5000万封包的负载下可以降低到200瓦特，达到每个封包4微焦耳（4μJ/P）的等级。相反地，如果系统没有APR，在相同的传输量下，效能等级便只有每个封包8微焦耳（8μJ/P）。

设计人员的观点

因此，如果你是IT管理人员，当你拿这些指针去比较系统时，就可以决定哪一个系统的效率最高，符合公司应用。那么，接下来的问题是这些指针对系统设计人员有何意义？如果工程人员的任务是必须兼顾系统效能提升以及系统功耗降低，那么，他们就需要先了解产品设计中选用组件的效能/功率量测特性。举例而言，在上述的分组交换比较个案中，工程人员的任务可能是要找出最佳的传输效率的网络传输方案，但这里的指针是每位皮焦耳或是每位公尺皮焦耳 （即指接口装置把数据封包驱动到每单位距离所需的能量），两者是不相关的。

此外，设计人员也应该开始考虑为系统架构增加可适性功能以降低功耗。目前已经有一些公司采用这种方案，相信其他的公司将会追随。毫无疑问，在实际的应用中，系统鲜少真正达到最高负载的情况，就如同汽车不会全程都以时速250公里的全速行驶一般。在大多数的情况下，系统会按需求不断在低负载与高负载之间循环。假如设备能够透过负载转移、释出未使用的效能、调节频率速度或其他的方法去降低所消耗的功率，系统就可以节省更多功率。

标准制订

在很多任务程领域中，标准的作用是为不同应用提供一个效能上的基准。无论是在工程或是通讯领域中，我们都可以发现许多提供相互操作性和比较的应用范例。假如每一个汽车制造商都只按照自己的标准去宣称每公升汽油可行进的公里数或是每加仑汽油可行进的英哩数值，那么这些数字难免会因为不同的计算方法而产生误导。 因此，必须采用由美国运输部制订的标准测试方法去进行每加仑可行进的英哩数计算，进而为不同车厂间作出公平的比较。新罕布什尔大学（UNH）与类似的测试中心可以依据国际标准为产品提供相互操作性及功能性进行验证，比如是IEEE802以太网络等。未来，我们可以预期将有更多的测试项目加入到验证的过程中，以提供更精确的效能/功率指针，就如本文的论述一般。

《图五 DNLA 1.0/1.5版订立的装置角色及类别。》 - BigPic:938x420

新罕布什尔大学（UNH）与类似的测试中心可以依据国际标准为产品提供相互操作性及功能性进行验证，比如是IEEE802以太网络等。未来，我们可以预期将有更多的测试项目加入到验证的过程中，以提供更精确的效能/功率指针，就如本文的论述一般。毫无疑问，单凭两个系统的表面数值进行比较是不切实际的。在本文透过测试两个假定的网络传输系统，去证明功耗只是系统整体效能事实的一个部份。在比较的过程中，必须衡量在指定功率下的效能表现，原因是它定义了系统所能达到真正实力。此外，当尝试为性能相仿的解决方案进行比较时，必须以每单位一个任务的能源耗用量作为比较。

---作者任职于NS美国国家半导体---