JP2010015226A - 情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】演算処理部の動作数に応じて、動作する電源部の数を増減させることにより、電源部の１台あたりの効率を良い状態で動作させる情報処理装置を提供する。
【解決手段】複数の電源部１１０と複数の独立した演算処理部１１４を有する情報処理装置１００において、情報処理装置１００内部の制御部１１２により、演算処理部１１４の動作数を監視して、その動作数に基づいて、複数個ある電源部１１０の１台あたりの電源効率が高くなる電源動作数を判断し、その電源動作数の台数分の電源部１１０にて、情報処理装置１００を動作させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の電源部と複数の独立した演算処理部を有する情報処理装置に関し、特に、その電源効率の改善と、それによる省電力化に適用して有効な技術に関する。

従来、管理コストの削減、機密情報の流出防止、働き方の多様化（在宅勤務、事務所のフリーアドレス化）等により、これまで１台の据え付け、あるいは可搬型の情報処理端末での事務処理、データ入力作業から、データセンタ自体に演算処理装置を据え付け、画面表示および入力機器を備えた入力端末の２つで構成されるセンタ処理型に変わりつつある。

これら変化により時間・場所にとらわれずに仕事ができる環境が整備されつつある。

しかし、逆にセンタ側が常に動作状態にあるため、それまでよりも電力消費が大きくなると言う問題も指摘されている。

この問題に対して、情報処理端末内の各種ＩＣの動作電圧を低電圧にすることで消費電力を下げたり、動作の負荷量に応じていくつかの異なる動作モードを設定して、負荷が少ないときには、消費電力を押さえるモードに移行することが考えられてきた。

また、複数の演算処理部で一連の作業を分担して平均化することで、特定の演算処理部のみが高速動作して大量に電力を消費するのを押さえるような処理もされてきている。

また、特開２００５−２０２５０６号公報（特許文献１）に記載のように、ブレードサーバ全体の消費電力が供給電力を超える場合に、各ブレードの動作クロックを制御し、ブレードサーバ全体の消費電力を下げるものもあった。
特開２００５−２０２５０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、ブレードサーバ全体の消費電力を下げるなどして、ブレードサーバ全体の消費電力を制御しているが、消費電力による電源の効率については考慮されておらず、特に、勤務時間外などで全体の消費電力が低い場合は、電源の効率が悪くなるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、複数の電源部により電源供給され、複数の独立した演算処理部で構成される情報処理装置において、演算処理部の動作数に応じて、動作する電源部の数を増減させることにより、電源部の１台あたりの効率を良い状態で動作させる情報処理装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、代表的なものの概要は、複数の演算処理部と複数の電源部の動作状態を監視する制御部により、演算処理部の動作数を定期的に監視し、動作数に応じて電源部の動作数を変化させるように制御する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、代表的なものによって得られる効果は、電源部の動作数を演算処理部の動作数に応じて変化させることで、電源部の１台あたりの効率を改善し、この改善により装置全体の消費電力を低減させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１により、本発明の一実施の形態に係る情報処理装置を使用するシステム全体の構成について説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る情報処理装置を使用するシステム全体の構成を示す構成図である。

図１において、情報処理装置１００は、ラック型ケース１０１に複数搭載され、システム全体を管理するサーバ１０２に接続されている。サーバ１０２はネットワークハブ１０３を経由して各利用者に割り当てられた端末１０４に接続されている。

各利用者が端末１０４に対して実施した入力操作がネットワークハブ１０３、サーバ１０２を経由して情報処理装置１００に伝達され、情報処理装置１００で実際の処理が実施される。

処理結果は、端末１０４に伝達・表示されるため、見かけ上は利用者は独立した１つの端末に見えるが、実際のデータは全て、情報処理装置１００が設置されたデータセンタ内にて管理される。

利用者が持ち歩ける端末１０４で業務を実行すれば、業務を特定の場所にとらわれずに実行できるようになる。また、端末１０４、サーバ１０２共に暗号・復号機能を持たせることで、セキュリティの確保された社内ネットワークだけでなく、インターネットを介しての接続も可能となり、社内・社外で同じ業務を遂行でき利用者の利便性を向上できる。

次に、図２〜図４により、本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の構成について説明する。図２は本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の構成を示す構成図、図３は本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の電源部が使用する各種信号を説明するための説明図、図４は本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の演算処理部の構成を示す構成図である。

図２において、情報処理装置１００は、複数の電源部１１０、接続基板１１１、制御部１１２、信号伝達用のバス１１３、複数の演算処理部１１４から構成されている。

複数の電源部１１０で生成された電力が制御部１１２、演算処理部１１４に供給されることにより情報処理装置１００は動作しており、動作状態の監視を、バス１１３を通して制御部１１２が実施している。

図３において、電源部１１０が使用する各種信号としては、電源に異常が発生したときに制御部１１２にアラームを上げるための電源異常通知信号１２０、制御部１１２に電源の起動／停止を通知する電源状態信号１２１、制御部１１２から出力される電源の起動／停止を制御するための電源制御信号１２２、各種電圧供給をする電圧出力１２３である。

これら信号は、制御部１１２に接続されており、本実施の形態での電源動作数制御に使用される。

図４において、演算処理部１１４は、通常の独立した情報処理装置と同様に、演算処理ＩＣ（通常ＣＰＵと呼ばれる）１３０、外部ネットワークと情報のやりとりをする通信インタフェース１３１、制御部１１２と情報のやりとりをするその他信号部１３２、電源部１１０から電圧供給される電圧入力部１３３、処理のためのデータを蓄積する主記憶部（通常ＲＡＭと呼ばれる）１３４、大量のデータ保持が可能な補助記憶部（通常ＨＤＤと呼ばれる）１３５、端末１０４への入力および結果を出力する入出力部（通常Ｉ／Ｏと呼ばれる）１３６、演算処理部の自己診断機能や初期設定を実施する初期制御プログラム（通常ＢＩＯＳと呼ばれる）１３７から構成されている。このような構成から、演算処理部１１４は通常の情報処理装置１台と同等の電力を消費している。

次に、図５〜図８により、本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の動作の概要について説明する。図５は本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の電源部の出力電力と効率の関係の一例を示す図、図６は本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の時間別の消費電力の一例を示す図であり、仮定として４０個の独立した演算処理部１１４を４台の電源部１１０で動作させた際の電力消費を時間別に示したものであり、情報処理装置１００の消費電力を仮定している。

図７は本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の時間別の演算処理部の動作数の一例を示す図であり、仮定として４０個の独立した演算処理部１１４を４台の電源部１１０で動作させた際の情報処理装置１００内の演算処理部１１４の動作数を時間別に表したものである。図８は本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の演算処理部の動作数と電源の動作数の関係の一例を示す図であり、電力消費が最小の際には動作電源数を１台とし、それ以外は４台全ての電源を動作させた際の例を示している。

図５において、この電源部１１０では出力３００Ｗを境界としてそれ以上であればほぼ一定の効率で出力されるが、それ以下になると極端に効率が悪化している。このことから電源部１１０を効率的に使うためには、１台の電源部１１０において効率の良い電源出力で使用する必要があることが分かる。

図６において、この図から情報処理装置１００の時間別消費電力の推移をみることができ、最大消費時と最小消費時の差をみることができる。なお、１２：００には休憩時間であるため、特定の処理プログラム（サーバとの一括データ送受信あるいはウィルス駆除プログラム）などが動作するため、消費電力が高くなると想定している。

図７において、図６と並べてみることで、演算処理部１１４の動作数と消費電力の関連をみることができる。図６と図７の比較から、消費電力は演算処理部１１４の動作数にほぼ比例しており、消費電力の変化は演算処理部１１４の動作数に依存していると考えることができる。

このことから、本実施の形態では、演算処理部１１４の動作数を制御部１１２で把握することにより、消費電力を推定し、図５に示す電源効率から、電源部１１０の最適な動作数を割り出し各時間ごとに最適に制御して消費電力の低減を図っている。

図８において、電力消費が最小の際には動作電源数を１台とし、それ以外は４台全ての電源を動作させている。

電力消費が最低のとき、電源数制御をしない場合、図６に示すように、約２００Ｗ強の電力需要を４台の電源部１１０で分担することになり、図５に示すように、２５％の効率で電源が動作することとなり、装置全体での消費電力は以下となる。

５０／０．２５×４（個の電源）＝８００（Ｗ）
一方、図８に示すような電源数制御を行い約２００Ｗ強の電力需要を１つの電源で担当することにより、装置全体での消費電力は以下となる。

２００／０．７×１（個の電源）＝２８５（Ｗ）
これにより、本実施の形態では、消費電力が最低の場合には、約５００Ｗの電力消費の低減を図ることが可能である。

次に、図９および図１０により、本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の動作について説明する。図９は本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の動作を示すフローチャート、図１０は本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の動作中の動作電源部数と動作演算処理部数の状態を説明するための説明図であり、短時間で電源部１１０の動作数の増加・減少が繰り返し起きないように電源部１１０の動作数の増加・減少の判断基準をそれぞれ異なる演算処理部１１４の動作数を元に判断するよう制御することを示している。

まず、制御部１１２は、バス１１３を通して、電源部１１０の電源状態信号１２１を確認し、それぞれの電源部１１０の動作状態（Ｏｎ／Ｏｆｆ）を確認して、現在の電源部１１０の動作数を確認する（Ｓ１００）。

そして、Ｓ１００で確認された電源部１１０の電源動作数が４台か否かを判断する（Ｓ１０１）。

Ｓ１０１で電源動作数が４台であると判断された場合は、制御部１１２は、搭載されている演算処理部１１４のそれぞれについてバス１１３を通して、演算処理部１１４のその他信号部１３２に接続し、演算処理部１１４の動作状態（Ｏｎ／Ｏｆｆ）を確認して、現在の演算処理部１１４の動作数を確認する（Ｓ１０２）。

そして、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｎ（電源部１１０の動作効率等から算出）以下であるか否かを判断する（Ｓ１０３）。

Ｓ１０３で演算処理部１１４の動作数が規定値Ｎ以下でないと判断された場合は、Ｓ１００に戻り、Ｓ１０３で演算処理部１１４の動作数が規定値Ｎ以下であると判断された場合は、電源部１１０の動作数を１台に変更する方が省電力化が図れると判断できるため、バス１１３を通じて電源部１１０の電源制御信号１２２で１台を残して他の３台をＯｆｆ状態に移行さる（Ｓ１０４）。

そして、現在の演算処理部１１４の動作数を確認し（Ｓ１０５）、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｍ（電源部１１０の動作効率等から算出）より小さいか否か、または、規定値Ｎより大きいか否かを判断する（Ｓ１０６）。

Ｓ１０６で演算処理部１１４の動作数が規定値Ｍより小さくない、または規定値Ｎより大きくないと判断された場合はＳ１０５に戻り、Ｓ１０６で演算処理部１１４の動作数が規定値Ｍより小さい、または規定値Ｎより大きいと判断された場合はＳ１００に戻る。

また、Ｓ１０１で電源動作数が４台でないと判断された場合は、制御部１１２は、搭載されている演算処理部１１４のそれぞれについてバス１１３を通して、演算処理部１１４のその他信号部１３２に接続し、演算処理部１１４の動作状態（Ｏｎ／Ｏｆｆ）を確認して、現在の演算処理部１１４の動作数を確認する（Ｓ１０７）。

そして、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｍ（電源部１１０の動作効率等から算出）以上か否かを判断する（Ｓ１０８）。

Ｓ１０６で演算処理部１１４の動作数が規定値Ｍ以上でないと判断された場合は、Ｓ１００に戻り、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｍ以上であると判断された場合は、電源部１１０の動作数を４台に変更しないと消費電力が供給できない可能性があり、かつ、電源部１１０の動作数を４台に変更する方が省電力化が図れると判断できるため、バス１１３を通じて電源部１１０の電源制御信号で４台全てをＯｎ状態に移行させ（Ｓ１０９）、Ｓ１０５に移行する。

以上の動作により、演算処理部１１４の動作数が、規定値Ｎ以下になった場合は、電源部１１０の動作数が１台になり、その時点で、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｍ以上であっても、電源部１１０の動作数は１台のままを維持し、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｍより小さくなった後に、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｍ以上になった場合に、電源部１１０の動作数が４台になる。

また、演算処理部１１４の動作数が、規定値Ｍ以上になった場合は、電源部１１０の動作数が４台になり、その時点で、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｎ以下であっても、電源部１１０の動作数は４台のままを維持し、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｎより大きくなった後に、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｎ以下になった場合に、電源部１１０の動作数が１台になる。

また、電源部１１０の動作数が１台になった後、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｍより小さくなる前に、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｎより大きくなった場合も、電源部１１０の動作数が４台になる。

また、電源部１１０の動作数が４台になった後、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｎより大きくなる前に、演算処理部１１４の動作数が規定値Ｍより小さくなった場合も、電源部１１０の動作数が１台になる。

ここで、規定値Ｎ、Ｍについて説明する。演算処理部１１４の動作数の判断で使用される規定値Ｎ、Ｍは、図５に示すような電源部１１０の効率、図６に示すような消費電力の推移、図７に示すような演算処理部１１４の動作数などから規定されている。

規定値Ｍ、Ｎの決定は、例えば、以下のようにして決定する。

演算処理部１１４の安定動作時の消費電力を３０Ｗと定義し、２００Ｗを切換のポイントと規定した場合、電源部１１０の動作数を４台から１台に切り換えるための規定値Ｎは、以下の式として求められる。

Ｎ＝２００Ｗ／３０Ｗ＝約７台（６．６台）
また、電源数を１台から４台に戻すための規定値Ｍは、頻繁な切換が発生して動作が不安定になるのを防止するのため安定動作時の消費電力を多めに設定し、演算処理部１１４の動作数が増加する際、増加する演算処理部１１４の消費電力を６０Ｗと定義し、以下の式として求められる。

Ｍ＝２００Ｗ／６０Ｗ＝約４台（３．３台）
なお、本実施の形態では、電源部１１０の台数を４台と１台で切り換えているが、切り換える電源部１１０の台数はこの組み合わせに限られたものではなく、演算処理部１１４の動作状態に応じて、台数の設定を変更することは可能である。

なお、本実施の形態では、使用する電源部１１０の効率を同一の効率特性と仮定して説明しているが、使用する電源部１１０の効率に合わせて動作させる電源部１１０の数を調整しても良いし、あるいは効率が異なる電源部１１０（例えば、少ない消費電力のときでも高効率で動作する電源など）を組み合わせて情報処理装置１００を構成し、それぞれの電源部１１０の効率が最適になるように組み合わせて、あるいは切り換えて使用するようにしても良い。

また、消費電力や演算処理部１１４の動作数などは、適用する環境に応じて異なり、例えば、時差勤務や２交代、３交代での勤務などでは、本実施の形態で示したように特定の時間に集中するのではなく分散することになるが、動作電源数の設定を細かく設定することで、消費電力低減の最適化をすることで対応可能である。

さらに、制御部１１２内に時間ごとの動作状態を細かく監視、記録する機能を持たせることで、実際の動作状態と過去の動作状態を組み合わせて、事前に動作数変化を予測してより細かい設定をして消費電力低減することも可能である。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、複数の電源部と複数の独立した演算部を有する情報処理装置に関し、その電源効率の改善を行う装置などに適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る情報処理装置を使用するシステム全体の構成を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の構成を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の電源部が使用する各種信号を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の演算処理部の構成を示す構成図である。 本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の電源部の出力電力と効率の関係の一例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の時間別の消費電力の一例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の時間別の演算処理部の動作数の一例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の演算処理部の動作数と電源の動作数の関係の一例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態に係る情報処理装置の動作中の動作電源部数と動作演算処理部数の状態を説明するための説明図である。

符号の説明

１００…情報処理装置、１０１…ラック型ケース、１０２…サーバ、１０３…ネットワークハブ、１０４…端末、１１０…電源部、１１１…接続基板、１１２…制御部、１１３…バス、１１４…演算処理部、１２０…電源異常通知信号、１２１…電源状態信号、１２２…電源制御信号、１２３…電圧出力、１３０…演算処理ＩＣ、１３１…通信インタフェース、１３２…その他信号部、１３３…電圧入力部、１３４…主記憶部、１３５…補助記憶部、１３６…入出力部、１３７…初期制御プログラム。

Claims (3)

1. 複数の電源部および複数の独立した演算処理部を有する情報処理装置であって、
   前記演算処理部の動作数の情報、前記演算処理部の安定動作時の消費電力の情報、および前記電源部の電源出力に対する電源効率の情報に基づいて、前記複数の電源部を、前記電源部の１台あたりの電源効率が高くなる動作数分だけ動作させる制御を行う制御部を備えたことを特徴とする情報処理装置。
2. 複数の電源部および複数の独立した演算処理部を有する情報処理装置であって、
   前記演算処理部の動作数の情報に基づいて、前記演算処理部の動作数が予め設定された第１の基準値以下のときに、前記複数の電源部を予め設定された動作数分だけ動作させる制御を行う制御部を備えたことを特徴とする情報処理装置。
3. 請求項２記載の情報処理装置において、
   前記制御部は、前記演算処理部の動作数に基づいて、前記演算処理部の動作数が予め設定された前記第１の基準値よりも小さい第２の基準値以上のときに、前記複数の電源部を全て動作させる制御を行うことを特徴とする情報処理装置。

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