JP6488630B2 - 電力測定装置及び電力測定方法 - Google Patents

Description

本発明は，電力測定装置及び電力測定方法に関する。

高密度サーバなどのコンピュータシステムは，一つの筐体またはマザーボード内に複数の論理ユニットを実装する。各論理ユニットは，単一のまたは複数のＣＰＵコアと入出力回路を集積したＣＰＵチップと，複数のメモリチップと，外部とのインターフェース装置とを実装する。このようなコンピュータシステムでは，外部の電源供給ユニットから第１の直流電圧が複数の論理ユニットに供給され，直流電圧変換デバイスである電源装置が第１の直流電圧を電圧変換して第２，第３の直流電圧を生成し，各論理ユニット内の各ＣＰＵチップ，メモリチップ，外部インターフェース装置などに供給する。

外部の電源供給ユニットからある程度高い電圧で第１の直流電圧を各論理ユニットに供給し，各論理ユニット近傍の電源装置で第１の直流電圧より低い第２，第３の直流電圧に変換し，それらを電源電圧として各論理ユニット内の各ＬＳＩチップ等に供給することで，外部電源供給ユニットから論理ユニットまでの電源電圧配線におけるＩＲドロップによる電力ロスを小さくすることができる。

一般的なコンピュータシステムでは，論理ユニット単位で電源をＯＮ／ＯＦＦできるよう構成されている。そのため，各論理ユニットは，実装しているＬＳＩチップ等への電源電圧を供給する電源装置をそれぞれ専用に設けている。その結果，論理ユニットに専用に設けられている電源装置の出力電力を集計することで，各論理ユニットの消費電力を測定することができる。

特開２０１２−９８１３５号公報 特開平１０−１０３７３７号公報 特開平０２−３８９７５号公報

しかしながら，高性能サーバやスーパーコンピュータなどでは，更に実装密度を上げるために，１枚のマザーボード上に複数の論理ユニットを実装し，電源装置は各論理ユニットに専用の電源装置と，複数の論理ユニットに共用の電源装置とが混在している。その結果，各論理ユニット毎に消費電力を取得することが容易ではない。

そこで，実施の形態の第１の側面の目的は，論理ユニット毎の消費電力を取得することができる電力測定装置及び電力測定方法を提供することにある。

本実施の形態の第１の側面は，ＣＰＵコア群を含むＣＰＵチップと，少なくともメモリを含む周辺装置とをそれぞれ有する複数の論理ユニットと，前記ＣＰＵコア群それぞれに電源電圧を供給する専用電源装置と，前記複数の論理ユニットの前記周辺装置に電源電圧を供給する共用電源装置とを有する情報処理装置の電力測定装置において，
前記専用電源装置の出力電圧と出力電流を取得して前記専用電源装置の出力電力を生成する出力電力生成部と，
前記ＣＰＵチップの温度を取得する温度取得手段と，
前記ＣＰＵチップの温度に対する係数であって，前記ＣＰＵコアの動作率に非依存の第１の消費電力係数と，前記動作率に依存する第２の消費電力係数と，前記出力電力とから，前記ＣＰＵコアの動作率を生成する動作率生成部と，
第１の論理ユニットの前記周辺装置の温度に対する係数であって，前記第１の消費電力係数と，前記第２の消費電力係数と，前記第１の論理ユニットのＣＰＵコアの動作率とから，前記第１の論理ユニットの前記周辺装置の消費電力を推定し，第２の論理ユニットの前記周辺装置の温度に対する係数であって，前記第１の消費電力係数と，前記第２の消費電力係数と，前記第２の論理ユニットのＣＰＵコアの動作率とから，前記第２の論理ユニットの前記周辺装置の消費電力を推定する消費電力推定部と，
前記第１，第２の論理ユニットそれぞれについて，前記専用電源装置の出力電力と前記周辺装置の推定消費電力とを加算して前記第１，第２の論理ユニットそれぞれの消費電力を生成する消費電力生成部とを有する電力測定装置である。

第１の側面によれば，論理ユニット毎の消費電力を取得することができる。

本実施の形態における電力測定装置の被測定情報処理装置の一例を示す図である。 本実施の形態における電源装置の一例を示す図である。 ＣＰＵコア，メモリ，光モジュールなどの半導体デバイスの消費電力と動作率の関係を示す図である。 本実施の形態における第１，第２の電力係数ｂ（ｔ），ａ（ｔ）を求めるための消費電力測定方法を示すフローチャート図である。 ＣＰＵコアの第１，第２の消費電力係数ｂ（Ｔ），ａ（Ｔ）のパッケージ温度Ｔに対するデータの一例を示す図である。 本実施の形態における論理ユニットの消費電力測定方法を示すフローチャート図である。 図１とは異なる情報処理装置の構成例を示す図である。 図７の電力測定装置２０の構成例を示す図である。 図７の情報処理装置の共用電源装置Ｄ００による各論理ユニットの消費電力を測定する方法を示すフローチャート図である。

図１は，本実施の形態における電力測定装置の被測定情報処理装置の一例を示す図である。図１の情報処理装置（コンピュータ）は，筐体またはマザーボード１０に，複数の論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１と，論理ユニット内のデバイス群に電源電圧を供給する電源装置Ｄ００〜Ｄ０３，Ｄ０５，Ｄ０７，Ｄ０９とを搭載する。各論理ユニットＬＵは，単一または複数のＣＰＵコアと入出力装置Ｉ／Ｏとを有するＣＰＵチップ（ＳＯＣ：System on a chip）１２と，ＣＰＵチップ１２からアクセスされるＤＲＡＭなどのメモリ１４と，外部の情報処理装置やストレージ装置とのインターフェースである光モジュール１６とを搭載する。本実施の形態では，メモリ１４，光モジュール１６などを周辺装置と呼ぶ。

図１の２つの論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１は，同じ構成であるが，２つの論理ユニットが異なる数の光モジュール１６，メモリ１４を搭載しても良く，ＣＰＵチップ１２＿１，１２＿２が異なる数のＣＰＵコアを有していても良い。

図１の情報処理装置１０は，外部から例えば１２Ｖの直流電圧を供給される。そして，電源装置Ｄ００〜Ｄ０３，Ｄ０５，Ｄ０７，Ｄ０９は，その外部直流電圧をそれぞれのデバイスや装置に供給する直流電圧に変換する。これらの電源装置は，例えば外部供給直流電圧（１２Ｖ）を内部の直流電源電圧に変換するＤＣＤＣコンバータである。

電源装置Ｄ００は，２つの論理ユニット内の複数，合計４個，の光モジュール１６＿１〜１６＿４に共有され，複数の光モジュール１６＿１〜１６＿４に共通の電源電圧Ｖ３を供給する。電源装置Ｄ０１は，２つの論理ユニットのＣＰＵチップ１２＿１，１２＿２内の入出力装置Ｉ／Ｏに共用され，複数の入出力装置Ｉ／Ｏに共通の電源電圧Ｖ１を供給する。

電源装置Ｄ０２，Ｄ０３は，論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１内のＣＰＵチップ１２＿１，１２＿２内のＣＰＵコア群にそれぞれ専用に設けられ，それぞれの電源電圧Ｖ１を供給する。電源装置Ｄ０５，Ｄ０９は，論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１内のメモリ１４＿１，１４＿４にそれぞれ専用に設けられ，それぞれの電源電圧Ｖ１を供給する。一方，電源装置Ｄ０７は，論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１内のメモリ１４＿２，１４＿３に共通に設けられ，両メモリ１４＿２，１４＿３に共通の電源電圧Ｖ１を供給する。

上記のように，電源装置Ｄ０２，Ｄ０３，Ｄ０５，Ｄ０９は，複数の論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１それぞれに専用で設けられた専用電源装置であり，生成する電源電圧が複数の論理ユニットで共用されることはない。一方，電源装置Ｄ００，Ｄ０１，Ｄ０７は，複数の論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１に共通に設けられた共用電源装置であり，生成する電源電圧が複数の論理ユニットで共用される。共用電源装置を設けることで，電源装置の数を減らしマザーボード１０の面積を小さくすることができ，情報処理装置の小型化を図ることができ，または，マザーボード１０内により多くの論理ユニットＬＵを搭載することができる。

本実施の形態の電力測定装置２０は，全ての電源装置Ｄ＃＃及び全てのＣＰＵチップ１２と通信可能であり，電源装置Ｄ＃＃からその出力電圧と出力電流のデータを取得可能であり，ＣＰＵチップ１２が内蔵する温度センサの温度Ｔのデータを取得可能である。電力測定装置２０と電源装置Ｄ＃＃やＣＰＵチップ１２との通信は，例えばＩ^２Ｃなど１ビットで通信可能な方式で行われる。

なお，メモリ１４や光モジュール１６にも温度センサを搭載し，電力測定装置２０がそれらとの通信により温度データを取得可能になっていてもよい。

図２は，本実施の形態における電源装置の一例を示す図である。図２の電源装置は，直流の入力電圧Ｖｉｎを降圧して直流の出力電圧Ｖｏｕｔを生成するＤＣＤＣコンバータである。図２の電源装置は，ＰＭＯＳトランジスタＰ１とＮＭＯＳトランジスタＮ１を有するスイッチング部と，それらのトランジスタのドレイン接続ノードと出力端子Ｎ０との間に接続されたインダクタＬｏｕｔと，出力端子Ｎ０に接続されたキャパシタＣｏｕｔとを有し，出力電圧Ｖｏｕｔがフィードバック電圧Ｖｆｂとして制御回路３０に入力される。制御回路３０は，フィードバック電圧Ｖｆｂを図示しない基準電圧と比較し，出力電圧Ｖｏｕｔが所望の電圧を維持するように，トランジスタＰ１を導通するためのゲートパルスを生成する。トランジスタＰ１が導通すると，入力電圧ＶｉｎからトランジスタＰ１とインダクタＬｏｕｔを介してキャパシタＣｏｕｔに電流が供給され，トランジスタＰ１がオフになった後は，トランジスタＮ１が導通するよう制御され，引き続きインダクタＬｏｕｔからキャパシタＣｏｕｔに電流が供給される。この出力電圧Ｖｏｕｔが電源電圧として，各チップや装置に供給される。

図２の電源装置は，更に，出力端子Ｎ０の電圧と電流を計測する電圧測定回路と電流測定回路３２を有する。そして，電力測定装置２０からの通信に応答して，計測した出力電圧と出力電流のデータを電力測定装置２０に返信する。これにより，電力測定装置２０は，各電源装置が出力する出力電圧と出力電流のデータを取得することができ，各電源装置が出力する電力のデータを取得することができる。

図１に戻り，前述のとおり，電力測定装置２０は，各電源装置Ｄ００〜Ｄ０９の出力電力を取得することができる。しかし，光モジュールの電源装置Ｄ００，Ｉ／Ｏ部の電源装置Ｄ０１，メモリ１４＿２，１４＿３の電源装置Ｄ０７は，第１，第２の論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１で共有される共用電源装置である。そのため，第１，第２の論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１毎の消費電力を知るためには，それらの共用電源装置の出力電力が２つの論理ユニットによりどのような割合で消費されているのかを知る必要がある。

そこで，本実施の形態の電力測定装置２０は，各電源装置の出力電力と，ＣＰＵチップ１２＿１，１２＿２の温度Ｔとを手がかりにして，共用電源装置の出力電力の２つの論理ユニットによる消費電力を推定する。

図３は，ＣＰＵコア，メモリ，光モジュールなどの半導体デバイスの消費電力と動作率の関係を示す図である。動作率とは，単位時間当たりに所定の動作を実行する頻度であり，ＣＰＵコアであれば，単位時間当たりにＣＰＵコアが実行する命令数等，メモリであれば，単位時間当たりのアクセス回数等，光モジュールや入出力装置Ｉ／Ｏであれば，単位時間当たりの入出力回数等である。

シリコンなどの半導体基板上に形成された回路は，電源が起動した状態で特に動作していなくても静的に電力を消費し，動作率が高くなるにしたがって動作率に依存する電力を消費する。したがって，ある動作率における消費電力は，次の一次式で近似することができる。
消費電力（ｔ）＝ｂ（ｔ）＋ａ（ｔ）×動作率 （式１）
ここで，ｂ（ｔ）は動作率に非依存の消費電力であり，ａ（ｔ）は動作率に依存する消費電力である。

そして，動作率非依存消費電力係数ｂ（ｔ）と動作率依存消費電力係数ａ（ｔ）は，いずれも，温度ｔが上昇するにつれて大きくなる傾向を有する。つまり，温度ｔが上昇すると非動作状態で発生するリーク電流が増大し，動作状態で消費する電流も増大する。

そこで，本実施の形態では，ＣＰＵコア，メモリ，光モジュール，入出力装置について，所定の温度範囲の異なる温度における消費電力を測定して，それぞれの動作率非依存の第１の消費電力係数ｂ（ｔ）と動作率依存の第２の消費電力係数ａ（ｔ）とを求めておく。そして，情報処理装置が動作中に，上記の式１に基づいて，ＣＰＵコアの動作率を算出し，算出したＣＰＵコアの動作率を論理ユニットＬＵの動作率と推定し，共用電源装置から電源電圧を供給されている周辺装置の消費電力を，その推定動作率と各装置の温度に対する電力係数ｂ（ｔ），ａ（ｔ）から推定する。

図４は，本実施の形態における第１，第２の電力係数ｂ（ｔ），ａ（ｔ）を求めるための消費電力測定方法を示すフローチャート図である。まず，事前に次の２つのプログラムを用意する。
同じ動作を継続して実行しＣＰＵコアの動作率α１が小さい第１のプログラム。
同じ動作を継続して実行しＣＰＵコアの動作率α２が大きい第２のプログラム。
第１，第２のプログラムを実行した時のＣＰＵコアの動作率α１，α２をシミュレーションなどにより予め求めておく。

そして，図１に示した情報処理装置であるコンピュータの筐体またはマザーボードを恒温漕に挿入する（Ｓ１）。そして，コンピュータの全てのＣＰＵコアに第１のプログラムを実行させ（Ｓ２），ＣＰＵチップ１２のパッケージに内蔵されている温度計が一定値になるまで待つ（Ｓ３）。この場合，ＣＰＵチップ内の電力消費により発生する熱と，恒温漕内の温度による放熱とがバランスする状態で，パッケージの温度計が一定値で安定する。

温度計が一定値になった状態で，温度計が目標温度Ｔになるまで恒温漕を冷却（または加熱）する（Ｓ４）。そして，電力測定装置２０が，温度計が目標温度Ｔに維持されている時の，ＣＰＵコアの消費電力Ｃ１を，ＣＰＵコア用の電源装置Ｄ０２，Ｄ０３から取得する（Ｓ５）。これにより，動作率α１，目標温度ＴでのＣＰＵコアの消費電力Ｃ１を取得する。

次に，第１のプログラムを第２のプログラムに変更して，上記の工程Ｓ２〜Ｄ５を繰り返す。これにより，動作率α２，目標温度ＴでのＣＰＵコアの消費電力Ｃ２を取得する。

そして，前述の式１に上記動作率α１，α２と温度Ｔと消費電力Ｃ１，Ｃ２を代入した以下の連立方程式を解いて，ＣＰＵチップの温度Ｔにおける第１，第２の消費電力係数ｂ（Ｔ），ａ（Ｔ）を算出する（Ｓ８）。この算出は，電力測定装置２０によって行っても良いし，他のパーソナルコンピュータなどにより行っても良い。
Ｃ１＝ｂ（Ｔ）＋ａ（Ｔ）×α１
Ｃ２＝ｂ（Ｔ）＋ａ（Ｔ）×α２
上記の一連の処理による第１，第２の消費電力係数ｂ（Ｔ），ａ（Ｔ）を，動作温度領域内の複数の目標温度Ｔについて繰り返し求める。これにより，ＣＰＵコア（ＣＰＵチップが複数のＣＰＵコアを有する場合はそのＣＰＵコア群，以下同様）の異なる動作温度Ｔに対する第１，第２の消費電力係数ｂ（Ｔ），ａ（Ｔ）のデータを取得することができる。

図５は，ＣＰＵコアの第１，第２の消費電力係数ｂ（Ｔ），ａ（Ｔ）のパッケージ温度Ｔに対するデータの一例を示す図である。図５の例は，パッケージ温度Ｔが０°〜１００°のレンジで１０°毎の第１，第２の消費電力係数ｂ（Ｔ），ａ（Ｔ）を有する。この例においても，パッケージ温度Ｔが上昇するほど，第１，第２の消費電力係数ｂ（Ｔ），ａ（Ｔ）のワット数は上昇している。

本実施の形態では，更に，メモリ１４，入出力装置Ｉ／Ｏ，光モジュール１６についても，図４の方法により，それぞれの異なる動作温度に対する第１，第２の消費電力係数ｂ（Ｔ），ａ（Ｔ）のデータを取得する。この場合のデータは，メモリ１個当たりの，入出力装置１個当たりの，光モジュール１個当たりのデータであることが望ましい。

例えば，メモリ１４の場合は，メモリアクセス頻度などに基づきメモリ１４の動作率が小さいα１になるプログラムＰ１と，それより大きいα２になるプログラムＰ２とを全ＣＰＵコアに実行させ，図４の方法により，メモリ１４の異なる動作温度に対する第１，第２の消費電力係数ｂ（Ｔ），ａ（Ｔ）のデータを取得する。図１の構成では，例えば，メモリ専用電源装置Ｄ０５，Ｄ０９の消費電力をメモリの個数で除算することで，１個のメモリの消費電力を取得する。コンピュータが恒温漕内に挿入されているので，メモリのパッケージの温度はＣＰＵチップの温度と等しくなるので，メモリの動作温度はＣＰＵチップの温度計から取得できる。

入出力装置Ｉ／Ｏ，光モジュール１６それぞれについても，それぞれの動作率をα１，α２を再現できる第１，第２のプログラムをＣＰＵコアに実行させることで，異なる動作温度に対する第１，第２の消費電力係数ｂ（Ｔ），ａ（Ｔ）のデータを同様に取得する。図１の構成では，共用電源装置Ｄ００の消費電力を入出力装置の個数で除算することで，１個の入出力装置当たりの消費電力を取得できる。光モジュールの場合も同様である。

本実施の形態では，図５に示した異なる動作温度Ｔに対する第１，第２の消費電力係数のデータを，ＣＰＵコア，メモリ，入出力装置Ｉ／Ｏ，光モジュールそれぞれについて取得してから，以下に示す方法により，論理ユニットの消費電力の測定を行う。

図６は，本実施の形態における論理ユニットの消費電力測定方法を示すフローチャート図である。図１に示した情報処理装置であるコンピュータが実際のプログラムを実行中において，論理ユニット毎の消費電力を取得するためには，各論理ユニットの動作率を知る必要がある。なぜなら，前述の式１に基づいて，各デバイスの温度ｔとその温度に対する第１，第２の消費電力係数ｂ（ｔ），ａ（ｔ）と，動作率があれば，各デバイスの消費電力を推定することができるからである。そして，各デバイスの消費電力が求まれば，各論理ユニットが搭載するデバイスの消費電力を加算することで各論理ユニットの消費電力を求めることができる。

図６に示すとおり，コンピュータが実際のプログラムを実行している状態で，まず，電力測定装置２０が，ＣＰＵコアの電源装置Ｄ０２，Ｄ０３の出力電圧と出力電流のデータを，通信により取得し，取得した出力電圧と出力電流を乗算して各ＣＰＵコアの消費電力Ｃを算出する（Ｓ２１）。

次に，電力測定装置２０が，各ＣＰＵチップのパッケージに設けた温度計から温度Ｔを取得する（Ｓ２２）。これも電力測定装置２０は，通信手段により温度Ｔのデータを取得することができる。

そして，電力測定装置２０は，前述の式１を変形した以下の式２により各ＣＰＵチップ１２＿１，１２＿２内のＣＰＵコア（またはＣＰＵコア群）の動作率α＿０，α＿１を算出する（Ｓ２３）。
ＣＰＵコアの動作率α＝（ＣＰＵコア消費電力Ｃ−第１の消費電力係数ｂ（Ｔ））／第２の消費電力係数ａ（Ｔ） （式２）
ここで，電力測定装置２０は，予め取得しておいたＣＰＵコアの異なる動作温度に対する第１，第２の消費電力係数ｂ（ｔ），ａ（ｔ）のデータを参照し，取得した動作温度Ｔに対する第１，第２の消費電力係数ｂ（Ｔ），ａ（Ｔ）のデータを抽出し，式２に代入する。

このようにして求めた各ＣＰＵコアの動作率α＿０，α＿１を，それぞれの論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１の動作率α＿０，α＿１と推定する。

次に，電力測定装置２０は，第１，第２の論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１のメモリ１４＿２，１４＿３の消費電力Ｃ＿Ｍ＿０，Ｃ＿Ｍ＿１を以下の式により推定する（Ｓ２４）。
LU_0側メモリ14_2の推定消費電力C_M_0＝
個数×（メモリ動作率非依存消費電力ｂ（ｔ）＋LU_0の動作率α_0×メモリ動作率依存消費電力a(t)） （式３）
LU_1側メモリ14_3の推定消費電力C_M_1＝
個数×（メモリ動作率非依存消費電力ｂ（ｔ）＋LU_1の動作率α_1×メモリ動作率依存消費電力a(t)） （式４）
ここで，個数は各論理ユニットが有するメモリの個数である。図１の例では，１個である。そして，メモリ１４＿２，１４＿３の動作温度は，例えば，同じ論理ユニット内のＣＰＵチップの動作温度と等しいと推定する。また，メモリ１４＿２，１４＿３の動作率は，同じ論理ユニットの動作率α＿０，α＿１と推定する。なお，前述のとおり，論理ユニットの動作率α＿０，α＿１は，式２で求めたそれぞれのＣＰＵコアの動作率と等しいと推定している。

メモリの動作温度は，ＣＰＵチップの動作温度とコンピュータの外部温度から推定することもできる。たとえば，実験によりコンピュータを動作させた場合のＣＰＵチップの動作温度と外部温度とメモリの動作温度を測定しておき，その測定値の対応関係に基づいて，ＣＰＵチップの動作温度と外部温度からメモリの動作温度を推定する。一般に，ＣＰＵチップの動作温度が上昇すれば，メモリの動作温度も上昇する関係を有し，更に，外部温度が高い場合の放熱効果が低い場合と，外部温度が低い場合の放熱効果が高い場合とで，ＣＰＵチップとメモリの動作温度の差が異なる関係を有すると考えられる。そのような関係に基づいてメモリ動作電圧を推定しても良い。

上記の工程Ｓ２４では，電力測定装置２０は，メモリについて異なる動作温度に対する第１，第２の消費電力計数ｂ（ｔ），ａ（ｔ）のデータを参照して，現在の動作温度に対応する第１，第２の消費電力計数ｂ（ｔ），ａ（ｔ）のデータを抽出し，上記の式３，４に代入する。

以上の通り，電力測定装置２０は，工程Ｓ２４で，式３，式４を演算することで，共用電源装置Ｄ０７により電源電圧を供給されている２つの論理ユニットそれぞれのメモリ１４＿２，１４＿３の消費電力Ｃ＿Ｍ＿０，Ｃ＿Ｍ＿１を求めることができる。式３，式４によるメモリ１４＿２，１４＿３の消費電力Ｃ＿Ｍ＿０，Ｃ＿Ｍ＿１は，メモリについて実験で求めた動作温度に対する第１，第２の消費電力係数ｂ（ｔ），ａ（ｔ）と，各論理ユニット内のＣＰＵコアチップの動作率α＿０，α＿１とに基づいて算出されているので，比較的精度の高い推定消費電力といえる。

本実施の形態では，メモリ１４＿２，１４＿３のより精度の高い消費電力を求めるために，工程Ｓ２４で算出した推定消費電力Ｃ＿Ｍ＿０，Ｃ＿Ｍ＿１を次の方法により補正する。すなわち，図６の工程Ｓ２５では，電力測定装置２０は，共用電源装置Ｄ０７の出力電圧と出力電流を通信手段を介して取得し，出力電圧と出力電流を乗算した実際の消費電力を推定消費電力C_M_0,C_M_1で按分して，共用電源装置Ｄ０７の第１，第２の論理ユニットLU_0,LU_1での消費電力を算出する。すなわち，以下の式５，式６により算出する。
D07のLU_0分の消費電力＝D07の出力電圧×D07の出力電流×C_M_0／（C_M_0＋C_M_1)（式５）
D07のLU_1分の消費電力＝D07の出力電圧×D07の出力電流×C_M_1／（C_M_0＋C_M_1)（式６）
式５，式６は，共用電源装置D07の実際の消費電力を推定消費電力C_M_0,C_M_1で按分しているので，式５の共用電源装置D07のLU_0分の消費電力は，論理ユニットLU_0のメモリ１４＿２の精度の高い消費電力であり，式６の共用電源装置D07のLU_1分の消費電力は，論理ユニットLU_1のメモリ１４＿３の精度の高い消費電力である。

電力測定装置２０は，上記の工程Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５を，全ての共用電源装置Ｄ００，Ｄ０１についても実行する。その場合，光モジュールの動作温度は，メモリの動作温度と同様の方法で推定する。また，入出力装置Ｉ／Ｏの動作温度はＣＰＵコアチップの動作温度と等しい。

そして，全ての共用電源装置について，２つの論理ユニットに供給する電力を求めると（Ｓ２６のＹＥＳ），電力測定装置２０は，各論理ユニットに対応する専用電力装置の消費電力と，共用電力装置の分配された電力とを合計して，各論理ユニットの消費電力を算出する（Ｓ２７）。

図７は，図１とは異なる情報処理装置の構成例を示す図である。図７の情報処理装置についても本実施の形態の消費電力の測定が可能である。

図７の情報処理装置であるコンピュータの筐体またはマザーボード１０は，３つの論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１，ＬＵ＿２と，電源装置Ｄ００〜Ｄ１２を有する。そして，各論理ユニットは，それぞれ３つのＣＰＵコア（ＣＰＵコア群）と入出力装置Ｉ／Ｏを有するＣＰＵチップ１２＿１，１２＿２，１２＿３と，それぞれ４個のメモリからなる２組のメモリ群１４＿１，１４＿２と，１４＿３，１４＿４と，１４＿５，１４＿６とを有する。さらに，左右の論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿２は共に３個の光モジュール１６＿１，１６＿２，１６＿３を有し，真ん中の論理ユニットＬＵ＿１は２個の光モジュール１６を有する。

ＣＰＵコア群に専用の電源装置Ｄ０２は，論理ユニットＬＵ＿０のＣＰＵチップ１２＿１内のＣＰＵコア群に電源電圧を供給する。同様に，専用電源装置Ｄ０３，Ｄ０４も，論理ユニットＬＵ＿１，ＬＵ＿２のＣＰＵチップ１２＿２，１２＿２内のＣＰＵコア群それぞれに電源電圧を供給する。

図７の情報処理装置では，メモリ電源は電圧Ｖ１，Ｖ２の２種類からなる。それに伴い，メモリ電源電圧を生成する専用電源装置Ｄ０５，Ｄ０６が論理ユニットＬＵ＿０内のメモリ群１４＿１にそれぞれの電源電圧Ｖ１，Ｖ２を供給し，専用電源装置Ｄ１１，Ｄ１２が論理ユニットＬＵ＿２内のメモリ群１４＿６に電源電圧Ｖ１，Ｖ２を供給する。

そして，共用電源装置Ｄ０７，Ｄ０８は，隣接する２つの論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１内のメモリ群１４＿２，１４＿３に電源電圧Ｖ１，Ｖ２を供給する。同様に，共用電源装置Ｄ０９，Ｄ１０は，隣接する２つの論理ユニットＬＵ＿１，ＬＵ＿２内のメモリ群１４＿４，１４＿５に電源電圧Ｖ１，Ｖ２を供給する。

さらに，図１と同様に，光モジュール電源電圧Ｖ３を生成する共用電源装置Ｄ００が，３つの論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１，ＬＵ＿２内の光モジュール１６＿１，１６＿２，１６＿３に電源電圧Ｖ３を供給し，Ｉ／Ｏ電源Ｖ１を生成する共用電源装置Ｄ０１も，３つの論理ユニット内の入出力装置Ｉ／Ｏに電源電圧Ｖ１を供給する。

図８は，図７の電力測定装置２０の構成例を示す図である。図８には，電力測定装置２０と通信接続されているＣＰＵチップ１２＿１，１２＿２，１２＿３と，電源装置Ｄ００−Ｄ１２が示されている。電力測定装置２０は，ＣＰＵ２２，メモリ２４，ＲＯＭ２５，イーサーネットなどの外部インターフェース２６と，Ｉ^２Ｃの通信回路を有するシステムコントローラ２３を有する一種のマイクロプロセッサである。そして，電力測定装置２０は，電力測定の制御を行うためのファームウエア２１を有し，ＣＰＵがファームウエア２１を実行することで電力測定を行う。

図７の情報処理装置の各論理ユニットの消費電力を測定するためには，共用電源装置Ｄ００，Ｄ０１，Ｄ０７，Ｄ０８，Ｄ０９，Ｄ１０による各論理ユニットへの供給電力を，図６の方法により算出する必要がある。そこで，図７の構成で図１と異なる構成の一つである光モジュールの共用電源装置Ｄ００について説明する。

図９は，図７の情報処理装置の共用電源装置Ｄ００による各論理ユニットの消費電力を測定する方法を示すフローチャート図である。図９は，図７と異なる工程Ｓ２４，Ｓ２５について詳述している。図７の情報処理装置においても，図７の工程Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３は同じである。但し，図７の場合情報処理装置１０が３つの論理ユニットを有しているので，３つの論理ユニットのＣＰＵコア（またはＣＰＵコア群）の動作率α＿０，α＿１，α＿２を求めている。

図９の工程Ｓ２４は，共用電源装置Ｄ００による３つの論理ユニットへの消費電力を求める工程であり，論理ユニットＬＵ＿０の光モジュール１６＿１の推定消費電力を以下の式により算出する。
LU_0内光モジュール16_1の推定消費電力C_Op_0＝
個数×（光モジュール動作率非依存消費電力ｂ（ｔ）＋LU_0の動作率α_0×光モジュール動作率依存消費電力a(t)） （式７）
ここで，第１，第２の消費電力係数ｂ（ｔ），ａ（ｔ）は，図４により予め求めていたデータから現在の動作電圧に基づいて抽出する。論理ユニットＬＵ＿０には３個の光モジュール１６＿１が設けられているので，式７における個数は３になる。

残りの論理ユニットＬＵ＿１，ＬＵ＿２の光モジュール１６＿２，１６＿２の推定消費電力Ｃ＿Ｏｐ＿１，Ｃ＿Ｏｐ＿２も同様にして算出できる。但し，論理ユニットＬＵ＿１の光モジュールの個数は２，論理ユニットＬＵ＿２の光モジュールの個数は３である。具体的な式は，図９に示されるとおりである。

図９の工程Ｓ２５では，共用電源装置Ｄ００の出力電圧と出力電流から求められる実際の消費電力を，工程Ｓ２４で算出した各論理ユニットの光モジュールの推定消費電力で按分して算出する。例えば，共用電源装置Ｄ００の論理ユニットＬＵ＿０分の消費電力は，次の式により算出される。
D00 のLU_0分の消費電力＝
D00の出力電圧×D00の出力電流 ×C_Op_0／（C_Op_0＋C_Op_1＋C_Op_2) （式８）
すなわち，共用電源装置Ｄ００の消費電力の実測値を，各論理ユニットの光モジュールの推定消費電力C_Op_0，C_Op_1，C_Op_2で按分している。残りの論理ユニットＬＵ＿１，ＬＵ＿２分の消費電力も上記の式８と同様である。具体的な式は，図９に示されるとおりである。

図７の情報処理装置の入出力装置Ｉ／Ｏに電源を供給する共用電源装置Ｄ０１も，上記と同様にして算出される。また，メモリに電源を供給する共用電源装置Ｄ０７，Ｄ０８の論理ユニットＬＵ＿０，ＬＵ＿１への消費電力と，共用電源装置Ｄ０９，Ｄ１０の論理ユニットＬＵ＿１，ＬＵ＿２への消費電力は，図６に示した計算式により算出される。

以上のとおり，本実施の形態の電力測定装置２０によれば，論理ユニット間で共有する共用電源装置を有する場合でも，ＣＰＵコアの消費電力からその動作率を求め，各論理ユニットの動作率をＣＰＵコアの動作率で推定し，共用電力装置による各論理ユニットに分配される電力を論理ユニットの動作率に基づいて推定する。さらに，精度を上げるために，共用電力装置の消費電力を各論理ユニットの推定消費電力で按分する。

以上の実施の形態をまとめると，次の付記のとおりである。

（付記１）
ＣＰＵコアを含むＣＰＵチップと，少なくともメモリを含む周辺装置とをそれぞれ有する複数の論理ユニットと，前記ＣＰＵコアそれぞれに電源電圧を供給する専用電源装置と，前記複数の論理ユニットの前記周辺装置に電源電圧を供給する共用電源装置とを有する情報処理装置の電力測定装置において，
前記専用電源装置の出力電圧と出力電流を取得して前記専用電源装置の出力電力を生成する出力電力生成部と，
前記ＣＰＵチップの温度を取得する温度取得手段と，
前記ＣＰＵチップの温度に対する係数であって，前記ＣＰＵコアの動作率に非依存の第１の消費電力係数と，前記動作率に依存する第２の消費電力係数と，前記出力電力とから，前記ＣＰＵコアの動作率を生成する動作率生成部と，
第１の論理ユニットの前記周辺装置の温度に対する係数であって，前記第１の消費電力係数と，前記第２の消費電力係数と，前記第１の論理ユニットのＣＰＵコアの動作率とから，前記第１の論理ユニットの前記周辺装置の消費電力を推定し，第２の論理ユニットの前記周辺装置の温度に対する係数であって，前記第１の消費電力係数と，前記第２の消費電力係数と，前記第２の論理ユニットのＣＰＵコアの動作率とから，前記第２の論理ユニットの前記周辺装置の消費電力を推定する消費電力推定部と，
前記第１，第２の論理ユニットそれぞれについて，前記専用電源装置の出力電力と前記周辺装置の推定消費電力とを加算して前記第１，第２の論理ユニットそれぞれの消費電力を生成する消費電力生成部とを有する電力測定装置。

（付記２）
前記消費電力推定部は，更に，前記共用電源装置の出力電圧と出力電流から求められる出力電力を，前記第１の論理ユニット内の前記周辺装置の推定消費電力と，前記第２の論理ユニット内の前記周辺装置の推定消費電力とで按分して，前記第１，第２の論理ユニットそれぞれの周辺装置の推定消費電力を補正する，付記１に記載の電力測定装置。

（付記３）
前記消費電力推定部は，前記第１，第２の論理ユニットの前記周辺装置について，前記周辺装置と同じ論理ユニット内のＣＰＵチップの温度における前記周辺装置の第１，第２の消費電力係数を用いて，前記周辺装置の消費電力を推定する，付記１に記載の電力測定装置。

（付記４）
前記消費電力推定部は，前記第１，第２の論理ユニットの前記周辺装置について，前記周辺装置と同じ論理ユニット内のＣＰＵチップの温度と外気温度とから推定される前記周辺装置の温度における前記周辺装置の第１，第２の消費電力係数を用いて，前記周辺装置の消費電力を推定する，付記１に記載の電力測定装置。

（付記５）
前記ＣＰＵコアを第１，第２の動作率でそれぞれ動作させる第１，第２のプログラムをそれぞれ実行させながら，前記情報処理装置を所定の温度状態に保った状態で得られる前記専用電源装置の第１，第２の出力電力と，前記第１，第２の動作率とに基づいて，前記ＣＰＵコアの第１，第２の消費電力係数が予め求められ，複数の温度毎の前記ＣＰＵコアの前記第１，第２の消費電力係数が前記動作率生成部により参照可能にされている，付記１に記載の電力測定装置。

（付記６）
前記周辺装置を第３，第４の動作率でそれぞれ動作させる第３，第４のプログラムをそれぞれ前記ＣＰＵコアに実行させながら，前記情報処理装置を所定の温度状態に保った状態で得られる前記周辺装置の専用電源装置の第３，第４の出力電力と，前記第３，第４の動作率とに基づいて，前記周辺装置の第１，第２の消費電力係数が予め求められ，複数の温度毎の前記周辺装置の前記第１，第２の消費電力係数が前記消費電力推定部により参照可能にされる，付記１または５に記載の電力測定装置。

（付記７）
前記電力測定装置は，前記専用電源装置と前記共用電源装置の出力電圧と出力電流のデータを取得可能である，付記１に記載の電力測定装置。

（付記８）
ＣＰＵコアを含むＣＰＵチップと，少なくともメモリを含む周辺装置とをそれぞれ有する複数の論理ユニットと，前記ＣＰＵコアそれぞれに電源電圧を供給する専用電源装置と，前記複数の論理ユニットの前記周辺装置に電源電圧を供給する共用電源装置とを有する情報処理装置の電力測定方法において，
前記専用電源装置の出力電圧と出力電流を取得して前記専用電源装置の出力電力を生成する出力電力生成工程と，
前記ＣＰＵチップの温度を取得する温度取得工程と，
前記ＣＰＵチップの温度に対する係数であって，前記ＣＰＵコアの動作率に非依存の第１の消費電力係数と，前記動作率に依存する第２の消費電力係数と，前記出力電力とから，前記ＣＰＵコアの動作率を生成する動作率生成工程と，
第１の論理ユニットの前記周辺装置の温度に対する係数であって，前記第１の消費電力係数と，前記第２の消費電力係数と，前記第１の論理ユニットのＣＰＵコアの動作率とから，前記第１の論理ユニットの前記周辺装置の消費電力を推定し，第２の論理ユニットの前記周辺装置の温度に対する係数であって，前記第１の消費電力係数と，前記第２の消費電力係数と，前記第２の論理ユニットのＣＰＵコアの動作率とから，前記第２の論理ユニットの前記周辺装置の消費電力を推定する消費電力推定工程と，
前記第１，第２の論理ユニットそれぞれについて，前記専用電源装置の出力電力と前記周辺装置の推定消費電力とを加算して前記第１，第２の論理ユニットそれぞれの消費電力を生成する消費電力生成工程とを有する電力測定方法。

（付記９）
前記消費電力推定工程は，更に，前記共用電源装置の出力電圧と出力電流から求められる出力電力を，前記第１の論理ユニット内の前記周辺装置の推定消費電力と，前記第２の論理ユニット内の前記周辺装置の推定消費電力とで按分して，前記第１，第２の論理ユニットそれぞれの周辺装置の推定消費電力を補正する，付記８に記載の電力測定方法。

（付記１０）
さらに，前記ＣＰＵコアを第１，第２の動作率でそれぞれ動作させる第１，第２のプログラムをそれぞれ実行させながら，前記情報処理装置を所定の温度状態に保った状態で得られる前記専用電源装置の第１，第２の出力電力と，前記第１，第２の動作率とに基づいて，前記ＣＰＵコアコアの第１，第２の消費電力係数求め，複数の温度毎の前記ＣＰＵコアの前記第１，第２の消費電力係数を求める工程を有し，
前記動作率生成工程で，前記第１，第２の消費電力係数を参照する，付記８に記載の電力測定方法。

（付記１１）
さらに，前記周辺装置を第３，第４の動作率でそれぞれ動作させる第３，第４のプログラムをそれぞれ前記ＣＰＵコアに実行させながら，前記情報処理装置を所定の温度状態に保った状態で得られる前記周辺装置の専用電源装置の第３，第４の出力電力と，前記第３，第４の動作率とに基づいて，前記周辺装置の第１，第２の消費電力係数を求め，複数の温度毎の前記周辺装置の前記第１，第２の消費電力係数を求める工程を有し，
前記消費電力推定工程で，前記第１，第２の消費電力係数を参照する，付記８または１０に記載の電力測定方法。

１０：情報処理装置，コンピュータ，筐体，マザーボード
ＬＵ＿０，ＬＵ＿１：論理ユニット
Ｄ００〜Ｄ０３，Ｄ０５，Ｄ０７，Ｄ０９：電源装置
ＤＤＣ：電源装置，ＤＣＤＣコンバータ
１２：ＣＰＵコアチップ
Ｉ／Ｏ：入出力装置
１４：メモリ
１６：光モジュール
２０：電力測定装置
ｂ（ｔ），ａ（ｔ）：第１，第２の消費電力計数
α：動作率
Ｃ：消費電力

Claims (10)

1. ＣＰＵコアを含むＣＰＵチップと，少なくともメモリを含む周辺装置とをそれぞれ有する複数の論理ユニットと，前記ＣＰＵコアそれぞれに電源電圧を供給する専用電源装置と，前記複数の論理ユニットの前記周辺装置に電源電圧を供給する共用電源装置とを有する情報処理装置の電力測定装置において，
   前記専用電源装置の出力電圧と出力電流を取得して前記専用電源装置の出力電力を生成する出力電力生成部と，
   前記ＣＰＵチップの温度を取得する温度取得手段と，
   前記ＣＰＵチップの温度に対する係数であって，前記ＣＰＵコアの動作率に非依存の第１の消費電力係数と，前記動作率に依存する第２の消費電力係数と，前記出力電力とから，前記ＣＰＵコアの動作率を生成する動作率生成部と，
   第１の論理ユニットの前記周辺装置の温度に対する係数であって，前記第１の論理ユニットの周辺装置の動作率に非依存の第３の消費電力係数と，前記動作率に依存する第４の消費電力係数と，前記第１の論理ユニットのＣＰＵコアの動作率とから，前記第１の論理ユニットの前記周辺装置の消費電力を推定し，第２の論理ユニットの前記周辺装置の温度に対する係数であって，前記第２の論理ユニットの周辺装置の動作率に非依存の第５の消費電力係数と，前記動作率に依存する第６の消費電力係数と，前記第２の論理ユニットのＣＰＵコアの動作率とから，前記第２の論理ユニットの前記周辺装置の消費電力を推定する消費電力推定部と，
   前記第１，第２の論理ユニットそれぞれについて，前記専用電源装置の出力電力と前記周辺装置の推定消費電力とを加算して前記第１，第２の論理ユニットそれぞれの消費電力を生成する消費電力生成部とを有する電力測定装置。
2. 前記消費電力推定部は，更に，前記共用電源装置の出力電圧と出力電流から求められる出力電力を，前記第１の論理ユニット内の前記周辺装置の推定消費電力と，前記第２の論理ユニット内の前記周辺装置の推定消費電力とで按分して，前記第１，第２の論理ユニットそれぞれの周辺装置の推定消費電力を補正する，請求項１に記載の電力測定装置。
3. 前記消費電力推定部は，前記第１，第２の論理ユニットの前記周辺装置について，前記周辺装置と同じ論理ユニット内のＣＰＵチップの温度における前記周辺装置の第３，第４，第５，第６の消費電力係数を用いて，前記周辺装置の消費電力を推定する，請求項１に記載の電力測定装置。
4. 前記ＣＰＵコアを第１，第２の動作率でそれぞれ動作させる第１，第２のプログラムをそれぞれ実行させながら，前記情報処理装置を所定の温度状態に保った状態で得られる前記専用電源装置の第１，第２の出力電力と，前記第１，第２の動作率とに基づいて，前記ＣＰＵコアの第１，第２の消費電力係数が予め求められ，複数の温度毎の前記ＣＰＵコアの前記第１，第２の消費電力係数が前記動作率生成部により参照可能にされている，請求項１に記載の電力測定装置。
5. 前記周辺装置を第３，第４の動作率でそれぞれ動作させる第３，第４のプログラムをそれぞれ前記ＣＰＵコアに実行させながら，前記情報処理装置を所定の温度状態に保った状態で得られる前記周辺装置の専用電源装置の第３，第４の出力電力と，前記第３，第４の動作率とに基づいて，前記周辺装置の第３，第４，第５，第６の消費電力係数が予め求められ，複数の温度毎の前記周辺装置の前記第３，第４，第５，第６の消費電力係数が前記消費電力推定部により参照可能にされる，請求項１または４に記載の電力測定装置。
6. 前記電力測定装置は，前記専用電源装置と前記共用電源装置の出力電圧と出力電流のデータを取得可能である，請求項１に記載の電力測定装置。
7. ＣＰＵコアを含むＣＰＵチップと，少なくともメモリを含む周辺装置とをそれぞれ有す
   る複数の論理ユニットと，前記ＣＰＵコアそれぞれに電源電圧を供給する専用電源装置と，前記複数の論理ユニットの前記周辺装置に電源電圧を供給する共用電源装置とを有する情報処理装置の電力測定方法において，
   前記専用電源装置の出力電圧と出力電流を取得して前記専用電源装置の出力電力を生成する出力電力生成工程と，
   前記ＣＰＵチップの温度を取得する温度取得工程と，
   前記ＣＰＵチップの温度に対する係数であって，前記ＣＰＵコアの動作率に非依存の第１の消費電力係数と，前記動作率に依存する第２の消費電力係数と，前記出力電力とから，前記ＣＰＵコアの動作率を生成する動作率生成工程と，
   第１の論理ユニットの前記周辺装置の温度に対する係数であって，前記第１の論理ユニットの周辺装置の動作率に非依存の第３の消費電力係数と，前記動作率に依存する第４の消費電力係数と，前記第１の論理ユニットのＣＰＵコアの動作率とから，前記第１の論理ユニットの前記周辺装置の消費電力を推定し，第２の論理ユニットの前記周辺装置の温度に対する係数であって，前記第２の論理ユニットの周辺装置の動作率に非依存の第５の消費電力係数と，前記動作率に依存する第６の消費電力係数と，前記第２の論理ユニットのＣＰＵコアの動作率とから，前記第２の論理ユニットの前記周辺装置の消費電力を推定する消費電力推定工程と，
   前記第１，第２の論理ユニットそれぞれについて，前記専用電源装置の出力電力と前記周辺装置の推定消費電力とを加算して前記第１，第２の論理ユニットそれぞれの消費電力を生成する消費電力生成工程とを有する電力測定方法。
8. 前記消費電力推定工程は，更に，前記共用電源装置の出力電圧と出力電流から求められる出力電力を，前記第１の論理ユニット内の前記周辺装置の推定消費電力と，前記第２の論理ユニット内の前記周辺装置の推定消費電力とで按分して，前記第１，第２の論理ユニットそれぞれの周辺装置の推定消費電力を補正する，請求項７に記載の電力測定方法。
9. さらに，前記ＣＰＵコアを第１，第２の動作率でそれぞれ動作させる第１，第２のプログラムをそれぞれ実行させながら，前記情報処理装置を所定の温度状態に保った状態で得られる前記専用電源装置の第１，第２の出力電力と，前記第１，第２の動作率とに基づいて，前記ＣＰＵコアの第１，第２の消費電力係数を求め，複数の温度毎の前記ＣＰＵコアの前記第１，第２の消費電力係数を求める工程を有し，
   前記動作率生成工程で，前記第１，第２の消費電力係数を参照する，請求項７に記載の電力測定方法。
10. さらに，前記周辺装置を第３，第４の動作率でそれぞれ動作させる第３，第４のプログラムをそれぞれ前記ＣＰＵコアに実行させながら，前記情報処理装置を所定の温度状態に保った状態で得られる前記周辺装置の専用電源装置の第３，第４の出力電力と，前記第３，第４の動作率とに基づいて，前記周辺装置の第３，第４，第５，第６の消費電力係数を求め，複数の温度毎の前記周辺装置の前記第３，第４，第５，第６の消費電力係数を求める工程を有し，
    前記消費電力推定工程で，前記第３，第４，第５，第６の消費電力係数を参照する，請求項７または９に記載の電力測定方法。

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