如何通过创新架构和电源技术提升处理器能效

随着过去20年计算的突飞猛进，及其对商业、教育、科研、医疗机构及其他行业带来的社会效益，计算的能源和环境足迹也相应地增加。全球30亿台个人电脑每年消耗的能量超过总能耗的的1%;全球3，000万台服务器将再增加1.5%的总用电量，每年耗费约140亿至180亿美元。

由于全球上网用户越来越多，据预测到2018年，全球数据中心的总占地面积将从2013年的15亿平方英尺增加到近20亿平方英尺。这些计算中心的服务器不仅会连接到个人电脑、电话和平板电脑，还会连接到大量新型联网设备和系统。尽管可能会与预期有所出入，但保守估计，到2020年将会有近260亿台包含可穿戴计算机和工业传感器在内的各种设备连接到互联网。这就意味着互联网流量会大幅增加，预计到2015年将会从2010年的245EB增加到1，000EB。

与用户对高能效性能的需求相结合，智能手机、平板电脑和游戏机等将被用于计算密集型任务中，比如流媒体、视觉体验效果更丰富的游戏和增强现实。同时，在视频编辑、语音和手势识别及基于生物特征信息的数据安全等方面，用户对便携式电脑和台式电脑的需求也不断升温。这些因素强力推动着提高处理器性能同时降低能耗的技术创新。

能源效率的现状

能源效率是数字移动革命的主要推动因素之一。20世纪40年代至今，计算效率提高了好几个数量级，因此笔记本电脑、平板电脑和手机在电池充满电的条件下可以持续工作几个小时。由于电池技术的发展速度明显落后于计算性能的增长速度，移动设备制造商只能集成多项技术来延长电池的续航时间。比如，智能手机和笔记本电脑在空闲一定时间后会自动进入休眠状态。

如下这些改进将具有深远的影响：假如美国境内销售的计算机都通过了能源之星认证，那么每年可节约资金10亿美元，同时温室气体排放量也能减少150亿磅，这相当于140万台汽车一年的排放量。

微处理器的电源挑战