Tomáš Hornek. Bakalářská práce

Vysoká škola ekonomická v Praze Fakulta informatiky a statistiky Vyšší odborná škola informačních služeb v Praze

Tomáš Hornek Zhodnocení rentability pořízení počítačové sítě, využívající energeticky úsporné prvky, a její vhodné nastavení Bakalářská práce

Praha 2009

Prohlášení

Prohlašuji, že bakalářskou práci na téma „Zhodnocení rentability pořízení počítačové sítě, využívající energeticky úsporné prvky, a její vhodné nastavení“ jsem zpracoval samostatně s použitím zdrojů, které cituji a uvádím v seznamu použité literatury.

V Praze dne 17. srpna 2009

……………….. Tomáš Hornek

ANOTACE Bakalářská práce se zabývá zhodnocením rentability pořízení počítačové sítě, vytvářené z komponent s maximální energetickou úsporností. Zhodnocení rentability je založeno na srovnání

pořizovacích

nákladů

a

možných

úspor

dvou

modelových

sítí

–

nízkoenergetické a té, jejíž komponenty jsou voleny na základě nejpříznivějšího poměru ceny a výkonu. Teoretická část práce obsahuje popis metod, vedoucích k možným úsporám elektrické energie v oblasti počítačových sítí a datových center a dále seznam log a certifikátů, kterými jsou označovány energeticky úsporné výrobky v oblasti výpočetní techniky. Praktická část se zabývá návrhem nízkoenergetické sítě a zhodnocením návratnosti investice do ní.

SUMMARY My Bachelor thesis addresses evaluation of profitability of a computer network composed of highly energy-efficient components. The profitability evaluation is based on comparison of acquisition costs and possible energy savings of two model networks: low-energy network and a network with components chosen on the basis of most ideal cost-performance ratio. In the theoretic part, the thesis describes methods leading to possible electrical energy savings in computer networks and data centers, and contains a list of logos and certificates that mark energy-efficient computer technology products. The practical part contains a draft of a low-energy network and the analysis of rate of return on investment.

OBSAH

Úvod……………………………………………………………………………………………5 Teoretická část 1

Globální přístupy ke snižování energetické náročnosti informačních technologií ............ 8 1.1 Datová centra – možnosti úspor energie ..................................................................... 8 1.2 Způsoby dosažení úspor energie v běžných firemních počítačových sítích ............. 11 2 Certifikáty a loga označující energeticky efektivní produkty........................................... 13 2.1 Energy Star ............................................................................................................... 13 2.2 TCO .......................................................................................................................... 17 2.3 Označení 80 Plus ...................................................................................................... 18 Praktická část 3 4 5

6

7

8

9

Metodika práce ................................................................................................................. 20 Stanovení konkrétních požadavků na modelovou počítačovou síť .................................. 24 4.1 Požadavky na jednotlivé komponenty modelové sítě ............................................... 24 Přehled dostupných energeticky úsporných komponent .................................................. 26 5.1 Desktopy ................................................................................................................... 26 5.2 Server ........................................................................................................................ 29 5.3 Tiskárna .................................................................................................................... 30 5.4 Switche ..................................................................................................................... 31 Navržení sestavy s úspornými prvky ................................................................................ 32 6.1 Pracovní stanice ........................................................................................................ 32 6.2 Tiskárna .................................................................................................................... 35 6.3 Server ........................................................................................................................ 36 6.4 Switch ....................................................................................................................... 38 Navržení hardware pro síť bez energeticky úsporných prvků .......................................... 39 7.1 Pracovní stanice ........................................................................................................ 39 7.2 Server ........................................................................................................................ 41 7.3 Tiskárna .................................................................................................................... 43 7.4 Switch ....................................................................................................................... 43 Pořizovací náklady a energetické náročnosti sítí .............................................................. 44 8.1 Výpočet pořizovacích nákladů ................................................................................. 44 8.2 Výpočet energetické náročnosti ................................................................................ 46 Výpočet návratnosti investice ........................................................................................... 52

Závěr …………………………………………………………………………………………55 Seznam použitých zdrojů ...................................................................................................... 56

5

ÚVOD Jednou z hlavních starostí firem je hledání cesty, jak minimalizovat výdaje, tedy jak co možná nejjednodušeji dosáhnou toho, aby částka odečítaná od tržeb firmy byla co nejnižší a zisk co nejvyšší. V období prosperity je snížení výdajů cestou ke zvětšení zisku a tím například otevření dalších investičních možností firmy, zatímco v období krize může být snížení výdajů otázkou přežití firmy. Cest vedoucích ke snížení výdajů je mnoho. Když se zamyslíme nad metodami, kterými jej lze dosáhnout, dostaneme se k zaklínadlu zvanému efektivita. Zamýšlet se nad tím, že vytváření co možná největšího užitku za co možná nejnižší cenu je moudré, nemá smysl, to chápe každý. Efektivity firmy dosahují na mnoha „frontách“. Personální restrukturalizace, zavádění nových výrobních metod, omezování nebo rušení zaměstnaneckých výhod - to jsou jen některé příklady. Čím výrazněji se podaří celkovou efektivitu všech procesů ve firmě zvýšit, tím lépe. I když zůstává otázkou, nakolik je snesitelné pracovní prostředí ve firmě, zaměřující se pouze na maximalizaci praktické účinnosti. Cílem mé práce je ukázat jednu z možností, jak (alespoň podle mého předpokladu) částečně snížit výdaje firmy. Tento způsob snížení výdajů s sebou navíc přináší i další výhodu - jeho použití se dá prezentovat jako pozitivní reklama firmy, jako součást firemní kultury a prezentace sebe samotné, svých hodnot před veřejností. Cílem mé práce je zhodnocení rentability pořízení počítačové sítě, využívající energeticky

úsporné prvky, a její vhodné nastavení. Ve své práci se tedy pokusím odpovědět na otázku zda, a případně jak moc, se vyplatí firmě využít energeticky úsporné prvky a zaměřit se na jejich správné nastavení při budování počítačové sítě, oproti využití obvyklého hardware. Správné nastavení hraje velkou roli; i komponenty méně energeticky šetrné obvykle umožňují nastavení přinášející výrazné úspory, ale tyto možnosti často nejsou využívány, ačkoliv finanční náklady jsou prakticky nulové. Využití energeticky šetrného hardwaru a jeho správné nastavení může znamenat snížení výdajů za elektrickou energii pro každou firmu, avšak modelová síť, na které budu porovnávat tyto výdaje, bude odpovídat typu firmy, pro kterou je práce s informačními technologiemi hlavním předmětem činnosti. Úspory energie pro takovou firmu budou jistě (vzhledem k svému rozsahu) smysluplnější, než by byly třeba pro společnost

6

zabývající se těžkým průmyslem. Dalším důvodem pro volbu takového typu firmy je i fakt, že množství IT technologií v poměru k velikosti firmy zde bude podstatně vyšší. Výsledkem celé práce bude srovnání pořizovacích cen obou modelových sítí, srovnání jejich provozních nákladů a případně výpočet doby, po které se firmě vrátí investice do energeticky úspornější, ale pravděpodobně dražší sítě. V rámci mé práce se tedy pokusím vytvořit srovnání mezi dvěma modelovými počítačovými sítěmi. Jedna bude tvořena obvyklými komponentami (jejich výběr se bude řídit nejlepším poměrem výkonu k ceně pořízení), druhá síť bude navrhována z částí vybíraných podle nejnižší uváděné spotřeby energie. Aby bylo srovnání energetické náročnosti obou sítí relevantní, budou tyto navrženy tak, aby si odpovídaly svým výkonem. Obě sítě budou obsahovat prvky, které obvykle firemní síť obsahuje. Důvodů, proč se ve své bakalářské práci věnuji právě tomuto tématu, je několik. Tím nejdůležitějším je, že energeticky úsporný hardware byl dlouhou dobu považován za ústupek – nízká spotřeba, která s sebou ovšem přináší i nízký výkon. Rád bych ukázal, že tento předpoklad, který byl dříve opodstatněný, dnes už neplatí, a že o něco vyšší částka, kterou za tento hardware firma zaplatí, se ve výsledku vrátí. Druhým důvodem volby tohoto tématu bylo, že pokud se stanou energeticky úsporné prvky v budoucnosti běžně používanými, přinese to - vzhledem k množství využívané počítačové techniky na celém světě - v součtu veliké úspory elektrické energie. Odbornou praxi jsem vykonával ve firmě, která nabízí i službu ServerHousing. V sedmi velikých serverovnách (přes 1400m2) tam jsou uloženy stovky počítačů různých firem. Při pohledu na neuvěřitelně vysokou spotřebu elektrické energie, které tyto serverovny dohromady dosahují si uvědomuji, jak důležité je v součtu tolika strojů každé další procento účinnosti, kterého moderní hardware dokáže dosáhnout. Už jen při zamyšlení nad tím, kolik je asi pevných disků v celém ServerHousingu, je velmi lákavá představa, že by každý z nich dosahoval parametrů spotřeby moderního energeticky úsporného modelu, který je schopen uspořit až kolem 40% energie oproti těm klasickým. V celosvětovém měřítku by potom šlo o energetické úspory dosahující neuvěřitelných hodnot. V teoretické části práce se budu věnovat i certifikátům a standardům, které se používají pro označení nízkoenergetického hardware a které informují spotřebitele o tom, jaké efektivity zařízení dosahuje.

7

TEORETICKÁ ČÁST 1

Globální přístupy ke snižování energetické náročnosti informačních technologií

Snaha snižovat energetickou náročnost informačních technologií je dlouhodobým trendem. Zejména firmy zabývající se správou datových center, ve kterých můžou být stovky až tisíce serverů, mohou využíváním efektivnějších přístupů k jejich správě a použitím modernějších technologií dosáhnout výrazných úspor. V případě těchto společností už nejde jen o IT samotné, ale i o náklady nutné na provoz takových center. Zejména o vysoké částky za elektrickou energii spotřebovanou chladícími systémy, nezbytnými při jejich provozu. Snižování energetické náročnosti se však nemusí týkat jen velkých firem; dokonce i pro jednotlivce může mít efektivnější IT smysl, ať už ve smyslu finančních úspor, nebo z důvodu vědomí, že neplýtvá zbytečně energií. Pro společnosti, které se vydají cestou efektivních technologií a postupů, se navíc může tento fakt stát součástí corporate identity a pozitivní reklamy před zákazníky. Postupů vedoucích k energetickým úsporám je více. U datových center jde o technologie směřující ke zvýšení efektivity práce všech jeho součástí (změny v oblasti chlazení, správě datových center, přístupu k pojetí serverů – virtualizace, Blade severy a řízení spotřeby energie). V případě firemních počítačových sítí pak jde zejména o nahrazování IT pracujících s nízkou efektivitou za technologie moderní a vysoce účinné, dále o využívání tenkých klientů, úsporných tiskových zařízení nebo i (v extrémních případech) přesun zaměstnanců z firmy do domácího prostředí. V této kapitole se budu věnovat právě postupům, které se začínají uplatňovat (nebo se už uplatňují) v globálním měřítku. V první podkapitole půjde o přístupy k úsporám energie v oblasti datových center, v druhé se pak budu věnovat úsporám dosažitelným v klasických firemních sítích. 1.1 Datová centra – možnosti úspor energie Touto oblastí se zabývám zejména z toho důvodu, že právě v ní jsou možné globální úspory nejvýraznější. Podle zprávy EPA (U.S. Environmental Protection Agency) z roku

8

20071, by zavedením nejnovějších technologií v existujících datových centrech bylo možno snížit spotřebu energie až o 70%. Dosažení takových úspor by bylo možné právě použitím nízkoenergetického HW, správným řízením chladících procesů a virtualizací technologií. Mezi hlavní postupy, uplatňované při snižování nákladů za energie, patří: •

výměna starších a neefektivních zařízení za nové, energeticky účinnější

•

používání blade serverů

•

virtualizace serverů

•

agresivnější postupy při správě datových center

•

využití okolního (nechlazeného) vzduchu a přesuny datových center do klimaticky příznivějších oblastí

Výměna starších a neefektivních zařízení za nové, energeticky účinnější Přechod na efektivnější hardware není v tak složitém systému, jakým je datové centrum, jednoduchý. Kromě nahrazení starého HW novým je třeba sledovat i vazby, které mezi jednotlivými subsystémy existují. Vyladění celého systému pak může trvat i více let, a je k němu třeba vytvořit kvalitní systém sledování vazeb. Ke sledování a vyhodnocování prováděných změn se používá koeficient energetické náročnosti (parametr PUE - Power Usage Effectiveness). Tento koeficient udává, kolik dodatečné energie musí být do systému datového centra dodáno navíc – pro potřebu tzv. non-IT technologií (jedná se zejména o chladící systémy)2. I když je správné vyladění datového centra náročným a dlouhodobým úkolem, nakonec přináší úspory elektrické energie v řádech desítek procent.

Používání blade serverů Používání blade serverů přináší vysokou koncentraci technologií do malého prostoru. Ve spojení s virtualizacemi pak lze na velmi malém prostoru situovat značné množství provozovaných služeb. To následně snižuje velikost prostoru, který je nutno chladit.

1

EPA Report to Congress on Data Center Efficiency [online]. [cit. 2009-07-14]. Dostupný z WWW: <

http://www.energystar.gov/ia/partners/prod_development/downloads/EPA_Datacenter_Report_Congress_ Final1.pdf >. 2

TOMÁŠ, Kroupa. Ekologický přístup pro datová centra. Computerworld.cz [online]. 2009 [cit. 2009-0714]. Dostupný z WWW: .

9

Virtualizace serverů Virtualizace serverů je postup, kterým lze snížit počet fyzických serverů (zařízení) využitím plného výpočetního výkonu menšího počtu strojů. Princip spočívá v tom, že na jednom fyzicky existujícím serveru je provozováno více serverových služeb. Výsledkem je výrazná úspora na elektrické energii za provoz menšího počtu strojů, za chlazení i úspora na hardwarovém vybavení. Další výhodou je úspora místa v datovém centru.

Agresivnější postupy při správě datových center Podle šéfa konsorcia Green Grid (organizace zabývající se zdokonalováním energetické účinnosti datových center) Winstona Bumpuse je v obvyklém datovém centru 10 – 14% serverů, o nichž nikdo neví, co dělají. Proto je třeba zavést přísnější pravidla pro umisťování strojů do center a monitoring všech zařízení v datových centrech. Za porušování takových pravidel je třeba zavést sankce. Navíc i vypnuté počítače, které jsou připojeny do energetické sítě, mají určitý příkon. Ten může být (zvláště u starších strojů) nezanedbatelný (u běžného staršího vypnutého PC může příkon dosahovat hodnot kolem 4 wattů, za rok to tedy může být kolem 35 kWh). I z toho důvodu je třeba dbát na co nejdokonalejší monitoring.

Využití okolního (nechlazeného) vzduchu a přesuny datových center do klimaticky příznivějších oblastí Jednou z možností jak značně snížit výdaje za elektrickou energii spotřebovávanou chladícími jednotkami v datových centrech, je využití nechlazeného vzduchu z okolního prostředí. Při využívání tohoto principu samozřejmě záleží na tom, jakou teplotu okolní vzduch má. V každém případě by měl existovat záložní chladící systém, který v případě vzrůstu okolních teplot bude schopen patřičný chladící výkon dodat. V čím chladnější oblasti se datové centrum nachází, tím menší výdaje za chladící systémy samozřejmě jsou. Už i některé velké společnosti se rozhodly uvést v praxi toto řešení. Např. společnost Google uplatňuje podobný princip ve svém datovém centru v Belgii3. Pro případ příliš vysokých teplot nemají ani záložní chladící systém, ale pouze mechanismy, kterými převedou část výpočetního zatížení z tohoto centra do jiných míst. Odborníci z Google přepokládají, že v průměru nebude více než 7 dní v roce, kdy teploty dosáhnout příliš vysokých hodnot pro provoz centra.

3

METZ, Cade. Google data center born without chillers. The Register [online]. 2009 [cit. 2009-07-17]. Dostupný z WWW: .

10

1.2 Způsoby dosažení úspor energie v běžných firemních počítačových

sítích V této podkapitole uvedu pouze obecný popis přístupů ke snižování spotřeby elektrické energie firemní počítačové sítě. Vzhledem k tomu, že cílem mé práce je právě navržení firemní sítě s minimální spotřebou energie, podrobný popis a informace budou v praktické části práce. Snížení příkonu (a spotřeby elektrické energie) firemní sítě lze dosáhnout těmito postupy: •

nahrazení komponent, které jsou energeticky neefektivní (z důvodu technologické zastaralosti nebo opotřebovanosti) novými, vysoce energeticky efektivními komponentami

•

využívání tenkých klientů

•

správným nastavením všech součástí sítě (používání úsporných režimů)

•

přiměřeným dimenzováním prvků sítě (velikost monitorů, výkonnost procesorů, množství pevných disků…)

Nahrazování starších a neefektivních komponent novými vysoce efektivními technologiemi Základním stavebním prvkem počítačové sítě jsou zcela jistě její hardwarové komponenty. Efektivita, s kterou jsou schopny pracovat, je primárním parametrem, který určuje celkovou spotřebu celé sítě. Proto je (v rámci minimalizace spotřeby) nezbytné, aby byl právě na volbu těchto součástí při budování (přetváření) sítě kladen patřičný důraz. Většina největších výrobců HW již nabízí celou řadu produktů, při jejichž navrhování byl na nízkou spotřebu kladen důraz. Největších úspor energie lze dosáhnout zejména použitím těch částí, které mají obvykle největší příkon. Jde zejména o procesory, které mají příkon až několik desítek wattů, a tím tvoří velkou část spotřeby celého PC. Důležitá je i spotřeba, například pevných disků. Velmi výrazné spotřeby energie dosahují také monitory. Vzhledem k tomu, že úspornými komponentami se budu zabývat v praktické části práce, nebudu v této kapitole uvádět jejich přesnější parametry a charakteristiky.

Tenké klienty Tenký klient je zařízení, které slouží v podstatě pouze pro přístup k serveru. Vzhledem k tomu, že všechny aplikace jsou zpracovávány právě na straně serveru, je tenký klient pouze jednoduché zařízení, na němž pracuje pouze software, potřebný ke komunikaci se

11

serverem a k zpracování příkazů uživatele a následnému grafickému zobrazení výsledků. Toto zařízení nemá ani své pevné disky. Díky své jednoduchosti má pouze malou spotřebu elektrické energie, čímž dochází k výrazným úsporám. Výhodou tenkých klientů je i jednoduchá správa systému, aktualizace systému probíhají pouze na serveru. Další předností je i vyšší úroveň bezpečnosti firemních dat, která jsou uložena na serveru. Jednodušší je i přístup uživatelů ke svým datům, mohou se k nim připojit odkudkoliv. Za nevýhodu je označován fakt, že klienti jsou závislí na serveru, v případě jeho problémů je nefunkční celá síť. Záporem je i omezení práce se zařízením, které je překážkou pro používání tenkých klientů zejména zkušenými uživateli. Tenké klienty používají obvykle např. banky, školy a úřady4.

Správné nastavení všech součástí sítě Pro efektivní chod sítě je nezbytné, aby byly jednotlivé komponenty správně nastaveny. Všechny investice firmy do energeticky úsporného HW mohou být zbytečné, pokud je síť nevhodně nastavena. Ve většině počítačů je softwarové vybavení, které umožňuje řídit hardwarové režimy a docílit tak nižších hodnot spotřeby energie. Taková nastavení se týkají zejména monitorů, pevných disků a tiskových zařízení. Do úsporného režimu ale přecházejí i celé počítače. Jde například o režim spánku. Když porovnáme hodnoty příkonu PC v klidovém stavu (zapnuté pc) a v úsporném režimu (režim spánku), zjistíme, že rozdíl činí několik desítek wattů (v závislosti na konkrétním modelu). Nevyužívání takových režimů tedy způsobuje značné a zbytečné plýtvání energií.

Přiměřené dimenzování prvků sítě Další důležitou podmínkou pro vytvoření efektivně pracující sítě je volba hardwarových komponent odpovídajících skutečným potřebám této sítě a jejích uživatelů. Zbytečně výkonné komponenty s sebou přinášejí kromě zbytečného výkonu i zbytečné výdaje za vyšší spotřebu energie. Při navrhování sítě je tedy třeba provést analýzu požadavků na výkony jednotlivých pracovních stanic, tiskáren a serverů, a ne řídit se představami jednotlivých uživatelů. V závislosti na výkonu jsou samozřejmě nejmarkantnější rozdíly ve spotřebě procesorů. Velké rozdíly jsou ale i mezi monitory – v závislosti na úhlopříčce.

4

JOANNE, Cummings . Computerworld - The voice of IT Management [online]. c2009 [cit. 2009-07-12]. Dostupný z WWW: .

12

2

Certifikáty a loga označující energeticky efektivní produkty

V této kapitole se budu podrobněji věnovat organizacím, které se zabývají označováním energeticky úsporných prvků, využitelných v počítačových sítích. Zaměřím se zejména na to, jaké parametry musí produkty splňovat, aby mohly být označeny logy příslušných organizací, tedy co vlastně spotřebiteli dané označení zaručuje. 2.1 Energy Star Energy Star je společný projekt U.S. Environmental Protection Agency a U.S. Department of Energy5. Cílem tohoto projektu je dosáhnout finančních úspor spotřebitelů a snížení spotřeby elektrické energie prostřednictvím propagace a označování energeticky efektivních produktů a technologií. Vzhledem k rozšířenosti tohoto typu označení a tématu mé práce jsem se rozhodl věnovat Energy Star větší pozornost. Původní předpisy ES (určeny pro trh v USA) se liší od těch, které jsou používány v EU. V dalším popisu pracuji s předpisy týkajícími se evropského trhu. Aby mohl být v EU produkt označen symbolem Energy Star, musí splňovat požadavky, které jsou specifikované ve zvláštních předpisech (Úř. věst. L 381, 28.12.2006, s. 26— 104 Dohoda mezi vládou Spojených států amerických a Evropským společenstvím o koordinaci programů označování energetické účinnosti kancelářských přístrojů štítky6). Vzhledem k tématu mé práce se zaměřím pouze na specifikace požadavků na monitory, tiskárny a stolní počítače (ačkoliv samotné pracovní stanice, které použiji při návrhu nízkoenergetické sítě, budou pravděpodobně vytvořeny z jednotlivých komponent).

Podmínky pro označení monitorů logem Energy Star Aby mohl monitor obdržet certifikát Energy Star, musí mít nižší maximální spotřebu, než jakou uvádí předpis. Spotřeba elektrické energie je měřena ve třech stavech.


On Mode (provozní / aktivní režim) – stav, kdy je monitor připojen ke zdroji elektrické energie, všechny mechanické spínače jsou zapnuty a monitor vykonává svou primární funkci – vykresluje obraz.




Sleep mode (režim nízké spotřeby) – stav, kdy je monitor připojen ke zdroji elektrické energie, všechny mechanické spínače jsou zapnuty, ale monitor se

5

ENERGY STAR [online]. [1996] [cit. 2009-07-15]. Dostupný z WWW: . EUR-Lex - Access to European Union law [online]. [cit. 2009-07-13]. Dostupný z WWW: . 6

13

nachází v nízkoenergetickém režimu, do kterého byl uveden buď v následku obdržení příkazu od zařízení, ke kterému je připojen, nebo v rámci vlastních nastavení / funkcí. Aby monitor začal vykreslovat obraz, stačí, aby obdržel signál z připojeného zařízení.


Off Mode (režim „vypnuto“) – stav, kdy je monitor připojen ke zdroji elektrické energie, ale je odpojen alespoň jedním vypínačem. Aby byl uveden zpět do provozu, musí uživatel zapnout mechanické tlačítko.

Označení Energy Star může dosáhnout pouze takový monitor, jehož spotřeba elektrické energie ve všech třech módech (stavech aktivity) nepřekročí stanovené hodnoty. Tyto hodnoty se vypočítávají na základě rovnic, kterými lze získat maximální spotřebu (ve wattech) – pro konkrétní model. Rovnice pro výpočet této hodnoty jsou dvě. Jedna se týká monitorů s rozlišení do jednoho megapixelu, druhá s rozlišením větším. Monitory s rozlišením pod 1 MP Pro monitory s rozlišením pod jeden megapixel platí jednotné pravidlo, že jejich spotřeba v režimu On Mode musí být pod 23 wattů. Monitory s rozlišením vyšším než 1 MP Maximální hodnota spotřeby po monitory s rozlišením nad jeden MP jsou vypočítávány z této rovnice: Y = 28X Přičemž Y je hodnota maximální spotřeby a X je počet megapixelů konkrétního monitoru, zaokrouhlena na jedno desetinné místo. Pro monitor s rozlišením 1920 x 1080 by výpočet byl: X = 1920 * 1080 = 2073600 (tedy 2 MP po zaokrouhlení). Y = 28 * 2 Y = 56 W Další podmínka, která musí být splněna pro získání označení ES, se týká maximální spotřeby monitoru v Sleep Mode a v Off Mode. Pro tyto módy jsou stanoveny pevné hodnoty, které jsou v následující tabulce (jsou uvedeny pouze hodnoty pro monitory s úhlopříčkou pod 30 palců):

14

Tabulka 1 – maximální hodnoty příkonu7

Maximální spotřeba monitoru v Sleep Mode Maximální spotřeba monitoru v Off Mode (W) (W)

(režim vypnuto)

(klidový režim) ≤2W

≤1W

Podmínky pro označení počítačů logem Energy Star Úřední věstník EU (Úř. věst. L 381, 28.12.2006, s. 26—104) stanoví parametry stolních počítačů a notebooků, které musí být splněny, aby mohly být tyto výrobky označeny logem Energy Star. Vzhledem k tématu mé práce se zabývám pouze stolními PC. Tento věstník dělí počítače na tři skupiny, pro které jsou tyto parametry různé: •

Skupina A – počítače, které nesplňují podmínky pro zařazení do skupiny B nebo C

•

Skupina B – aby počítač patřil do této skupiny, musí mít: o vícejádrový procesor nebo procesory nebo více než jeden samostatný procesor o nejméně jeden gigabyte systémové paměti

•

Skupina C – aby počítač patřil do této skupiny, musí mít: o vícejádrový procesor nebo procesory nebo více než jeden samostatný procesor o grafickou procesorovou jednotku s více než 128 megabyty vyhrazené, nesdílené paměti o dále musí PC splňovat alespoň dvě z těchto vlastností:


nejméně dva gigabyty systémové paměti




televizní tuner a/nebo schopnost zachytávání videa s podporou vysokého rozlišení




alespoň dva pevné disky

Měření maximálního příkonu se opět provádí ve více režimech: 7

EUR-Lex - Access to European Union law [online]. [cit. 2009-07-10]. Dostupný z WWW: .

15




Klidový stav – zapnutý PC se zavedeným operačním systémem, počítač není v režimu spánku a počítač provádí pouze ty operace, které se spouštějí automaticky po startu PC.




Režim spánku – stav, do kterého může PC přejít automaticky, nebo manuální volbou uživatele, počítač se může rychle „probudit“ po obdržení se síťové přípojky nebo z uživatelského rozhraní.




Pohotovostní režim (vypnuto) – režim nejnižší spotřeby energie

Pro získání označení ES musí PC dosahovat maximálního příkonu energie v jednotlivých režimech, které nebudou vyšší než hodnoty uvedené v následující tabulce. Tabulka 2 – hodnoty maximálního přípustného příkonu8

Skupina A

Skupina B

Skupina C

Pohotovostní režim

≤ 2,0 W

≤ 2,0 W

≤ 2,0 W

Režim spánku

≤ 4,0 W

≤ 4,0 W

≤ 4,0 W

Klidový stav

≤ 50,0 W

≤ 65,0 W

≤ 95,0 W

Zdroje napájení stolních PC musí splňovat stejné podmínky, které jsou stanoveny pro získání základního certifikátu organizace 80 Plus (viz. podkapitola 2.3). Kromě toho stanovuje Úřední věstník EU (Úř. věst. L 381, 28.12.2006, s. 26—104) další podmínky pro získání označení ES, jako jsou například výchozí nastavení časových intervalů pro aktivaci úsporných režimů. Jejich vyčerpávající výčet však není pro mou práci relevantní.

Podmínky pro označení tiskáren logem Energy Star Tiskárna nesoucí označení ES musí splňovat mnoho parametrů. V této práci se však budu zabývat pouze maximálním příkonem. Tiskárna musí být schopna přechodu do úsporného režimu po době stanovené pro konkrétní kategorie zařízení (liší se formátem, rychlostí tisku). Pokud není schopna přechodu do úsporného režimu, musí splňovat hodnoty maximálního příkonu stanovené předpisem. Např. pro tiskárny určené především pro tisk ve formátu A3 a A4 existuje následující tabulka:

8

EUR-Lex - Access to European Union law [online]. [cit. 2009-07-10]. Dostupný z WWW: .

16

Tabulka 3 – hodnoty maximálního příkonu9

Rychlost tisku

Příkon v klidovém režimu Doba [W]

pro

přechod

do

klidového režimu (výchozí nastavení) [min]

10 < ppm ≤ 20

≤ 10

≤5

10 < ppm ≤ 20

≤ 20

≤ 15 minut

20 < ppm ≤ 30

≤ 30

≤ 30 minut

30 < ppm ≤ 44

≤ 40

≤ 60 minu

44 < ppm

≤ 75

≤ 60 minut

Obrázek 1 - Konkrétní podoba loga Energy Star

2.2 TCO TCO je organizace sídlící ve Stockholmu. Jejich činnost se zaměřuje na označování kancelářského vybavení a IT produktů10. Pro získání certifikace TCO musí výrobky splňovat vysoké požadavky, které mají zaručit bezpečnou a pohodlnou práci s těmito produkty při minimalizaci dopadů na životní prostředí. Organizace se tímto označováním pokouší vyvíjet tlak na zdokonalování produktů tímto směrem. Požadavky na získání TCO certifikátu jsou pevně stanoveny pro konkrétní typy výrobků. Oproti předchozím verzím certifikátů určených pro posuzování a označování výrobků IT přešla organizace TCO při posuzování spotřeby elektrické neryje u některých druhů výrobků na systém Energy Star. Došlo k tomu zejména z toho důvodu, že na rozdíl od Energy Star není TCO zaměřena primárně právě na posuzování parametrů týkajících se účinnosti a spotřeby elektrické energie, ale na celkové posuzování produktů z mnoha hledisek, mezi které patří například ergonomie, design, obsah životnímu prostředí škodlivých látek a nároků na recyklaci. V technické dokumentaci některých certifikátů jsou tedy pouze uvedeny předpisy Energy Star, které musí výrobek splňovat, aby mohl označení TCO získat. 9

EUR-Lex - Access to European Union law [online]. [cit. 2009-07-10]. Dostupný z WWW: . 10 TCO Certification: Technology for you & the planet [online]. [cit. 2009-07-10]. Dostupný z WWW: .

17

TCO Display 5.0 Nejaktuálnější standard TCO v oblasti monitorů. V oblasti spotřeby elektrické energie plně přechází na posuzování Energy Star ve znění nejaktuálnějších předpisů.

TCO'05 Desktops ver. 2.0 I v případě stolních počítačů přešla organizace na hodnocení Energy Star. Konkrétně se jedná o předpis z června 2007. Tyto hodnoty odpovídají současným předpisům ES, platným pro EU (viz kapitola 2.1 Energy Star) 2.3 Označení 80 Plus Program 80 Plus se snaží propagovat používání vysoce efektivních zdrojů napětí do stolních počítačů a serverů11. Existují čytři stupně tohoto označení: •

80 Plus

•

80 Plus bronze

•

80 Plus silver

•

80 Plus gold

Jednotlivá označení se liší podle dosahované efektivity práce zdroje. Efektivita, s jakou zdroj napětí pracuje podává informaci o tom, jak velká část příkonu zdroje je využita a jak velká část se přemění na teplo a je zbytečně vyzářena do okolí. Např. zdroj dodávající výkon 300 W, pracující s efektivitou 60%, bude mít příkon 500 W. V následující tabulce je srovnání jednotlivých označení. Údaje jsou uváděny při třech různých intenzitách zátěže – 20%, 50% a 100%. Tabulka 4 – podmínky pro označení zdrojů napájení jednotlivými logy 80 Plus12

Zatížení

80plus

80plus bronze

80plus silver

80plus gold

20%

80%

82%

85%

87%

50%

80%

85%

88%

90%

100%

80%

82%

85%

87%

11

The 80 PLUS Program [online]. [cit. 2009-07-18]. Dostupný z WWW: . 12 The 80 PLUS Program [online]. [cit. 2009-08-10]. Dostupný z WWW: .

18

Obrázek 2 - Logo 80 Plus

Obrázek 3 - Logo 80 Plus Bronze

Obrázek 4 - Logo 80 Plus Silver

Obrázek 5 – Logo 80 Plus Gold

19

PRAKTICKÁ ČÁST 3

Metodika práce

Cílem mé práce je Zhodnocení rentability pořízení počítačové sítě, využívající energeticky úsporné prvky, a její vhodné nastavení. Aby bylo možno takové zhodnocení vytvořit, provedu srovnání energetické náročnosti prvků dvou modelových sítí. Jedna bude navržena jako energeticky úsporná, druhá z komponent běžných. Prvním krokem bude vytvoření požadavků na výkonnost sítě. Specifikuji, jaké prvky mají být v síti obsaženy a jaké výkonnostní požadavky na ně budou kladeny. Následně vytvořím konkrétní modelové řešení pro oba druhy sítí. Při návrhu a modelování sítí nebudu brát v úvahu zanedbatelné prvky sítě, které nemají vliv na efektivitu sítě, respektive neexistují jejich nízkoenergetické ekvivalenty (např. kabeláž, klávesnice, myši). Při volbě komponent pro nízkoenergetickou síť budou prvky vybírány na základě snahy o minimalizaci celkového příkonu sítě. Výběr komponent tedy nebude ovlivněn cenou výrobku, ale jeho příkonem, případně jiným parametrem, ovlivňujícím spotřebu energie. V kalkulaci cen komponent bude uváděna nejnižší cena, za kterou se v době psaní práce dal produkt sehnat na českém trhu. Jediné hledisko, které bude uplatněno při výběru prvků do klasické sítě, bude poměr ceny a výkonu. Do sítě tedy budou navrženy nejlevnější komponenty splňující požadavek na výkon. Následně provedu cenovou kalkulaci za každou síť. Do součtu budou zahrnuty pouze ty komponenty, které se budou v jednotlivých sítích lišit, respektive které mají vypočitatelný vliv na příkon. Nebudou tedy zahrnuty části stanic, u kterých nejsou informace o příkonu dostupné, nebo nelze přesný vliv určit, případně nemají na příkon vliv (case, kabeláž, základní desky, příslušenství…). Z tohoto důvodu nebude kalkulace odpovídat skutečným pořizovacím nákladům, které by sítě stály. Tato kalkulace bude sloužit pouze k tomu, aby bylo možné provést relativní srovnání pořizovacích nákladů obou sítí (ceny za příslušenství by byly pro obě sítě stejné), resp. získám z ní velikost částky, o kterou bude energeticky úspornější síť nákladnější než ta „klasická“ (pořizovaná na základě ceny, ne příkonu). Dalším

krokem

bude

výpočet

množství

úspornými/klasickými prvky.

20

spotřebovávané

elektrické

energie

Při výpočtech budu brát v úvahu specifika jednotlivých komponent:

Monitory Budu vycházet z předpokládaných poměrů stavů, ve kterých se monitory mohou nacházet. Spotřebu energie za monitory budu tedy počítat na základě faktu, že část dne se nachází v aktivní režimu, část dne v úsporném režimu a část dne je vypnutý. Vzhledem k tomu, že pracovní doba v mé modelové firmě je osm hodin, zohledním tento fakt ve výpočtech. Budu tedy počítat s tím, že každý pracovní den je monitor 8 hodin zapnutý. Zbytek dne je vypnutý. Během pracovní doby není monitor neustále používán (zaměstnanec je na obědě, chvílemi nepoužívá PC), proto se bude část dne nacházet v úsporném režimu. Přesná doba, po kterou bude monitor v úsporném režimu může být různá, ale v obou typech sítě bude použita stejná, proto její přesná délka není důležitá. V mé modelové síti bude: •

20% času v úsporné režimu (1 hodina 36 minut)

•

80% času v aktivním režimu (6 hodin 24 minut)

Pracovní stanice – počítače: I pro spotřebu počítačů budu uvažovat tyto režimy, ve kterých se PC mohou nacházet. Vzhledem k tomu, že činnost počítače a monitoru jsou do jisté míry propojeny, jsou poměry zastoupení jednotlivých režimů velmi podobné. Jen doba potřebná pro přechod do režimu spánku je u počítače o něco delší, proto se v tomto režimu nachází kratší dobu (probuzení PC z režimu spánku trvá déle než u monitoru, je tedy nastavena delší prodleva pro přechod do tohoto režimu). Přesná doba, po kterou se PC budou v režimu spánku nacházet, je opět stanovena stejně pro obě sítě, její přesná doba tedy není důležitá) Počítač je vypnut po dobu 16 hodin (stejně jako monitor), zbytek dne je: •

10% času v úsporném režimu (48 minut)

•

90% času v aktivním režimu (7 hodin 12 minut)

Tu část dne, kdy je stanice zapnuta a není v úsporném režimu, budu uvažovat dva stavy, ve kterých se PC může nacházet. Jde o stav, kdy je zařízení zatíženo a stav, kdy je sice aktivní, ale není zatěžováno. Přesný poměr těchto dvou stavů je na každém počítači různý – podle typu práce, která je na něm prováděna (jiný poměr bude ve firmě zabývající se zpracováním videa, jiný na počítači úředníka). Já budu počítat s tím, že zastoupení těchto dvou stavů v mé modelové firmě bude následující:

21

•

60% času

- zařízení bez zatížení

•

30% času

- zařízení zatíženo

Aby odpovídaly tyto hodnoty (alespoň přibližně) reálnému firemnímu prostředí, zohlednil jsem zkušenosti z firmy, ve které jsem vykonával svou odbornou praxi. Tyto hodnoty jsou pouze orientační. Vzhledem k tomu, že je použiji v obou typech sítí, je však jejich přesná výše irelevantní, protože jde o relativní srovnání. Samotný výpočet příkonu bude založen na hodnotách, které jsou uváděny v technických dokumentacích výrobců hardware, případně na hodnotách získaných z jiných zdrojů. V rámci PC budou tedy vždy sečteny příkony jednotlivých (pro tuto práci relevantních) komponent při daném zatížení. Do součtu nebudou zahrnuty ty komponenty, pro které neexistuje nízkoenergetický ekvivalent. Následný příkon bude zvýšen s ohledem na to, jaké účinnosti bude dosahovat zdroj napájení (zdroje napájení dosahují různé účinnosti v závislosti na aktuálním zatížení). Tímto výpočtem získám hodnotu , kterou dále použiji při zhodnocování relevance pořizování nízkoenergetických prvků. Pro to, aby bylo možno provést výpočty příkonu, je třeba upřesnit informace o tom, k jakým změnám v příkonu dochází při aktivaci jednotlivých režimů, ve kterých se pracovní stanice může nacházet. Režim vypnuto V tomto režimu je odpojena většina komponent počítače. Napájen je pouze zdroj, v některých případech i základní deska a síťová karta - pokud je aktivován režim WoL (Wake on Lan - funkce, která umožňuje zapnutí počítače po síti). Vzhledem k tomu, že v tomto stavu mají moderní počítače malý příkon, a že tento stav stanic není ovlivněn využitím nízkoenergetického hardware, nebudu spotřebu v tomto režimu do výpočtů zahrnovat. Úsporný režim Při aktivaci tohoto režimu dochází k vypnutí pevných disků počítače a vyslání příkazu monitoru, aby přešel do úsporného režimu. Aktivní režim Režim, ve kterém jsou všechny komponenty připojeny ke zdroji elektrické energie. Sečtu tedy příkony komponent v PC a tento příkon procentuálně navýším o ztráty způsobené zdrojem napájení. 22

Server U serveru budu při výpočtech spotřeby uvažovat pouze stav částečného zatížení. Není totiž možné, aby stroj sloužící jako server přecházel do úsporných režimů, případně byl vypnut. V případě mé sítě by tak došlo ke zbytečným prodlevám v přístupu k mailovým/webovým službám, případně k jejich nedostupnosti. Budu tedy uvažovat trvalé 50% zatížení.

Tiskárny U tiskáren budou uvažovány tři stavy. Vypnuto, úsporný režim a aktivní režim. Poměrné zastoupení těchto stavů bude odpovídat následujícím faktům (předpoklad v modelové síti): •

tiskárna je zapnuta pouze v pracovní době, tj. 8 hodin v pracovní dny

•

během pracovní doby je průměrně vytištěno 20 dokumentů, tisk jednoho trvá v průměru 1 minutu

•

doba pro přechod do režimu spánku je nastavena na 10 minut

Předpokládané zastoupení v denním režimu tiskárny (v pracovní den) tedy bude: •

16 hodin v režimu vypnuto

•

3 hodiny 40 minut v aktivním režimu

•

4 hodiny 20 minut v úsporném režimu

Předpokládané zastoupení v denním režimu tiskárny (den volna) bude: •

24 hodin v režimu vypnuto

Switche Informace o hodnotách příkonu switche bohužel výrobce neuvádí a nejsou k dispozici a z žádných jiných zdrojů. Dále se tímto hardwarem tedy budu zabývat jen z informačních důvodů, neboť i tyto přístroje již existují v úspornějších verzích.

23

4

Stanovení konkrétních požadavků na modelovou počítačovou síť

Jako podklad pro vytvoření požadavků na výkon sítě budu uvažovat firmu zabývající se informačními technologii. Půjde o firmu, která bude ve své síti využívat 20 pracovních stanic, jeden server (na kterém bude provozovat virtuální poštovní a webový server), switch a síťová tiskárna. Síťová architektura bude následující: •

UTP kabel od dodavatele připojení bude zapojen do routeru

•

Z routeru bude k síti připojen: o Server o 24-portový switch


24-portový switch bude připojovat jednotlivé pracovní stanice a síťová tiskárna

4.1 Požadavky na jednotlivé komponenty modelové sítě

Server •

Pevné disky: Stroj, na kterém bude možno provozovat dva virtuální servery – webový a poštovní. Pro server použiji dva disky od různých výrobců, vzhledem k tomu, že budu používat mirroring dat. Mirroring je metoda ukládání dat, při které dochází k uložení těch samých souborů na dva disky. V případě selhání jednoho z nich je k dispozici záloha Disky od různých výrobců se používají z toho důvodu, aby se případná chyba nebo havárie netýkala obou disků – a nedošlo tak ke ztrátě dat v obou kopiích.

•

Operační paměti: Na serveru mé modelové firmy budou provozovány dva virtuální servery poštovní a webový. Velikost operační paměti bude 2 GB.

•

Procesor: Vzhledem ke zvýšeným nárokům stroje vyplývajícího z provozu dvou virtuálních serverů jsem se rozhodl použít nějaký výkonnější čtyřjádrový procesor. Výkon

24

může být mírně předimenzovaný, bude jím vytvářena rezerva pro případné rozšíření služeb, které mohou být tímto strojem provozovány.

Pracovní stanice •

Procesor:

dvoujádrový procesor 2,4 GHz •

Pevný disk:

pevný disk SATA 500 GB •

Operační paměť:

operační paměť 2 GB DDR2 •

Grafická karta:

grafická karta integrovaná na základní desce •

Zdroj napájení:

s výkonem podle potřeb ostatních komponent •

Síťová karta:

1000Mb/s

Monitory •

Úhlopříčka:

22 palců •

Formát:

širokoúhlý

Tiskárna •

Typ: laserová

•

Formát: A4

•

Počet vytisknutých stránek za minutu (černobíle): > 20

25

5

Přehled dostupných energeticky úsporných komponent

V této kapitole se budu konkrétně věnovat různým druhům energeticky úsporných počítačových komponent, technologiím, které jsou v nich použity, a jejich dostupnosti na českém trhu. 5.1 Desktopy

Zdroje napájení Komponenty pracující uvnitř každého PC fungují na stejnosměrný proud o napětí 3.3, 5 nebo 12V. Vzhledem k tomu, že rozvodná energetická síť elektrickou energii s takovými parametry neposkytuje, je nutné, aby byla v PC komponenta, která by ji přetransformovala. Touto komponentou je zdroj napájení. Parametrem, který mě u zdroje (vzhledem k tématu mé práce) nejvíce zajímá, je účinnost práce. Díky ní víme, kolik energie se během transformace „ztratí“ – v podobě vyzářeného tepla. Cílem samozřejmě je, aby tyto ztráty byly co nejnižší. Zdroj napájení poskytuje energii všem komponentám v PC. Čím nižší je tedy účinnost zdroje, tím větší je koeficient, kterým se „násobí“ celkový příkon všech ostatních hardwarových součástí v PC. To je důvod, proč je účinnost práce zdroje tak důležitá. Zdroje, jejichž efektivita je na velmi dobré úrovni, poznáme díky systému označování, který zavedla organizace 80 Plus. Touto certifikací jsem se zabýval už v kapitole „Certifikáty a loga označující energeticky efektivní produkty“, zde se tedy nebudu jejímu popisu znovu věnovat. Zdrojů napájení je na trhu celá řada, věnovat se budu pouze těm nejlepším. Na českém trhu je v prodeji přes 90 zdrojů, které mají nějaký z certifikátů 80plus. Většina z nich dosahuje pouze na základní označení 80plus. Modelů, které tento certifikát dostaly, je několik desítek. V kategorii označení 80 plus bronze je možné sehnat necelou desítku typů, většina je od značek Thermaltake, Seasonic a CoolerMaster (např. CoolerMaster Real Power Pro, Seasonic S12II, Thermaltake Litepower W0293RE). S označením 80 plus Silver jsem na českém trhu našel dva modely - CoolerMaster UCP a Seasonic M12D-750.

26

Zařazení 80 plus gold (nejvyšší účinnost) má pouze jeden model - Corsair HX850 (Gold certifikát má i jeho 750wattová verze). Většina zdrojů, které mají nejvyšší účinnost, je bohužel dimenzovaná na veliké zatížení, jejich výkon se pohybuje mezi sedmi a devíti sty wattů. Takový výkon je pro pracovní stanici příliš velký, výkon zdroje by nebyl ani zdaleka využit.

Základní desky Samotná základní deska nemá příliš veliký příkon, ovšem právě prostřednictvím desky lze výrazně regulovat příkon ostatních komponent. Jde zejména o následující mechanismy13: -

snižování příkonu sběrnice PCI

-

snižování příkonu procesoru

-

řízení příkonu rozhraní sata

-

řízení příkonu pamětí

-

řízení příkonu vga kartám

-

řízení příkonu chipsetu

-

řízení příkonu disků

-

řízení příkonu chladící systému (větráků)

Základní desky s velmi pokročilou technologií spoření energie nabízí firma ASUS. Tato deska obsahuje chip EPU, který ovládá právě výše zmíněné mechanismy. Například velikost spotřeby energie procesorem by se díky těmto principům měla snížit až o 80%14. ASUS na našem trhu nabízí dvě varianty základní desky s čipem EPU: •

P5QPL-VM EPU

•

P5KPL-AM EPU

Firma gigabyte má podobný systém omezování spotřeby energie. Nazývá tento systém DES (Dynamic Energy Saver). Tato funkce by měla snížit spotřebu energie až o 70% a zvýšit efektivitu napájení o 20%. Firma gigabyte nabízí následující modely: •

EP35-DS3

13

Laptop, Notebook, Desktop, Server and Embedded Processor Technology - Intel [online]. [cit. 2009-0718]. Dostupný z WWW: . 14 PLEVA, Rudolf. Energeticky úsporné desky Asus. ExtraHardware [online]. 2008[cit. 2009-07-19]. Dostupný z WWW: .

27

•

EP35-DS3R

•

EP35C-DS3R

•

EP35-DS4

Informace výrobců o procentech ušetřené energie vypadají senzačně, ale většina testů, které byly v této oblasti provedeny, nepotvrdily tyto hodnoty. Já se v mé práci nebudu možným úsporami energie v konečných kalkulacích konkrétně zabývat právě z tohoto důvodu. Modely úsporných desek zde uvádím jen pro orientaci.

Procesory V posledních několika letech se staly velkým tématem usporné procesory. Potřeba vytvářet extrémně úsporná řešení vznikla zejména proto, aby se prodloužila doba, po kterou je možné používat přenosná zařízení (zejména notebooky) fungující na baterie. První nízkoenergetické procesory se tedy začaly vyvíjet zejména do notebooků. Od firmy Intel jde zejména o řadu procesorů Atom, na kterou nyní navazuje série ULV. Procesory ULV dosahují spotřeby energie okolo 10 wattů15. Vzhledem ke svým parametrům jsou však určeny pro použití do ultratenkých a přenosných laptopů. Důležitým parametrem, který vypovídá o efektivitě práce procesoru je TDP (thermal design power). Tato hodnota nám říká, kolik wattů v podobě tepla se při práci procesoru ztratí. Tato informace může být důležitým vodítkem při návrhu chladícího systému, nicméně každá z velkých společností má pro parametr TDP jinou definici, proto je třeba řídit se jí pouze orientačně. U procesorů používaných ve stolních počítačích zatím nedošlo k tak výraznému snížení příkonů jako u technologií pro notebooky a přenosné počítače. Nicméně i zde už začínají výrobci nabízet produkty, které jsou označovány jako energeticky efektivnější. Společnost Intel nabízí produktovou řadu efektvinějších dvoujádrových procesorů do stolních počítačů, tato řada nese název Intel Core2 Duo. Tyto dvoujádrové procesory jsou vybudovány na 45nm i 65nm technologii a mají pokročilé principy spoření energie. Díky svým parametrům splňují podmínky pro certifikaci Energy Star. Z této řady odpovídá mým podmínkám procesor Intel Core2 Duo E 6550. Jeho příkon při zatížení je 52,1 W a v úsporném režimu pouhých 19,7 W.

15

Ultratenká budoucnost s novými ULV procesory Intel. LUPA [online]. 2008 [cit. 2009-07-20]. Dostupný z WWW: .

28

AMD také nabízí sérii procesorů s vyšší efektivitou, jmenuje se Athlon™ X2 Dual-Core. I v tomto případě se jedná o dvoujádrové procesory. Požadavky pro mou síť splňuje procesor z této řady, jehož označení je Athlon 64 X2 7450 AM2, jehož při 100% zatížení je 76 wattů a v úsporném režimu pouze 13,4 W.

Pevné disky Ve snaze minimalizovat celkovou spotřebu PC sestav se úspory spotřebovávané energie musí nevyhnutelně týkat i pevných disků. Proto výrobci těchto komponent nabízejí modely, které tomuto trendu odpovídají. Western Digital V nabídce této společnosti se série energeticky efektivních produktů jmenuje Caviar Green. Z této nabídky mým požadavkům vyhovuje disk WD5000AADS. Parametry jeho příkonů jsou v následující tabulce16. Tabulka 5 - příkony disku od WD

čtení/zápis

6.00 W

Idle

3.70 W

Z nabídky firmy Seagate pak dosahuje vhodných parametrů model Barracuda 7200.1217. Tabulka 6 - příkony disků od Segate

čtení/zápis

8.00 W

Idle

5.00 W

5.2 Server

Procesor: V testech čtyřjádrových procesorů se jako efektivnější ukázal tento model: Intel Core i7 920 v zátěži 100% 90 W, v klidu 2 W18.

Operační paměť Pro práci serveru použiji výkonnější paměti DRR3 – 2 GB. 16

Western Digital Hard Drives [online]. [cit. 2009-07-21]. Dostupný z WWW: . 17 Computer Hard Disk Drives and Storage Solutions [online]. [cit. 2009-07-22]. Dostupný z WWW: . 18 Tom\'s Hardware is the Internet\'s premiere resource for hardware news and reviews [online]. [cit. 200907-23]. Dostupný z WWW: .

29

Pevné disky Pro server použiji dva disky od různých výrobců, vzhledem k tomu, že budu používat mirroring dat. Disky od různých výrobců se používají z toho důvodu, aby se případná chyba netýkala obou disků – a nedošlo tak ke ztrátě dat v obou kopiích. Disk WD20EADS dosahuje příkonů19: •

čtení/zápis

6.00 W

•

Idle

3.70 W

Disk Barracuda 7200.12: •

čtení/zápis

8.00 W

•

Idle

5.00 W

Monitory Příkony modelu LG W2252TE20: •

Aktivní:

22 W

•

Sleep:

0,3 W

Samsung 2243SN21: •

Aktivní:

39 W

•

Sleep:

1W

5.3 Tiskárna Příkony tiskárny Lexmark E450DN22: •

Aktivní:

12 W

•

Sleep:

10 W

Příkony tiskárny HP LaserJet P2055dn23: •

Aktivní:

8W

•

Sleep:

8W

19

Western Digital Hard Drives [online]. [cit. 2009-07-21]. Dostupný z WWW: . 20 LG Global Site [online]. [cit. 2009-07-23]. Dostupný z WWW: . 21 Samsung [online]. [cit. 2009-07-25]. Dostupný z WWW: . 22 Lexmark - United States [online]. [cit. 2009-07-24]. Dostupný z WWW: . 23 HP United States - Computers, Laptops, Servers, Printers and more [online]. c2009 [cit. 2009-07-25]. Dostupný z WWW: .

30

5.4 Switche I v oblasti síťových technologií se prosazuje trend vedoucí k úsporám elektrické energie. Společnost D-Link má ve své nabídce switche z řady Green Ethernet, které se zaměřují právě tímto směrem. Využívají k tomu dvou cest. První cestou je zjišťování, zda je ke všem portům zapojeno nějaké zařízení. Pokud není (nebo pokud je vypnuto), přepne zařízení tento port do pohotovostního režimu a šetří tak energii. Druhou metodou je zjišťování délky kabelů, které jsou do daných portů zapojeny. Díky této informaci je možno snížit spotřebu energie. V této řadě výrobků je pouze jedno zařízení, které splňuje mé požadavky (má 24 portů). Je to DGS-1024D.

31

Navržení sestavy s úspornými prvky

6

6.1 Pracovní stanice

Procesor Při výběru hardwarových komponent, které použiji do pracovních stanic v modelové síti, se ze všeho nejdřív zaměřím na procesor. Důvodem je fakt, že procesor má nejvyšší spotřebu ze všech komponent v počítači pracujících (pokud nebudu uvažovat vysoce výkonné grafické karty – těch se ovšem má práce netýká, protože ve strojích budou použity základní desky s integrovanými grafickými kartami). V předchozí kapitole jsem navrhl dva procesory, které splňují mnou stanovené požadavky na výkon a zároveň se řadí do nabídky efektivnějších, energeticky méně náročných modelů. Konkrétně jde o Intel Core2 Duo E 6550 a AMD Athlon 64 X2 7450. Uváděné parametry maximální spotřeby svědčí spíš pro procesor od firmy Intel, i přes to, že pořizovací cena je přibližně čtyřikrát vyšší. Jako hlavní kritérium pro volbu hardwarových prvků úsporné sítě jsem zvolil příkon, proto použiji do pracovních stanic procesor Intel Core2 Duo E 6550. Tabulka 7 – Technické parametry porovnávaných procesorů

Modelové označení Pracovní frekvence [MHz] Počet jader Jádro Velikost L2 cache [kB] Patice Frekvence sys. sběr. [MHz] Technologie [µm] Příkon 100% zatížení [W] Příkon režim idle [W] Cena [Kč]

Intel Core2 Duo E 6550 Core 2 Duo 2,33 2 Conroe 4000 Socket LGA 775 1333 65 52 19,7 4699

AMD Athlon 64 X2 7450 Athlon X2 (Dual-Core) 2,4 2 2 x 512 AM2+ 1800 65 76 13,4 1166

Základní deska Vzhledem k vybranému procesoru je možnost použití základních desek omezena pouze na ty modely, které podporují právě procesory řady Intel Core2 Duo. Z výše uvedených základních desek splňují tuto podmínku všechny. Rozhodovat tedy budu mezi: •

P5QPL-VM EPU (ASUS)

•

P5KPL-AM EPU (ASUS)

32

•

EP35-DS3 (GIGABYTE)

•

EP35-DS3R (GIGABYTE)

•

EP35-DS4 (GIGABYTE)

Při volbě základní desky jsem vycházel z jejich vybavenosti a parametrů jednotlivých modelů, protože jejich přesný vliv na snížení spotřeby není jasný. Všechny tyto desky jsou však vybaveny nějakou technologií, která by měla zabezpečit efektivní činnost komponent na nich umístěných. Jejich popis je v předchozí kapitole. Vzhledem k tomu, že pouze model P5KPL-AM EPU (ASUS) má v sobě integrovanou grafickou kartu a že jinak jsou všechny její parametry dostačující, rozhodl jsme se právě pro ni. Za jediný její nedostatek může být považována (ve srovnání se zbývajícími modely) nižší rychlost integrované síťové karty. Tento parametr je však pro mě (vzhledem k určení těchto strojů) nedůležitý.

EP35DS4

Integrovaná 1 Gb LAN síťová karta Energii spořící EPU technologie

EP35DS3R

1507 LGA 775 G41 / ICH7 SATA konektory 4 x SATA Sloty PCI 2 PCI-Express 16x 1 PCI-Express 1x 1 Podporované DDR2 paměťové 1066/ 800/ technologie 667 Počet paměť. 2 slotů Max. velikost 8 paměti [GB] Integrovaná graf. X karta

EP35DS3

Cena [Kč] Patice Čipová sada

P5KPLAM EPU

P5QPLVM EPU

Tabulka 8 – Technické parametry porovnávaných základních desek

1027 LGA 775 G31 Express 4 x SATA 2 1 1 DDR2 1066/ 800/ 667 2

2599 LGA 775 P35

2699 LGA 775 P35

2642 LGA 775 P35

6 3 1 3 DDR2 SDRAM Dual DDR2 4

8 3 1 3 DDR2 Dual DDR2 4

8 2 2 3 DDR2 SDRAM Dual DDR2 4

4

8

8

8

Intel® Graphics Media Accelerator 3100 100/10 LAN EPU

X

X

X

1 Gb LAN

1 Gb LAN

1 Gb LAN

DES

DES

DES

33

Pevný disk Pevný disk jsem vybíral mezi dvěma modely – Western Digital WD5000AAD a Segate Barracuda 7200.12. Tyto dva disky jsou ve většině parametrů na stejné úrovni, liší se pouze velikostí vyrovnávací paměti (WD má 32, Segate 16) a příkonem v jednotlivých stavech. Při čtení/zápisu má disk od Western Digital o 2 watty nižší příkon než Segate, v režimu idle o 1,3 wattu. Ceny obou disků jsou srovnatelné. Jednoznačnou volbou tedy je disk WD5000AADS od firmy Western Digital. Tabulka 9 - Technické parametry porovnávaných pevných disků

WD5000AADS Dig.) Kapacita [GB] 500 Formát disku [palce] 3,5 Rychlost otáčení ploten 7200 [rpm] Vyrovnávací paměť [MB] 32 Příkon čtení/zápis [W] 6,00 Příkon Idle [W] 3,70 Příkon režim spánku [W] 0,80 Cena [Kč] 1299

(West. Barracuda 7200.12 (Segate) 500 3,5 7200 16 8,00 5,00 1225

Operační paměť Operační paměť má být podle požadavků na komponenty modelové sítě 2 GB. Protože tento druh hardwaru neexistuje v žádné energeticky úsporné formě (lze pouze říci, že DDR2 jsou úspornější než DDR a DDR3 jsou úspornější než DDR2), zvolím i v nízkoenergetické síti tuto komponentu podle ceny. Jako operační paměť tedy použiji DDR2 2GB CL6 KINGSTON. Tabulka 10 - Technické parametry zvolené operační paměti

Typ Maximální pracovní frekvence [MHz] Kapacita Rozhraní [pinů] Cena [Kč]

CL6 KINGSTON DDR2 800 2GB 24 546

Zdroj napájení Vzhledem k nízkému příkonu, který bude naše modelová pracovní stanice mít, bude zcela dostačovat zdroj o příkonu kolem 300 wattů. Bohužel v této kategorii nejsou žádné vysoce účinné zdroje s označením 80 plus Gold, ani ty, které nesou označení 80 plus

34

Silver. S příkonem kolem 300 wattů je pouze jeden zdroj, nesoucí označení 80 plus Bronze - S12II-330Bronze. Tabulka 11 - Technické parametry zvoleného zdroje napájení

S12II-330Bronze 330 83,12 85,54 83,60 80 plus Bronze 1630

Výkon zdroje [W] Efektivita při 20% zatížení [%] Efektivita při 50% zatížení[%] Efektivita při 100% zatížení[%] Dosažené označení Cena [Kč]

Monitor Jak jsem již uvedl v požadavcích na modelovou síť, monitor by měl mít 22 palců. Volba monitoru bude mezi dvěma modely - LG W2252TE a Samsung 2243SN. Model od Samsungu má o něco lepší rozlišení a kontrast, nicméně monitor LG W2252TE vyniká ve výjimečně nízké spotřebě, která je v režimu zapnuto pouhých 22 wattů. Z tohoto důvodu samozřejmě volím tento monitor. Tabulka 12 - Technické parametry porovnávaných monitorů

Úhlopříčka [palce] Rozlišení [pixel] Kontrast Svítivost [cd/m2] Doba odezvy [ms] Příkon zapnuto [W] Příkon režim spánku [W] Příkon Off [W] Cena [Kč]

LG W2252TE 22 1680 x 1050 10 000:1 250 2 22 0,3 0,3 4323

Samsung 2243SN 22 1920 x 1080 15000 : 1 250 5 37 1 1 3658

6.2 Tiskárna Při volbě tiskárny se zaměřím zejména na její spotřebu v režimu „spánek“ a „vypnuto“, protože v něm se bude nacházet největší část dne. Kromě příkonu v režimu „off“ je ve všech parametrech lepší tiskárna HP LaserJet P2055dn. V režimu „sleep“ dosahuje příkonu nižšího o 2 watty a v režimu „standby“ dokonce o 4. Cena je pouze o necelou desetinu vyšší, proto bude použita tato tiskárna. Tabulka 13 – Technické parametry porovnávaných tiskáren

Stran za minutu Zásobník listů [stránek] Vstupy

HP LaserJet P2055dn 33 250 USB 2.0,Gigabit Ethernet

35

Lexmark E450DN 33 250 USB 2.0, 10/100 Ethernet

Příkon zapnuto [W] Příkon režim spánku [W] Příkon Off [W] Cena [Kč]

8 8 0,4 8860

12 10 0 7200

6.3 Server

Procesor Vzhledem k tomu, že v nabídce výkonnějších procesorů prodávaných na našem trhu se mi podařilo nalézt pouze jeden procesor s nižší úrovní příkonu, bude použit právě ten. Je to Intel Core i7 920. Tabulka 14 - Technické parametry zvoleného procesoru

Frekvence čipu [MHz] Počet jader Patice Frekvence sys. sběr. [MHz] L2 cache [KB] Technologie [µm] Příkon 100% zatížení [W] Příkon 50% zatížení [W] Příkon režim idle [W] Jádro Cena [Kč]

Intel Core i7 920 2660 4 Societ 1366 1333 1024 45 118 101 85 Bloomfield 6533

Základní deska Základní desku zvolím podle nejnižší ceny, protože k procesoru, který byl vybrán, se mi na českém trhu nepodařilo nalézt základní desku s některou ze spořících technologií. Základní deska: MSI X58M - Intel X58. Tabulka 15 - Technické parametry zvolené základní desky

Cena [Kč] Patice Čipová sada SATA konektory Sloty PCI PCI-Express 16x PCI-Express 4x Podporované paměťové technologie Počet paměť. slotů Max. velikost paměti [GB] Integrovaná graf. karta Integrovaná síťová karta Energii spořící technologie

MSI X58M - Intel X58 4070 Socket 1366 Intel X58 8 1 2 1 DDR3 do 1066 MHz 6 24 X 1 Gb LAN X 36

Pevné disky Už v předchozí kapitole jsem psal o tom, že v serveru použiji dva disky – z důvodu bezpečnosti dat. Při výběru pevných disků pro pracovní stanici jsem volil mezi dvěma nejúspornějšími disky - WD5000AADS a Barracuda 7200.12. Nyní potřebuji dva disky – každý od jiného výrobce, proto požiji tyto dva nejúspornější. Tabulka 16 - Technické parametry zvolených pevných disků

Kapacita [GB] Formát disku [palce] Rychlost ploten [rpm] Příkon čtení/zápis [W] Příkon Idle [W] Příkon režim spánku [W] Cena [Kč]

WD5000AADS Dig.) 500 3,5 7200 6,00 3,70 0,80 1299

(West. Barracuda 7200.12 (Segate) 500 3,5 7200 8,00 5,00 1225

Operační paměť Zvolená základní deska je kompatibilní s operační pamětí typu DDR3. Vzhledem k tomu, že tento stroj bude sloužit jako server, je vyšší výkonnost typu DDR3 výhodou. Operační paměť typu DDR3 s frekvencí 800 MHz má podle testů asi 72% spotřebu energie oproti DDR2. Ještě úspornější provedení se začíná používat do notebooků, pro desktopy však zatím neexistuje. Vzhledem k tomu, že nejvyšší účinnosti dosahují právě DDR3 na 800 MHz, snažil jsem se najít paměť pracující na této frekvenci. To se mi bohužel nepodařilo, proto použiji A-Data 2048MB DDR III s frekvencí 1333MHz (při ní dosahuje DDR3 úspor už pouze 5%). Tabulka 17 - Technické parametry zvolené operační paměti

Typ Maximální pracovní frekvence [MHz] Kapacita [GB] Cena [Kč]

AD31333002GMU DDR3 1333 2GB 714

Grafická karta Na zvolené základní desce není integrována grafická karta, proto musím zvolit nějakou externí. Tento stroj bude sloužit jako server, proto stačí nejzákladnější model. Podle ceny jsem vybral model Gainward 9733-Bliss 8400GS. Tabulka 18 - Technické parametry zvolené grafické karty

Grafický čip

Gainward 9733-Bliss 8400GS GeForce 8400 GS 37

Chlazení Velikost grafické paměti [MB] Cena [Kč]

Pasivní 256 732

Zdroj U serveru bude použit zdroj s výkonem 330 W - S12II-330Bronze. Tabulka 19 - Technické parametry zvoleného zdroje napájení

Výkon zdroje [W] Efektivita při 20% zatížení [%] Efektivita při 50% zatížení[%] Efektivita při 100% zatížení[%] Dosažené označení Cena [Kč]

S12II-330Bronze 330 83,12 85,54 83,60 80 plus Bronze 1630

6.4 Switch Jak jsem již napsal v předchozí kapitole, jediné úsporné zařízení v této kategorii, které splňuje mé požadavky, je gigabitový switch DGS-1024D. Tabulka 20 - Technické parametry zvoleného switche

Porty Speciální funkce Cena [Kč]

DGS-1024D 24 10/100/1000Base-T Gigabit portů Diagnostika kabelů 5549

38

7

Navržení hardware pro síť bez energeticky úsporných prvků

Při volbě komponent pro energeticky úspornou síť jsem se řídil příkonem jednotlivých komponent. Nyní bude hlavním kritériem cena prvků – bez ohledu na jejich příkon. 7.1 Pracovní stanice

Procesor Jako procesor jsem vybral jeden z nejlevnějších modelů v této výkonnostní třídě - AMD ATHLON 64 X2 7550. Tabulka 21 - Technické parametry zvoleného procesoru

Modelové označení Pracovní frekvence [MHz] Počet jader Velikost L2 cache [kB] Patice Frekvence sys. sběr. [MHz] Technologie [µm] Příkon 100% zatížení [W] Příkon režim idle [W] Cena [Kč]

ATHLON 64 X2 7550+ X2 Dual-Core 2500 2 2000 AM2+ 1800 65 78,6 13,5 1018

Základní deska Jako základní desku jsem zvolil nejlevnější model s integrovanou grafickou kartou, síťovou kartou a s podporou vícejádrových procesorů AMD - ASUS M2N68-AM SE2/C/SI. Tabulka 22 - Technické parametry zvolené základní desky

Asus M2N68-AM SE2/C/SI Cena [Kč] Patice Čipová sada SATA konektory Sloty PCI PCI-Express 16x PCI-Express 1x Podporované paměťové technologie Počet paměť. slotů Max. velikost paměti [GB] Integrovaná graf. karta Integrovaná síťová karta

953 AM2+ NVIDIA GeForce 7050PV 4 1 1 1 DDR2 do 1066 MHz 2 4 Nvidia® Geforce®7Series 256 sdíl. 1 Gb LAN

39

Operační paměť Tato komponenta byla i v síti s nízkoenergetickými prvky volena pouze podle ceny, protože jsem nenašel úsporný ekvivalent. V této (klasické) síti zvolím tedy stejný typ – opět podle ceny: DDR2 2GB CL6 KINGSTON. Tabulka 23 - Technické parametry zvolené operační paměti

Typ Maximální pracovní frekvence [MHz] Kapacita Rozhraní [pinů] Cena [Kč]

CL6 KINGSTON DDR2 800 2GB 24 546

Pevný disk Výběr pevného disku podle ceny mě přivedl (stejně jako u hlediska příkonu) k výrobku Western Digital, ale tentokrát ze série Caviar Blue (vysoce efektivní disky jsou ze série Caviar Green). Zvolený disk má označení WD5000AAKS. Tabulka 24 - Technické parametry zvoleného pevného disku

Kapacita [GB] Formát disku [palce] Rychlost otáčení ploten [rpm] Vyrovnávací paměť [MB] Příkon čtení/zápis [W] Příkon Idle [W] Cena [Kč]

WD5000AAKS (West. digital) 500 3,5 7200 16 8,77 8,40 1213

Zdroj napájení Podle nejnižší ceny při splnění požadovaného výkonu vybrán zdroj SEASONIC SS300SFD. Tabulka 25 - Technické parametry zvoleného zdroje napájení

Výkon zdroje [W] Efektivita při 20% zatížení [%] Efektivita při 50% zatížení [%] Efektivita při 100% zatížení [%] Dosažené označení Cena [Kč]

SEASONIC SS-300SFD 330 ≥ 70 ≥ 70 ≥ 70 X 839

40

Monitor Nejlevnější monitor s úhlopříčkou 22 palců jsem sehnal od výrobce BenQ - model E2200HDA. Tabulka 26 - Technické parametry zvoleného monitoru

Úhlopříčka [palce] Rozlišení [pixel] Kontrast Svítivost [cd/m2] Doba odezvy [ms] Příkon zapnuto [W] Příkon režim spánku [W] Příkon Off [W] Cena [Kč]

BenQ E2200HDA 22 1920x1080 1000:1 300 5 45 2 2 3379

7.2 Server

Procesor Jako serverový procesor bude použit čtyřjádrový AMD Phenom X4 9950, který nejlépe vyhovoval nárokům na cenu i výkon. Tabulka 27 - Technické parametry zvoleného procesoru

Frekvence čipu [MHz] Počet jader Patice Frekvence sys. sběr. [MHz] L2 cache [KB] Technologie [µm] Příkon 100% zatížení [W] Příkon režim idle [W] Cena [Kč]

Phenom X4 9950 2600 4 AM2+ 2000 2000 65 141 100 3071

Základní deska Základní desky podporující tento typ procesoru bohužel nejsou kompatibilní s DDR3, bude tedy použita pouze DDR2. Nejlevnější základní deska podporující Phenom X4 9950 je ASUS M2N68-AM SE2/C/SI. Tato deska má integrovanou grafickou i síťovou kartu. Je to stejný typ základní desky, jaký byl použit pro pracovní stanice. Tabulka 28 - Technické parametry zvolené základní desky

Cena [Kč] Patice Čipová sada

Asus M2N68-AM SE2/C/SI 953 AM2+ NVIDIA GeForce 7050PV

41

SATA konektory Sloty PCI PCI-Express 16x PCI-Express 1x Podporované paměťové technologie Počet paměť. slotů Max. velikost paměti [GB] Integrovaná graf. karta Integrovaná síťová karta

4 1 1 1 DDR2 do 1066 MHz 2 4 Nvidia® Geforce®7Series 256 sdíl. 1 Gb LAN

Operační paměť Jako operační paměť bude opět zvolena DDR2 2GB CL6 KINGSTON. Tabulka 29 - Technické parametry zvolené operační paměti

Typ Maximální pracovní frekvence [MHz] Kapacita Rozhraní [pinů] Cena [Kč]

CL6 KINGSTON DDR2 800 2GB 24 546

Pevné disky I v tomto serveru budou použity dva disky – nejlevnější Western Digital WD5000AAKS a Barracuda 7200.12 (tento disk byl uveden i ve výběru úsporných pevných disků – přesto má velmi nízkou cenu a spadá tedy i do skupiny nejlevnějších). Tabulka 30 - Technické parametry zvolených pevných disků

WD5000AAKS Dig.) Kapacita [GB] 500 Formát disku [palce] 3,5 Rychlost otáčení ploten 7200 [rpm] Vyrovnávací paměť [MB] 16 Příkon čtení/zápis [W] 8,77 Příkon Idle [W] 8,4 Cena [Kč] 1213

(West. Barracuda 7200.12 (Segate) 500 3,5 7200 16 8,00 5,00 1225

Zdroj V případě serveru bude (stejně jako u pracovní stanice) použit zdroj SEASONIC SS300SFD. Jeho výkon by měl být pro potřeby serveru dostačující. Tabulka 31 - Technické parametry zvoleného zdroje

Výkon zdroje [W] Efektivita při 20% zatížení [%]

SEASONIC SS-300SFD 330 ≥ 70

42

Efektivita při 50% zatížení [%] Efektivita při 100% zatížení [%] Dosažené označení Cena [Kč]

≥ 70 ≥ 70 X 839

7.3 Tiskárna Podle ceny byla zvolena tiskárna od firmy BROTHER, model HL-5350DN. Tabulka 32 - Technické parametry zvolené tiskárny

Barevná/černobílá Stran za minutu Paměť [MB] Zásobník listů [stránek] Vstupy Příkon zapnuto [W] Příkon režim spánku [W] Příkon Off [W] Cena [Kč]

BROTHER HL-5350DN černobílá 30 16 250 USB 2.0, LAN 75 6 0,8 6389

7.4 Switch Nejlevnější 24-portový switch: TP-Link TL-SG1024. Tabulka 33 - Technické parametry zvoleného switche

Porty Speciální funkce Cena [Kč]

TP-Link TL-SG1024 24 10/100/1000Base-T Gigabit portů X 2708

43

8

Pořizovací náklady a energetické náročnosti sítí

V této kapitole se budu věnovat výpočtu návratnosti investice do nízkoenergetické sítě. Prvním krokem je výpočet pořizovacích nákladů a energetické náročnosti obou typů sítě. 8.1 Výpočet pořizovacích nákladů Aby bylo možné vypočítat návratnost investice do úsporných prvků nízkoenergetické sítě, je třeba zjistit, o kolik je její pořizovací cena vyšší, než u sítě klasické. V obou sítích tedy sečtu ceny porovnávaných komponent. Nejprve všech, potom bez procesorů, nakonec bez procesorů i zdrojů napájení. Tento postup mi umožní analyzovat, jaké úsporné prvky se do sítě vyplatí použít, jaké ne.

Síť s energeticky úspornými prvky Pracovní stanice - procesor Intel Core2 Duo E 6550 - pevný disk Western Digital WD5000AADS - zdroj napájení S12II-330Bronze - monitor LG W2252TE - Celkem jedna pracovní stanice - Bez procesoru - Bez procesoru a zdroje

4 699 Kč 1 299 Kč 1 630 Kč 4 323 Kč 11 951 Kč 7 252 Kč 5 625 Kč

Server - procesor Intel Core i7 920 - disky: WD5000AADS Barracuda 7200.12 - zdroj napájení S12II-330Bronze - Celkem server - Bez procesoru - Bez procesoru a zdroje

6 533 Kč 1 299 Kč 1 225 Kč 1 630 Kč 10 687 Kč 4 154 Kč 2 524 Kč

Tiskárna - HP LaserJet P2055dn

8 860 Kč

Celková cena za nízkoenergetické komponenty v celé síti 20 PC 1 tiskárna 1 server celkem bez procesorů bez procesorů a zdroje

20 x 11 951 8 860 10 687

44

239 020 Kč 8 860 Kč 10 687 Kč 258 567 Kč 158 054 Kč 123 884 Kč

Síť sestavovaná na základně nejnižších cen komponent (klasická síť) PC - procesor ATHLON 64 X2 7550 - pevný disk Western Digital WD5000AAKS - zdroj napájení SEASONIC SS-300SFD - monitor BenQ E2200HDA - Celkem jedna pracovní stanice - Bez procesoru - Bez procesoru a zdroje

1 018 Kč 1 213 Kč 839 Kč 3 379 Kč 6 449 Kč 5 431 Kč 4 592 Kč

Server - procesor AMD Phenom X4 9950 - disky: WD5000AAKS Barracuda 7200.12 - zdroj napájení SEASONIC SS-300SFD - Celkem server - Bez procesoru - Bez procesoru a zdroje

3 071 Kč 1 213 Kč 1 225 Kč 839 Kč 6 348 Kč 3 277 Kč 2 438 Kč

Tiskárna - BROTHER HL-5350DN

6 389 Kč

Celková cena za komponenty v klasické síti 20 PC 1 tiskárna 1 server Celkem Bez procesorů Bez procesorů a zdroje

20 x 6 449

45

128 980 Kč 6 389 Kč 6 348 Kč 141 717 Kč 118 286 Kč 100 667 Kč

8.2 Výpočet energetické náročnosti Aby bylo možné zjistit rozdíl finanční náročnosti provozu obou sítí, vypočítám nejprve příkon jednotlivých prvků ve všech stavech, ve kterých se mohou nacházet. U serverů a PC navíc započítám ztráty, které vznikají při práci zdroje napájení. Dále vypočítám příkon porovnávaných komponent v celé síti během pracovního dne a během dne volna. Poměrné zastoupení stavů, ve kterých se komponenty během dne nacházejí, jsou popsány v metodice práce. Všechny výpočty budou zahrnovat i variantu bez procesorů a zdrojů napájení.

Síť s energeticky úspornými prvky PC Aktivní režim - se zátěží - procesor - disk - účinnost zdroje příkon komponent bez CPU bez CPU a zdroje

52,0 6,0 83,6 67,5 7,0 6,0

W W %24 W W W

- procesor - disk - účinnost zdroje příkon komponent bez CPU bez CPU a zdroje

19,7 3,7 83,1 27,4 4,3 3,7

W W % W W W

- procesor - disk (odpojen) - účinnost zdroje příkon komponent bez CPU bez CPU a zdroje

19,7 0,0 83,6 22,9 0,0 0,0

W W % W W W

Zapnutý - aktivní režim - úsporný režim Vypnutý

22,0 W 0,3 W 0,3 W

- bez zátěže

Úsporný režim

Monitor

24

The 80 PLUS Program [online]. [cit. 2009-08-11]. Dostupný z WWW: .

46

Server - procesor - disky

101,0 W 4,85 W 6,5 W 85,5 % 128,6 W 13,0 W 11,4 W

- účinnost zdroje příkon komponent bez CPU bez CPU a zdroje Tiskárna Aktivní režim Režim spánku Vypnuto

8,0 W 8,0 W 0,4 W

Výpočet spotřeby elektrické energie za jeden den (nízkoenergetická síť) PC Úsporný režim 22,9 W -bez CPU 0,0 W -bez CPU/zdr. 0,0 W

po dobu po dobu po dobu

0,8 hodiny 0,8 hodiny 0,8 hodiny

Aktivní režim - se zátěží 67,5 W -- bez CPU 7,0 W -- bez CPU/zdr. 6,0 W

po dobu po dobu po dobu

2,16 hodiny 145,8 2,16 hodiny 15,1 2,16 hodiny 13,0

Wh Wh Wh

- bez zátěže 27,4 W -- bez CPU 4,3 W -- bez CPU/zdr. 3,7 W

po dobu po dobu po dobu

5,04 hodiny 138,1 5,04 hodiny 21,7 5,04 hodiny 18,6

Wh Wh Wh

302,2 36,8 31,6

Wh Wh Wh

6044,0 736,0 632,0

Wh Wh Wh

4,8

Wh

1 PC za den (pracovní) -- bez CPU -- bez CPU/zdr. 20 PC (celá síť) za pracovní den -- bez CPU -- bez CPU a zdroje

20 x 302,2 20 x 36,8 20 x 31,6

18,32 0,0 0,0

Wh Wh Wh

Monitor Vypnutý - příkon

0,3 W

po dobu

Zapnutý - úsporný režim 0,3 W - aktivní režim 22,0 W

po dobu po dobu

1 monitor za pracovní den 1 monitor za den volna

16,0 hodin

1,6 hodiny 0,48 6,4 hodiny 140,8 146,1 7,2

47

Wh Wh Wh Wh

20 monitorů (celá síť) za pracovní den 20 monitorů (celá síť) za den volna

20 x 146,1 2922,0 20 x 7,2 144,0

Wh Wh

po dobu po dobu po dobu

24,0 hodin 3086,4 24,0 hodin 312,0 24,0 hodin 273,6

Wh Wh Wh

po dobu

16,0 hodin

6,4

Wh

34,7 29,3 70,4 9,6

Wh Wh Wh Wh

Server Příkon 128,6 W -- bez CPU 13,0 W -- bez CPU/zdr 11,4 W Tiskárna Vypnutá - příkon 0,4 W Zapnutá - slep mode 8,0 W - aktivní mode 8,0 W Tiskárna za pracovní den Tiskárna za den volna

po dobu po dobu

4,3 hodiny 3,7 hodiny

Celkem pracovní den (celá síť): 20PC + 20 monitorů Všechny komponenty: 6044 + 2922 Bez CPU: 736 + 2922 Bez CPU a zdrojů: 632 + 2922

+

server

+

tiskárna

+

3086,4

+

70,4

= 12122,8 Wh

+

312

+

70,4

= 4040,4 Wh

+

273,6

+

70,4

= 3898,0 Wh

Celkem den volna (celá síť): + 20 monitorů Všechny komponenty: 144 + Bez CPU: 144 + Bez CPU a zdrojů: 144 +

server

+

tiskárna

3086,4

+

9,6

=

3240 Wh

312

+

9,6

=

645,6 Wh

273,6

+

9,6

=

427,2 Wh

48

Síť sestavovaná na základě nejnižších cen komponent PC Aktivní režim - se zátěží - procesor - disk - účinnost zdroje příkon komponent bez CPU bez CPU a zdroje

78,6 W 8,8 W 70,0 % 113,6 W 11,44 W 8,8 W

- bez zátěže - procesor - disk - účinnost zdroje příkon komponent bez CPU bez CPU a zdroje

13,5 8,4 70,0 28,5 10,9 8,4

W W % W W W

- procesor - disk (odpojen) - účinnost zdroje příkon komponent bez CPU bez CPU a zdroje

13,5 W 0,0 W 70,0 % 17,55 W 0,0 W 0,0 W

Zapnutý - aktivní režim - úsporný režim Vypnutý

45,0 W 2,0 W 2,0 W

Úsporný režim

Monitor

Server - procesor - disky

120,5 W 8,6 6,5 70,0 176,3 19,6 15,1

- účinnost zdroje příkon komponent bez CPU bez CPU a zdroje

W W % W W W

Tiskárna Aktivní režim Režim spánku Vypnuto

75,0 W 6,0 W 0,8 W

Výpočet spotřeby elektrické energie za jeden den (klasická síť) PC Úsporný režim - bez CPU

17,6 W 0,0 W

po dobu po dobu

49

0,8 hodiny 0,8 hodiny

14,1 0,0

Wh Wh

- bez CPU/zdr 0,0 Aktivní režim - se zátěží 113,6 -- bez CPU 11,4 -- bez CPU/zdr 8,8

W

po dobu

0,8 hodiny

0,0

Wh

W W W

po dobu po dobu po dobu

2,16 hodiny 245,4 2,16 hodiny 24,6 2,16 hodiny 19

Wh Wh Wh

- bez zátěže 28,5 W -- bez CPU 10,9 W -- bez CPU/zdr 8,4 W

po dobu po dobu po dobu

5,04 hodiny 143,7 5,04 hodiny 54,9 5,04 hodiny 42,3

Wh Wh Wh

403,2 79,5 61,3

Wh Wh Wh

1 PC za den (pracovní) -- bez CPU -- bez CPU/zdr 20 PC (celá síť) za pracovní den -- bez CPU -- bez CPU/zdr Monitor Vypnutý - příkon

2W

Zapnutý - úsporný režim 2,0 W - aktivní režim 45,0 W

20 x 403,2 20 x 79,5 20 x 61,3

po dobu

Wh Wh Wh

32,0

Wh

1,6 hodiny 3,2 6,4 hodiny 288,0

Wh Wh

323,2 48,0 20 x 323,2 6464,0 20 x 48 960,0

Wh Wh Wh Wh

po dobu po dobu po dobu

24 hodin 24 hodin 24 hodin

4231,2 470,4 362,4

Wh Wh Wh

po dobu

16,0 hodin

12,8

Wh

4,3 hodiny 26,0 3,7 hodiny 277,5

Wh Wh

316,3 19,2

Wh Wh

po dobu po dobu

1 monitor za pracovní den 1 monitor za den volna 20 monitorů (celá síť) za pracovní den 20 monitorů (bez CPU) za den volna

16,0 hodin

8064 1590 1226

Server Příkon 176,3 W -- bez CPU 19,6 W -- bez CPU/zdr 15,1 W Tiskárna Vypnutá - příkon 0,8 W Zapnutá - slep mode 6,0 W - aktivní mode 75,0 W

po dobu po dobu

Tiskárna za pracovní den Tiskárna za den volna

50

Celkem pracovní den (celá síť) 20PC + 20 monitorů Všechny komponenty 8064 + 6464 Bez CPU: 1590 + 6464 Bez CPU a zdroje: 1226 + 6464

+

server

+

tiskárna

+

4231,2

+

316,3

= 19075,5 Wh

+

470,4

+

316,3

= 8840,7 Wh

+

362,4

+

316,3

= 8368,7 Wh

Celkem den volna (celá síť): 20 monitorů + Všechny komponenty 960 + Bez CPU: 960 + Bez CPU a zdroje: 960 +

server

+

tiskárna

4231,2

+

19,2

=

5210,4 Wh

470,4

+

19,2

=

1449,6 Wh

362,4

+

19,2

=

1341,6 Wh

51

9

Výpočet návratnosti investice

Dále je třeba zhodnotit, po jaké době dojde k navrácení částky, která byla investována do energeticky úspornější sítě. Postup bude takový, že do grafu budu vynášet dvě hodnoty. Jednou budou celkové finanční náklady na síť (pořizovací cena plus náklady na spotřebu energie) klasické sítě, druhá bude ta samá hodnota, vypočítaná pro nízkoenergetickou síť. Pro zjednodušení budu předpokládat, že každý týden má pět pracovních dnů a dva dny volna. Tento poměr promítnu do nákladů na elektrickou energii na jeden den (jeden den bude odpovídat z 5/7 nákladům na pracovní den a 2/7 nákladům na den volna). Náklady na energii za jeden den (poměrem zohledněno, že 2/7 dnů jsou volné 5/7 pracovní) Klasická síť: ((19,08 x 0,71 ) + (5,21 x 0,29)) x 5 = 75,3 Kč -- bez CPU: ((8,84 x 0,71 ) + (1,45 x 0,29)) x 5 = 33,5 Kč -- bez CPU a zdroje: ((8,37 x 0,71 ) + (1,34 x 0,29)) x 5 = 31,7 Kč Nízkoenergetická síť: ((12,12 x 0,71 ) + (3,24 x 0,29)) x 5 = 47,7 Kč -- bez CPU: ((4,04 x 0,71 ) + (0,65 x 0,29)) x 5 = 15,3 Kč -- bez CPU a zdroje: ((3,90 x 0,71 ) + (0,43 x 0,29)) x 5 = 14,5 Kč Jako cenu za 1 kWh počítám částku 5 Kč. Následující graf zobrazuje vývoj finanční náročnosti obou sítí (pořizovací náklady a náklady za provoz).

52

Graf 1 - vývoj nákladů na oba druhy sítě

Jak je z grafu zřejmé, návratnost investice do takové sítě by byla velmi dlouhá – více než jedenáct let, což je zcela neúnosné. Tento výsledek je způsoben zejména cenou procesorů, u který o dost vyšší cena přináší pouze velmi malé úspory energie. Dále se tedy pokusím zjistit, jaký by byl výsledek v tom případě, kdybych do sítě nepoužil úspornější modely procesorů. Graf 2 - vývoj nákladů na oba druhy sítě - bez procesorů

53

Ani v tom případě, že použijeme v obou sítích totožné druhy procesorů, nebude návratnost dost rychlá. V případě mé modelové sítě bude necelých šest let, vzhledem k době životnosti hardwaru tedy příliš dlouhá. V dalším grafu jsou porovnávány už jen monitory a pevné disky, není tedy počítáno s úspornými procesory ani napájecími zdroji. Graf 3 - vývoj nákladů na oba druhy sítě - bez procesorů a zdrojů napájení

V tomto případě je návratnost přibližně tři a půl roku. Do takového řešení by se tedy firmě investovat vyplatilo. Každým dalším dnem, který by síť pracovala po uplynutí této doby, by se vyplácela o osmnáct korun oproti síti klasické.

54

ZÁVĚR Ve své práci jsem došel k závěru, že investice do maximálně energeticky úsporné sítě se firmě nevyplatí. Návratnost takové investice by byla příliš dlouhá, vzhledem k životnímu cyklu hardwarových komponent by ke splacení finančně nákladnějších prvků sítě pravděpodobně nikdy nedošlo. Hlavní příčinou je, že i když byly energeticky úsporné prvky o dost dražší, nepřinášely odpovídající energetické úspory. Dále jsem se tedy pokusil vynechat ty prvky nízkoenergetické sítě, které nepřinášely vzhledem ke své ceně patřičný výsledek v úsporách energie. Jako první to byly procesory. Doba návratnosti investice se sice snížila, ale stále byla neúnosně dlouhá – téměř šest let. Jako poslední možnost jsem zvolil vynechání další nízkoenergetické komponenty – zdroje napájení. Při následných výpočtech jsem došel k závěru, že právě bez procesoru a zdroje napájení se návratnost investice dostává do rozumných mezí, v případě mé modelové firmy šlo přibližně o tři a půl roku. Takový časový úsek už poskytuje naději, že investice se nejen vrátí, ale může dojít i k úsporám finančních prostředků ve zbývající době životnosti komponent. Investice do nízkoenergetického hardware by se pravděpodobně vyplatila v případě nízkých nároků na výkon komponent. Například procesory z řady Intel Atom dosahují velmi nízkého příkonu a jejich pořizovací cena je nízká. Na druhou stranu i výkon těchto komponent je úměrný jejich příkonu, proto jsou použitelné jen pro nenáročné uživatele. Ačkoliv je energeticky úspornému hardwaru věnována v posledních několika letech velká pozornost uživatelů, je množství informací, které výrobci ke svým produktům poskytují, celkem malé. Zejména v případě procesorů je tyto informace velmi složité vyhledávat, i když právě procesor je energeticky nejnáročnější komponentou v celém počítači. Často se uživatel setkává jen s velmi obecnými informacemi o tom, jak je daná komponenta schopna spořit energii, ale s žádnými konkrétními hodnotami. Naopak například v případě monitorů, pevných disků a tiskáren jsou informace ve většině případů snadno dosažitelné a velmi konkrétní.

55

SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ Literatura [1] HORÁK, Jaroslav, KERŠLÁGER, Milan. Počítačové sítě pro začínající správce. 4. aktualiz. vyd. [s.l.] : Computer Press, 2008. 328 s. ISBN 978-80-251-2073-6. [2] DEMBOWSKI, Klaus. Mistrovství v hardware. 1. vyd. [s.l.] : CPress , 2009. 712 s. ISBN 978-80251-2310-2.

Internetové zdroje: [3] Czech Computer [online]. 2002 [cit. 2009-07-01]. Dostupný z WWW: . [4] User Manuals [online]. [cit. 2009-07-01]. Dostupný z WWW: < http://www.devicemanuals.com/>. [5] PCTuning [online]. c2009 [cit. 2009-07-01]. Dostupný z WWW: . ISSN 1214-020. [6] CD-R server [online]. c1998 [cit. 2009-07-01]. Dostupný z WWW: . ISSN 1213-2225 [7] Svět hardware [online]. 2006 [cit. 2009-07-05]. Dostupný z WWW: . ISBN 1213-0818. [8] EPA Report to Congress on Data Center Efficiency [online]. [cit. 2009-07-14]. Dostupný z WWW: < http://www.energystar.gov/ia/partners/prod_development/downloads/EPA_Datacenter_Report_C ongress_Final1.pdf>. [9] TOMÁŠ, Kroupa. Ekologický přístup pro datová centra. Computerworld.cz [online]. 2009 [cit. 2009-07-14]. Dostupný z WWW: . [10] METZ, Cade. Google data center born without chillers. The Register [online]. 2009 [cit. 2009-0717]. Dostupný z WWW: . [11] JOANNE, Cummings . Computerworld - The voice of IT Management [online]. c2009 [cit. 200907-12]. Dostupný z WWW: . [12] ENERGY STAR [online]. [1996] [cit. 2009-07-15]. Dostupný z WWW: . [13] EUR-Lex - Access to European Union law [online]. [cit. 2009-07-13]. Dostupný z WWW: . [14] TCO Certification: Technology for you & the planet [online]. [cit. 2009-07-10]. Dostupný z WWW: . [15] The 80 PLUS Program [online]. [cit. 2009-07-18]. Dostupný z WWW: . [16] Laptop, Notebook, Desktop, Server and Embedded Processor Technology - Intel [online]. [cit. 2009-07-18]. Dostupný z WWW: .

56

[17] PLEVA, Rudolf. Energeticky úsporné desky ASUS. ExtraHardware [online]. 2008[cit. 2009-0719]. Dostupný z WWW: . [18] Ultratenká budoucnost s novými ULV procesory Intel. LUPA [online]. 2008 [cit. 2009-07-20]. Dostupný z WWW: . [19] Western Digital Hard Drives [online]. [cit. 2009-07-21]. Dostupný z WWW: . [20] Computer Hard Disk Drives and Storage Solutions [online]. [cit. 2009-07-22]. Dostupný z WWW:

. [21] Tom\'s Hardware is the Internet\'s premiere resource for hardware news and reviews [online]. [cit. 2009-07-23]. Dostupný z WWW: . [22] Lexmark - United States [online]. [cit. 2009-07-24]. Dostupný z WWW: .

57