【導讀】云已經成為現如今最具跨時代意義的存儲及運算服務器，隨著智能手機和程序的也成了主流應用寬帶改變著我們的網絡時代，云也成了主流應用程序的運行平臺。本文就來解說一下關于云的成長史。
寬帶和智能手機革命顯著改變了我們在工作和生活中消費信息以及與信息進行互動的方式。存儲及運算服務器——亦即通常所說的“云”，日益成為大多數主流應用程序的運行平臺。它們使用快速互聯網連接和極其強大的資源來整合和處理分布廣泛的數據，并快速響應用戶的請求。這給客戶帶來了實現即時和始終在線響應、泛在接入以及顯著降低投資的前景。無論是對Netflix、Facebook和Siri等消費類應用，還是對作為物聯網（IoT）基礎的工業“機器對機器”（M2M）活動，或是對企業解決方案——如SAP和SalesForce.com，云服務器都是我們日常活動不可或缺的一部分。
“云”的成長
受這些因素推動，服務器容量以不同尋常的速度增長。據估計，云計算市場規模已從2006年的基本為零——時值亞馬遜推出其Amazon Web Services (AWS)平臺——增長到2014年的580億美元；而據Forrester Research公司預測，公共云市場規模（不包括來自亞馬遜、谷歌和其他公司的專屬數據中心）有望在本十年末達到1,910億美元。通過比較，WSTS預測整個半導體行業的2014年全球銷售額會達到3,330億美元。圖1顯示了亞馬遜的資本性支出（主要受其數據中心計算能力增長的推動）。
云計算收入包括由于技術成熟和競爭加劇而導致的價格降低效應。更加令人驚訝的是云在原計算能力領域的增長。據估計，領先的云服務提供商AWS已在全球部署了超過280萬臺服務器。在架構上，服務器通過轉向超大規模和多線程結構，也出現了顯著的進化，而處理器核心的原吞吐量也得到顯著改進。更多的設計技術——例如能夠動態地改變時鐘速度、供電電壓以及改變同時工作的核心的數量等，都有助于實現對計算負載更好的動態響應。不過，這也顯著增加了對電源功率輸出要求的復雜性。
不斷增加的耗電量
與上述進展聯系最密切的是這些服務器消耗的電能：由于服務器數量的迅速增加，其能耗也隨之急劇攀升。獲得準確的公司耗電量數據并不容易，但我們知道，設計輸入功率為3MW的一個典型數據中心可托管超過8,000臺服務器。據谷歌公司估計，在2011年，單是其數據中心就需要約260MW的連續輸入功率，相當于一座最先進核電站輸出功率的25%左右。為緩解電力傳輸挑戰，絕大多數的全球數據中心都位于靠近能提供大量電力的地方，如哥倫比亞河水電站系統。按全球2010年估計數字，數據中心使用了全球耗電量的1%~1.5%，相當于巴西的總耗電量。在美國，數據中心使用了全國總耗電量的接近2%，相當于新澤西州的總耗電量。基本上，數據中心到2010年底向美國電網增加了另一個新澤西州，而且負荷還在繼續增加。
這一大規模的耗電量增長具有重大的經濟影響。雖然處理器核心可提供更大的處理能力（遵循摩爾定律并進行架構改進），但其工作電壓卻沒能夠快速地跟隨以降低總耗電量。數據中心主要以兩種方式使用電力：首先提供計算機需要的電能，其次對其進行充分冷卻，使系統保持在其正常工作范圍之內。因此，電源效率的小幅提升對系統性能就有杠桿化的有利影響。除了減少電費開支，高效的電力輸送還能在既定預算下增加數據中心容量——鑒于裝機容量繼續以雙位數的年增長率穩步增長，這是一個非常重要的考慮。
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電源分配
最先進的數據中心電源分配由一系列的步降電壓和隨后的負載點電力輸送組成。原效率是最大的挑戰，但電源系統還能通過不同的方式增加一些能力，以幫助降低能耗。
圖2：典型的多相電源系統
多相工作：最新一代基礎設施電源轉換器支持多相工作，并從輕負載到峰值負載保持以接近峰值效率的情況進行電源輸送。它們通過并聯多個電源輸送相來達到接近峰值效率，控制器根據電源消耗要求來調制這些相位。圖2顯示了一個典型的多相系統，其中穩壓器負責調節每個電感，以提供可變的電流值。多相工作彌補了單相轉換器的一個重要缺點，亦即效率在標稱負載下達到峰值，但在極高負載時下降。圖3顯示了多相系統如何智能地根據負載選擇相位數目。在很大工作范圍下使效率曲線平坦化，免除了數據中心計劃員針對典型和最大工作負載進行選擇性優化的任務。
圖3：多相電力穩壓器在寬工作范圍上使功率效率最大化
并行電源通道：將處理器核心分成“電源孤島”，可使系統的構成部分能夠在其不使用時斷電。電源輸送系統現在符合提供多個同時輸送軌的需要。
交互：現今的處理器核心是通過數據總線（通常是電源管理總線PMBus）將預期所需的電源電壓傳遞給電源轉換器。負載變化可能是投入使用的額外處理核心、處理器時鐘速度的變化或者軟件處理的特別密集的指令序列的函數。借助對預期負載的洞察，控制器能夠根據負載曲線得到最大化的效率。在持續時間內了解耗能水平向服務提供商提供了另一個重要優勢：它們能使用系統活動的持續時間和強度來計算每個處理的賬單。
綠色成分
這種“云”有綠色環保的特點，雖然使用了大量能源，但云計算（使用現有的一些最強大的計算系統）的有效性使得其比分離計算機系統執行同樣任務所需的總能量大大降低。數據中心不斷發展的電源輸送要求也為半導體制造商提供了進行創新和創造新突破的大量機會。
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