Definizione e validazione empirica di una metodologia per la stima dei consumi, dell’efficienza energetica e per il benchmarking energetico del software applicativo

Software applications have a direct impact on energy consumption of IT environments. In recent years the presence of computer systems has grown very fast; consequently increases the global interest in issues related to consumption, efficiency and energy classification of software solutions. In this thesis we present a methodology for measuring energy consumption of software, either through a direct measurement of consumption, or through indirect estimation. We also present a methodology for benchmarking applications or software transactions consistent in functional characteristics, which allows to evaluate the relative efficiency with respect to the sample they belongs to, based on the use of computing resources, independently respect the hardware infrastructure. It is also analyzed the energy efficiency of word processing applications, web browsers and antivirus in a desktop client distributed IT environment; it is analyzed the impact of changing the operating system and the hardware platform on client energy efficiency. The methodology was validated by its application to a sample of ERP transactions in an enterprise server environment. The empirical results of the measurements validate the methodology for indirect estimation of energy consumption with a margin of error of less than 5%. Moreover, the client applications more efficient in their respective classes are Firefox, OpenOffice Writer and McAfee; the average impacts on additional energy consumption caused by the transition from Windows XP to Windows 7 and from desktop to laptop are respectively +30% and +14%.

Le applicazioni software incidono direttamente sui consumi energetici dell'IT. Negli ultimi anni la presenza di sistemi informatici è cresciuta molto velocemente; di conseguenza aumenta in misura sempre maggiore l’interesse globale a problematiche legate al consumo, all’efficienza e alla classificazione energetica delle soluzioni applicative. In questo lavoro di tesi è presentata una metodologia per la misurazione del consumo energetico del software, sia attraverso una misurazione diretta dei consumi, sia tramite una stima indiretta. Viene inoltre proposta una metodologia di benchmarking di applicazioni o transazioni software omogenee per caratteristiche funzionali, che permette di valutarne l'efficienza relativa rispetto al campione di appartenenza sulla base dell'utilizzo di risorse computazionali, in modo indipendente dall'infrastruttura hardware. E’ analizzata anche l’efficienza energetica di applicativi di videoscrittura, browser web e antivirus, in ambienti client desktop in ottica IT distribuito, presenti tipicamente in postazioni di lavoro da ufficio; inoltre viene misurato l’impatto di un cambio di sistema operativo e piattaforma hardware sull’efficienza energetica client. La metodologia è stata validata tramite l’applicazione ad un campione di transazioni ERP in un ambiente server enterprise. I risultati empirici delle misurazioni validano la metodologia di stima indiretta del consumo energetico con un margine di errore inferiore al 5%. Inoltre, lato client, sono risultati essere più efficienti, all’interno delle rispettive classi, gli applicativi client Firefox, Writer di OpenOffice e McAfee; gli impatti medi sui consumi aggiuntivi rispetto all’idle dati dal passaggio da Windows XP a Windows 7 e da una macchina desktop ad un laptop sono rispettivamente del +30% e +14%.