مقدمه مفهومی درباره واژه مدیریت توان یا Power Management به مجموعه ای از روش ها و فناوری ها اشاره دارد که هدف آن کنترل و بهینه سازی مصرف انرژی در سیستم های الکترونیکی، به ویژه دستگاه های کامپیوتری و موبایل است. این مفهوم در دهه 1990 با گسترش دستگاه های قابل حمل و نگرانی های زیست محیطی اهمیت ویژه ای پیدا کرد. مدیریت توان شامل سطوح مختلفی از کنترل، از طراحی سخت افزار تا الگوریتم های نرم افزاری و سیاست های سیستم عامل می شود. امروزه با رشد اینترنت اشیا و دستگاه های همراه، مدیریت توان به یکی از ارکان اساسی طراحی سیستم های الکترونیکی تبدیل شده است. تکنیک های مدیریت توان نه تنها باعث افزایش عمر باتری می شوند، بلکه کاهش تولید گرما و افزایش پایداری سیستم را نیز به دنبال دارند. کاربرد واژه در برنامه نویسی یا زیرشاخه های فناوری اطلاعات در طراحی سیستم های تعبیه شده، مدیریت توان برای بهینه سازی مصرف انرژی دستگاه های باتری خور استفاده می شود. در مراکز داده، تکنیک های مدیریت توان برای کاهش هزینه های عملیاتی و مصرف انرژی به کار می روند. در محاسبات سبز، مدیریت توان به عنوان راهکاری برای کاهش اثرات زیست محیطی فناوری اطلاعات مطرح است. در توسعه اپلیکیشن های موبایل، بهینه سازی مصرف انرژی یکی از معیارهای مهم کیفیت نرم افزار محسوب می شود. در سیستم عامل ها، مدیریت توان شامل مکانیزم هایی مانند sleep mode و dynamic frequency scaling است. در معماری پردازنده های مدرن، واحدهای مدیریت توان پیشرفته به صورت سخت افزاری پیاده سازی شده اند. مثال های واقعی و کاربردی در زندگی یا پروژه های IT لپ تاپ های مدرن از تکنیک هایی مانند کاهش سرعت پردازنده در زمان عدم نیاز برای صرفه جویی در انرژی استفاده می کنند. گوشی های هوشمند با استفاده از مدیریت توان پیشرفته، عمر باتری را تا چند روز افزایش می دهند. مراکز داده گوگل و آمازون از سیستم های مدیریت توان هوشمند برای کاهش مصرف انرژی استفاده می کنند. در اینترنت اشیا، دستگاه هایی مانند سنسورهای محیطی با مدیریت توان دقیق می توانند سال ها با یک باتری کار کنند. استانداردهای Energy Star برای لوازم الکترونیکی بر مبنای قابلیت های مدیریت توان ارزیابی می شوند. پروژه های محاسبات سبز در دانشگاه ها اغلب بر بهبود الگوریتم های مدیریت توان متمرکز هستند. نقش واژه در توسعه نرم افزار یا معماری سیستم ها در معماری سیستم های مدرن، مدیریت توان به عنوان یک الزام غیرعملیاتی مهم در نظر گرفته می شود. در طراحی پردازنده ها، تکنیک هایی مانند clock gating و power gating برای کاهش مصرف انرژی استفاده می شوند. در سیستم عامل ها، زمان بندهای مدیریت توان تصمیم می گیرند چه زمانی دستگاه را به حالت کم مصرف ببرند. در توسعه اپلیکیشن های موبایل، استفاده بهینه از سرویس های پس زمینه بخشی از مدیریت توان است. در مراکز داده، مجازی سازی و تلفیق سرورها به عنوان راهکارهای مدیریت توان استفاده می شوند. در شبکه های کامپیوتری، پروتکل های مدیریت توان مانند Energy Efficient Ethernet توسعه یافته اند. شروع استفاده از این واژه در تاریخچه فناوری و تکامل آن در سال های مختلف مفهوم مدیریت توان به دهه 1970 و اولین کامپیوترهای قابل حمل بازمی گردد. استاندارد Advanced Power Management (APM) در سال 1992 توسط اینتل و مایکروسافت معرفی شد. در سال 1996، استاندارد پیشرفته تر ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) ارائه گردید. در دهه 2000، با رشد دستگاه های موبایل، مدیریت توان به یکی از اولویت های اصلی طراحی تبدیل شد. در سال 2010، مفاهیمی مانند محاسبات سبز و انرژی کارایی به مدیریت توان اضافه شدند. در سال های اخیر، تکنیک های یادگیری ماشین برای پیش بینی و بهینه سازی مصرف انرژی استفاده شده اند. تفکیک آن از واژگان مشابه مدیریت توان نباید با بهینه سازی عملکرد اشتباه گرفته شود، اگرچه گاهی اهداف مشترکی دارند. همچنین با مدیریت باتری متفاوت است که فقط بر منبع تغذیه متمرکز است. مدیریت توان با خنک سازی سیستم ها نیز تفاوت دارد، اگرچه به هم مرتبط هستند. در برخی موارد ممکن است با انرژی کارایی (Energy Efficiency) اشتباه گرفته شود که مفهوم گسترده تری است. مدیریت توان بیشتر به مکانیزم های کنترل مصرف اشاره دارد تا صرفاً کاهش آن. شیوه پیاده سازی واژه در زبان های برنامه نویسی مختلف در سیستم عامل های مدرن، مدیریت توان معمولاً در سطح کرنل پیاده سازی می شود. در پایتون، کتابخانه هایی مانند psutil امکان نظارت بر مصرف انرژی را فراهم می کنند. در جاوا، APIهای مدیریت توان در بسته java.lang.management وجود دارند. در C++، می توان از دستورات مخصوص پردازنده برای کنترل مصرف انرژی استفاده کرد. در توسعه اندروید، کلاس PowerManager امکان کنترل ویژگی های مدیریت توان را می دهد. در سیستم های تعبیه شده، مدیریت توان اغلب به صورت ترکیبی از نرم افزار و سخت افزار پیاده سازی می شود. چالش ها یا سوءبرداشت های رایج در مورد آن یک چالش رایج در مدیریت توان، تعادل بین عملکرد و مصرف انرژی است. برخی کاربران ممکن است فکر کنند مدیریت توان همیشه به معنای کاهش عملکرد است، در حالی که تکنیک های مدرن این رابطه را بهینه می کنند. در سیستم های توزیع شده، هماهنگی بین گره ها برای مدیریت توان چالش دیگری است. یک سوءبرداشت رایج این است که مدیریت توان فقط مربوط به دستگاه های باتری خور است، در حالی که در سیستم های متصل به برق نیز اهمیت دارد. امنیت در سیستم های مدیریت توان نیز چالش مهمی است، زیرا حملات می توانند باعث مصرف بیش از حد انرژی شوند. نتیجه گیری کاربردی برای استفاده در متون تخصصی و آموزشی مدیریت توان یکی از جنبه های حیاتی طراحی سیستم های مدرن محاسباتی است. درک اصول مدیریت توان برای مهندسین نرم افزار و سخت افزار ضروری است. با رشد دستگاه های همراه و اینترنت اشیا، اهمیت مدیریت توان همچنان در حال افزایش است. برای استفاده مؤثر، باید تکنیک های مختلف مدیریت توان و تأثیرات آن ها بر عملکرد سیستم را شناخت. در مستندات فنی، توصیه می شود راهکارهای مدیریت توان به صورت جامع و همراه با معیارهای کمی ارائه شوند.
