| Тема 4.2 Энергопотребление персональных компьютеров | |
| Автор: drug | Категория: Технические науки / Информатика | Просмотров: | Комментирии: 0 | 14-08-2013 16:43 |
Тема 4.2 Энергопотребление персональных компьютеров
- 1. Энергопотребление компьютеров.
- 2. Схемы управления питанием ПК.
- 3. Режимы работы ПК при потреблении электроэнергии: дежурный, приостановки, спящий.
- 4. Управление режимами энергопотребления.
Спецификации и концепции энергопотребления
Управляя электропитанием компьютера, можно сэкономить деньги, продлить срок эксплуатации его устройств и предотвратить потерю данных пользователя.
Поэтому большинство современных ПК поддерживают стандарты по энергопотреблению — усовершенствованные средства управления электропитанием (так называемая спецификация АРМ) и интерфейс автоматического управления конфигурацией и питанием (спецификация ACPI).
Спецификации АРМ и ACPI
С 1995 г. ПК стал соответствовать требованиям Energy Star, а в его BIOS (базовой системе ввода/вывода) появилась функция Advanced Power Management (АРМ). Под АРМ понимают стандарт от Microsoft и Intel, появившийся в 1992 г. и ставший первой спецификацией для производителей ПК, которая установила взаимодействие между операционной системой (ОС) и BIOS компьютера при управлении энергопотреблением.
В 1996 г. появился ACPI (Advanced Configuration and Power Interface — интерфейс конфигурирования и управления энергопотреблением). Эта спецификация, предложенная Intel, Microsoft и Toshiba, является ключевым элементом технологии Operating System Directed Power Management (OSPM — непосредственное управление энергопотреблением операционной системой).
В настоящее время действует спецификация ACPI 2.0, которая распространяется на более широкий спектр компьютеров, включая корпоративные серверы, настольные системы и ноутбуки. Кроме того, в ACPI 2.0 добавлена поддержка 64-разрядных микропроцессоров для серверов и поддержка различных типов памяти.
Концепция IAPC
Недавно в рамках проекта Energy Star для своих систем на базе процессора Intel Pentium 4 такие производители, как Compaq, Dell, Gateway, Hewlett-Packard, Fujitsu-Siemens, IBM, Samsung, Legend, Mitac, ACER создали решения, поддерживающие Intel Instantly Available PC (IAPC). IAPC описывает технологии, позволяющие ПК при переходе в режим ожидания (когда устройства ПК не используются) снижать потребляемую мощность до 5 Вт и менее. Совместные усилия этих компаний могут помочь сократить количество потребляемой среднестатистическим ПК электроэнергии на 70%.
Концепция IAPC предусматривает отказ от необходимости начальной загрузки ПК после включения, обеспечивая тем самым мгновенную его готовность к выполнению работы, когда в этом возникает потребность. Для полного пробуждения ПК потребуется 5 секунд, а способность принимать и передавать информацию будет сохраняться даже во
время «сна».
Состояние компьютера по питанию
При использовании ACPI компьютер пребывает в одном из двух состояний:
- в рабочем состоянии;
- в состоянии ожидания.
В состоянии ожидания устройства могут быть переведены в режим пониженного потребления энергии, а затем по мере необходимости их можно быстро перевести в обычный режим функционирования. В целом, ПК продолжает работать, хотя некоторые устройства находятся в разных состояниях энергопотребления. Компьютер, переведенный в состояние ожидания, кажется выключенным, хотя на самом деле он находится в готовности в одном из четырех состояний ожидания. Из каждого состояния ожидания ПК может быть переведен в рабочий режим, но при этом в каждом случае потребуется разнос время.
При реализации спецификации ACPI тумблер (кнопка) питания компьютера становится программным переключателем: («Выключить» (sleep), «Включить» (wake-up). За исключением случая прекращения подачи электропитания на компьютер, ОС оставляет управление за собой и может переводить компьютер в различные состояния по электропитанию.
Спецификация OnNow
Эта спецификация — детище Microsoft. Для полной реализации спецификации OnNow обязательным условием является наличие на материнской плате раздельного электропитания ее компонентов. Ее разработчики вместо неопределенного достаточно четкого состояния ожидания, ввели четыре новых состояния:
• S1 (standby 1). Останавливаются все тактовые генераторы, но содержимое оперативной памяти остается неизменным. Выход из этого состояния осуществляется мгновенно.
• S2 (standby 2) То же, что и состояние S1, но отключается питание центрального процессора и кэша, а данные из него направляются в оперативную память ПК.
• S3 (suspend-to-mciiiory). Все устройства ПК полностью обесточиваются, а оперативная память хранит данные о состоянии центрального процессора и кэша.
• S4 (suspend-to-disk). Все устройства ПК обесточиваются, а данные записываются на жесткий диск. Система «пробуждается» как обычно (через загрузку BIOS), но ее состояние (открытые приложения, окна, настройки ОС и др.) восстанавливается с жесткого диска.
Режимы электропитания мониторов
Параллельно с развитием и совершенствованием технологий энергосбережения, затрагивающих производителей компонентов ПК и разработчиков ОС, совершенствовались и модели мониторов. Стандарт ЕРА Energy Star, именуемый как VESA DPMS (DPMS — Display Power Management System), определил унифицированную процедуру энергосбережения и ступенчатого выключения монитора:
• On (номинальный режим). Это обычный режим работы, когда на экране отображаются окна ОС и приложений, а энергопотребление максимально.
• Standby (режим ожидания). В данном режиме изображение на экране пропадает, но внутренние компоненты монитора работают в обычном режиме, а энергопотребление снижается до 80% от рабочего состояния.
• Suspend (режим останова). В режиме останова, как правило, отключаются высоковольтные узлы, а потребление энергии падает до 30 Вт и менее.
• Off (режим сна). В этом режиме монитор потребляет менее 8 Вт (работает только его микропроцессор). Состояние монитора контролирует драйвер, посылающий соответствующие сигналы через графическую карту, установленную на материнской плате. При нажатии клавиши на клавиатуре или перемещении мыши монитор переходит в обычный режим работы.
Возможности ACPI
Чтобы реализовать ACPI, обязательно соблюдение следующих условий:
• наличие датчиков и «сторожей», поддерживающих ACPI;
• ACPI-совместимая BIOS компьютера,
• поддержка ACPI операционной системой;
• наличие драйверов устройств, поддерживающих ACPI.
Датчики и сторожа
Для того, чтобы отслеживать параметры состояния системы, используются датчики (сенсоры) и «сторожа» (watchdogs). Как известно, датчики измеряют какие-либо физические параметры. К ним относятся: датчики температуры (измеряют температуру центрального процессора или компонентов материнской платы), датчик вентилятора (измеряет скорость вращения вентилятора), датчики напряжения (измеряют значение напряжения).
К сторожам относятся:
• System Initialization Failure. Инициализация основных компонентов системы, таких, как центральный процессор, оперативная память и т.д.;
• Pre-Os Boot Failure. Отслеживание ошибки при загрузке BIOS, когда аппаратное обеспечение ПК уже инициализировано, а ОС еще не загрузилась;
• OS Boot Failure- Отслеживание неполадок при загрузке ОС;
• OS Hang Обнаружение зависаний системы;
• Shutdown Failure. Обнаружение проблем при выключении системы.
Клавиши ACPI
Клавиши, предусмотренные для управления электропитания ПК, называют клавишами ACPI. Так, например, клавиатуры ВТС имеют клавиши; Power off (Выключение). Sleep (Засыпание) и Wake up (Включение).
Режимы ОС по управлению питанием
В современных Windows для управления электропитанием компьютера могут поддерживаться два режима:
• Режим Hibernate (спящий режим). В этом режиме все данные из памяти переносятся на жесткий диск, и выполняется полное выключение ПК. При следующем запуске система восстанавливает работу с тот места, где был выполнен ее останов
• Режим Standby (ждущий режим). В этом режиме останавливается жесткий диск, выключается экран монитора и большинство периферийных устройств, а также снижается энергопотребление процессора. ПК остается во включенном состоянии. Пользовательские данные находятся в оперативной памяти. В настольных ПК обычно не применяют ждущий режим, т.к. он не очень эффективен, поскольку основной вентилятор блока питания не выключается. Данный режим более полезен лишь для пользователей портативных компьютеров.
Управление режимами электропотребления ПК с помощью BIOS
Учитывая, что в различных BIOS ПК имеется собственная конфигурация меню и
разделов, связанных с параметрами электропитания, их достаточно рассмотреть на примере одной из распространенных BIOS. В этом разделе будут рассмотрены параметры управления электропитанием для BIOS от компании AWARD. Следует заметить, что эти параметры для различных версий BIOS даже от одного производителя тоже разные.
Основные пункты меню для управления электропитанием
Power Management.
Позволяет разрешать BIOS снижать энергопотребление компьютера, если его не используют для работы или, наоборот, запрещать подобные действия.
Video Off Option.
Позволяет устанавливать, на какой стадии «засыпания» компьютера переводить монитор в режим пониженного энергопотребления.
Video Off Method.
Устанавливается способ перехода монитора в режим пониженного энергопотребления. Может принимать значения:
Suspend Switch.
Этот параметр разрешает или запрещает переход в режим Suspend (временного останова) с помощью кнопки (тумблера) на системном блоке. Режим Suspend является режимом максимального снижения энергопотребления компьютером.
HDD Power Down.
Устанавливает время, через которое при отсутствии обращения жесткий диск будет выключен или запрещает выключение вообще. Параметр не применим к SCSI-дискам.
Doze Mode.
Время перехода или запрета перехода в первую фазу снижения энергопотребления.
Standby Mode.
Время перехода или запрета перехода во вторую фазу снижения энергопотребления.
Suspend Mode.
Время перехода или запрета перехода в третью стадию снижения энергопотребления.
Раздел РМ Events
В этом разделе указываются прерывания, при обращении к которым компьютер должен «просыпаться», если к устройствам, использующим эти прерывания, есть обращения.
Раздел Power Up Control
Параметры этого раздела определяют виды управления блоком питания и применяются для блоков питания в стандарте АТХ и материнских плат, допускающих подключение к таким блокам питания.
PWR Button < 4 Sees. Управление функциями кнопки (тумблера) Питания на системном блоке ПК.
PWR Up On Modem Act. При установке этого параметра ПК включается после звонка на модем.
Automatic Power Up. Этот параметр определяет расписание включения ПК.
Другие разделы
В следующих нескольких разделах приведены параметры, отслеживая которые BIOS сообщает ОС или устройствам об их выходе за пределы допустимого.
Раздел параметров наблюдения за вентиляторами Fan Monitor:
1. Chassis Fan Speed (xxxxRPM). Контроль скорости вращения дополнительного вентилятора в корпусе компьютера. При выборе значения Ignore скорость вращения этого вентилятора отслеживаться не будет.
2.CPU Fan Speed (xxxxRPM). Контроль скорости вращения вентилятора процессора. При выборе значения Ignore скорость вращения этого вентилятора отслеживаться не будет.
3. Power Fan Speed (xxxxRPM). Контроль скорости вращения вентилятора блока питания. При выборе значения Ignore скорость вращения этого вентилятора отслеживаться не будет.
Раздел параметров наблюдения за температурой Thermal Monitor:
l. CPU Temperature. Температура процессора в градусах Цельсия и Фаренгейта.
2. MB Temperature. Температура материнской платы в градусах Цельсия и Фаренгейта.
Раздел параметров наблюдения за напряжениями питания Voltage Monitor. Здесь отображаются как напряжения питания, подаваемые на материнскую плату источником питания, так и вырабатываемые на материнской плате.