用電用水比"摳門"電腦省電技術(shù)詳解！
現(xiàn)在電腦已經(jīng)成為很多人生活中不可缺少的一部分，而隨著電腦性能的提升，其功耗也在增加。不過現(xiàn)在電腦硬件廠商也有環(huán)保意識(shí)，各種節(jié)能技術(shù)不斷被開發(fā)出來，讓我們可以在不怎么損失性能的同時(shí)還減低功耗。筆者這次就針對(duì)電腦中的部分配件簡(jiǎn)單介紹一下對(duì)應(yīng)的節(jié)能技術(shù)，看看這些配件都有怎樣的省電絕招。
主板節(jié)能：EPU/DES/DrMOS……
CPU節(jié)能：EIST/CnQ
顯卡節(jié)能：Hybrid Power/PowerPlay
存儲(chǔ)節(jié)能：西數(shù)GreenPower
電源節(jié)能：80PLUS
●主板節(jié)能技術(shù)：華碩EPU
作為連接所有配件的平臺(tái)，主板的重要性就不必提了，同時(shí)也因?yàn)樗B接所有的配件，并且將電源的供電轉(zhuǎn)供給其它配件，所以在主板上很容易實(shí)現(xiàn)一些實(shí)用性高的節(jié)能技術(shù)。目前很多廠商都推出了自己的節(jié)能技術(shù)，這里我們只對(duì)一線的華碩/技嘉/微星的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
華碩能量引擎(EPU)：芯片級(jí)能量處理引擎+華碩專利處理器能量數(shù)據(jù)庫(kù)。它的英文全稱是EPU（Energy Processing Unit），實(shí)際上是一個(gè)獨(dú)立的電源管理芯片，它能根據(jù)CPU的工作負(fù)載自動(dòng)調(diào)整CPU電壓和CPU供電相數(shù)，低負(fù)載的時(shí)候是減少供電相數(shù)，高負(fù)荷時(shí)增加，在不需要高性能時(shí)可以節(jié)省不少能量。
EPU是一款實(shí)時(shí)監(jiān)控電源管理微處理芯片，通過對(duì)CPU電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)， EPU實(shí)現(xiàn)了當(dāng)你的計(jì)算機(jī)運(yùn)行需求較低的應(yīng)用程序時(shí)，進(jìn)行CPU功耗的節(jié)?。—?dú)特的EPU的CPU校正技術(shù)，能根據(jù)不同的CPU型號(hào)從數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇非常好的的設(shè)置，（華碩EPU技術(shù)可以針對(duì)目前市場(chǎng)上所有Intel CPU進(jìn)行最優(yōu)的電源管理。）配合上ASUS AI Gear3技術(shù)即可依照不同情況，來自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)性能。
現(xiàn)在最新的EPU 6引擎，原有EPU基礎(chǔ)上，把用戶的整個(gè)PC平臺(tái)更加細(xì)化的管理起來，CPU、 顯卡、內(nèi)存、芯片組、硬盤、以及風(fēng)扇都能通過EPU 6引擎得到一個(gè)合理的效能解決方案，這相比最初的只針對(duì)CPU進(jìn)行效能分配無疑又是一個(gè)巨大的飛躍，就拿硬盤來說，當(dāng)無資料讀取時(shí)EPU能為其減少10%的能耗，在為用戶節(jié)約大筆的電費(fèi)開支的同時(shí)，又能極大減少硬盤運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音。合理的能效分配加上環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，EPU 6引擎并沒有以犧牲主板運(yùn)行性能為代價(jià)來換取主板能耗控制，而是通過更智能的控制實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
●主板節(jié)能技術(shù)：技嘉DES
技嘉的DES技術(shù)建立在硬件與軟件的整合上。最核心的硬件部分是特殊PWM芯片。技嘉使用的PWM芯片是Intersil ISL6327，這顆PWM是原生6相電源，技嘉把每一相利用并聯(lián)的方式做成兩相，不是從PWM端一相變成兩相，而是讓MOSFET關(guān)開頻率加倍，而且并聯(lián)會(huì)讓電阻減半增加效率。PWM實(shí)體本身是從2相切到6相，并聯(lián)之后DES切換相數(shù)時(shí)一定是偶數(shù)，最低4相、最高12相，中間有4、6、8、10、12共五段。
模擬PWM芯片里推出當(dāng)下的耗電量
一般PWM芯片的相數(shù)是固定的，Intelsil ISL6327比較特別，它可關(guān)閉部分相數(shù)，所以只要主板用上這顆PWM，布線正確的話，立即就有技嘉DES “硬件”部分的功能。但DES并非只有硬件而已，真正難做的是它的軟件，技嘉從一顆模擬PWM芯片里推出當(dāng)下的耗電量，并以此來切換相數(shù)。其實(shí)技嘉之前的板子也有用這顆PWM芯片，只是沒有軟件去開啟這項(xiàng)功能。
DES的初始狀態(tài)是關(guān)閉狀態(tài)，開啟后主板上的電源燈就可以切換了
在軟件的屏幕上可以進(jìn)行切換，顯示兩種節(jié)能模式
PWM控制MOSFET的開關(guān)頻率來達(dá)到想要的電壓和電流，但怎么知道有沒有輸出正確值？Intelsil ISL6327是模擬式的PWM，PWM本身并不知道最后的數(shù)值是多少，但知道太大或是太小，并調(diào)整MOSFET開關(guān)時(shí)間來補(bǔ)償，技嘉則是把PWM這補(bǔ)償?shù)倪^程，反推回當(dāng)下的電流值，乘上電壓算出耗電量，并呈現(xiàn)在軟件上，
●主板節(jié)能技術(shù)：微星DrMOS+APS
DrMOS超頻節(jié)能芯片——用戶自己可以調(diào)節(jié)供電
微星的“DrMOS”，結(jié)合了Driver IC、Top MOS和BoTtom MOS組件于一身，除了具有體積小巧的優(yōu)點(diǎn)之外，還有GreenPower（節(jié)能）、RapidBoost（高效能超頻）、XpressCool（酷冷）等三大特色。
DrMos技術(shù)，是一款常見于服務(wù)器主板的MOS技術(shù)，它將高壓MOS和低壓MOS以及MOS開關(guān)控制芯片整合在一顆MOS芯片中，原本的分列式Mos系統(tǒng)高溫低效的缺點(diǎn)將不復(fù)存在，DrMos會(huì)在比分列式Mos系統(tǒng)平均低16攝氏度的溫度的同時(shí)還高出相當(dāng)程度的效能。
DrMOS搭配可以自動(dòng)調(diào)節(jié)供電相數(shù)的APS功能，也可以實(shí)現(xiàn)省電，降低功耗。
作為芯片級(jí)的巨頭，Intel很早就擁有節(jié)能技術(shù)，不過最早是基于筆記本CPU的SpeedStep省電技術(shù)，沒有將其應(yīng)用在桌面平臺(tái)，反而讓AMD大出風(fēng)頭。后來終于將其引入臺(tái)式機(jī)平臺(tái)，在功耗方面的表現(xiàn)也重新蓋過了AMD。
●Intel C1E Enhanced Halt State（增強(qiáng)型深度休眠技術(shù)）
C1E Enhanced Halt State取代了傳統(tǒng)x86處理器中常用的C1 Halt State。C1 Halt State和C1 Enhaned Halt Stat都是由操作系統(tǒng)發(fā)出的HLT命令觸發(fā)，然后處理器就會(huì)進(jìn)入到低功耗的掛起狀態(tài)（Halt State）。老的C1 Halt State只是讓處理器在相關(guān)時(shí)鐘周期內(nèi)出于掛起狀態(tài)，而C1 Enhanced Halt State則會(huì)通過調(diào)節(jié)倍頻來逐級(jí)的降低處理器的主頻，以及同時(shí)降低電壓來降低功耗、節(jié)約能源。
●Enhanced Intel SpeedStep Technology（增強(qiáng)型電源管理技術(shù)）
即便是超頻后，節(jié)能技術(shù)也能生效，自動(dòng)降低頻率和電壓
SpeedStep是一個(gè)根據(jù)處理器負(fù)載來調(diào)節(jié)主頻和電壓的模塊，不過它的觸發(fā)機(jī)制同C1E Halt State是不同的。C1E Enhanced Halt State通過操作系統(tǒng)的HLT指令觸發(fā)，而EIST須要主板、BIOS、操作系統(tǒng)的全面支持，操作系統(tǒng)通過ACPI進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。SpeedStep提供了更多的CPU頻率和電壓調(diào)節(jié)級(jí)別，因此可以比C1E Enhanced Halt State更加精確的調(diào)節(jié)處理器的狀態(tài)。
AMD比Intel更早把筆記本電腦CPU的節(jié)能技術(shù)引入臺(tái)式機(jī)平臺(tái)，可以在CPU空閑或低負(fù)載自動(dòng)降壓降頻，從而讓CPU功耗降低50%甚至更多。
●AMD Cool‘n’Quiet（涼又靜）
CnQ是Cool''n''Quiet的簡(jiǎn)稱，跟AMD移動(dòng)平臺(tái)CPU的PowerNow!和Intel的SpeedStep及功能近似，這是AMD用于桌面處理器的一項(xiàng)節(jié)能降耗的新技術(shù)。其作用是在CPU閑置時(shí)降低頻率和電壓，以減少發(fā)熱量和能耗；在CPU高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)提高頻率和電壓，確保任務(wù)運(yùn)算的順利完成。CnQ的這種CPU能耗的調(diào)節(jié)功能可以事先通過相關(guān)的CnQ管理工具預(yù)置并隨時(shí)調(diào)整。在目前CPU發(fā)熱量和能耗都大幅提升的前提下，CnQ顯得非常實(shí)用，能確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
CnQ必須在BIOS中開啟
XP系統(tǒng)下必須將電腦運(yùn)行模式改為節(jié)能
Cool‘n’Quiet需要處理器硬件、驅(qū)動(dòng)程序和主板BIOS三方面的支持，AMD目前的所有CPU產(chǎn)品都支持該項(xiàng)技術(shù)，BIOS中開啟Cool‘n’Quiet選項(xiàng)，配合VISTA/WIN7系統(tǒng)默認(rèn)情況下即可支持Cool‘n’Quiet功能，XP系統(tǒng)中安裝最新的CPU驅(qū)動(dòng)也可以感受到Cool‘n’Quiet帶來的“低溫體驗(yàn)”。憑借這項(xiàng)技術(shù)，AMD CPU在功耗方面表現(xiàn)也不錯(cuò)。
●顯卡節(jié)能：NVIDIA Hybrid Power
隨著GPU性能的發(fā)展，其功耗也越來越大，很多高性能的顯卡幾乎是整套系統(tǒng)里最耗電的配件。這也促使NVIDIA和ATI開發(fā)了一些顯卡節(jié)能技術(shù)，不過遺憾的是，這些技術(shù)應(yīng)用有限，甚至在新型號(hào)上不提供支持。只能靠更先進(jìn)的工藝來降低顯卡的功耗，在介紹這些技術(shù)的同時(shí)也希望廠商能夠繼續(xù)開發(fā)，讓這些節(jié)能技術(shù)能夠發(fā)揮作用。
NVIDIA Hybrid Power——徹底關(guān)閉獨(dú)立顯卡
以往的任何一款芯片組，都無法關(guān)閉顯卡的電源，顯卡只要開機(jī)就需要消耗電能，即便它無所事事。而NVIDIA在新一代芯片組中透過SM總線發(fā)送指令，讓特定的顯卡在接受指令后可以關(guān)閉供電?？?，出于深度休眠狀態(tài)；當(dāng)然顯卡也可以重新接受指令，重新啟動(dòng)返回正常模式：
Hybrid Power技術(shù)既需要芯片組/主板支持，還需要顯卡支持，由于這項(xiàng)嶄新的技術(shù)對(duì)于供電部分要求很高，只有NVIDIA公版的部分顯卡和主板才能支持。這也是這一技術(shù)未能普及的原因之一。
關(guān)閉獨(dú)立顯卡實(shí)現(xiàn)了，但喚醒獨(dú)立顯卡后不能讓它閑著，NVIDIA的做法是讓獨(dú)立顯卡負(fù)責(zé)3D渲染，但不直接輸出圖像，而是透過PCI-E總線將其轉(zhuǎn)交給集成顯卡，由集成顯卡負(fù)責(zé)圖像輸出。那么在這樣的工作模式下，無疑可以最大效率的運(yùn)用。
●Hybrid Power擁有三種工作模式：
系統(tǒng)托盤區(qū)輕點(diǎn)鼠標(biāo)，就能在三種模式間隨意切換
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Save Power（節(jié)能）：徹底關(guān)閉獨(dú)立顯卡，集成顯卡單獨(dú)運(yùn)行
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Boost Performance（高性能）：獨(dú)立顯卡負(fù)責(zé)圖形渲染，集成顯卡負(fù)責(zé)圖像輸出
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Additional Displays（多頭輸出）：集成顯卡和獨(dú)立顯卡各自單獨(dú)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)四頭輸出；
不過HybridPower技術(shù)存在嚴(yán)重的局限性，對(duì)配件限制太多，現(xiàn)在NVIDIA更是宣布放棄主流芯片組業(yè)務(wù)，這樣的節(jié)能技術(shù)可能只有回憶了。
●顯卡節(jié)能：AMD PowerPlay
不管CPU還是GPU，其實(shí)芯片級(jí)節(jié)能技術(shù)的原理其實(shí)都差不多，主要方式有：降低頻率、降低芯片電壓、動(dòng)態(tài)關(guān)閉閑置的功能模塊、使部分晶體管處在深度休眠狀態(tài)等。而AMD的PowerPlay就是通過調(diào)節(jié)電壓及頻率來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的。
AMD PowerPlay
PowerPlay可以用動(dòng)態(tài)方式調(diào)節(jié)電壓及頻率，同時(shí)可以根據(jù)游戲用戶使用電腦的情況，即可動(dòng)態(tài)調(diào)校核心頻率頻率及電壓。當(dāng)系統(tǒng)處于閑置狀態(tài)時(shí)，顯示核心頻率及電壓就會(huì)降低，達(dá)到降低功耗，減小發(fā)熱的目的，十分實(shí)用。
遺憾的是只有HD3000系列的產(chǎn)品才能完美支持這一技術(shù)，主流的HD4000在使用這一技術(shù)時(shí)基本沒什么效果，而AMD官網(wǎng)上針對(duì)這一技術(shù)也只有HD3000系列支持。
雖然沒有能夠廣泛使用的節(jié)能技術(shù)，但是新的40nm工藝同樣可以幫助降低顯卡的功耗，AMD新一代的HD5000系列在功耗方面的表現(xiàn)非常好，主要就是靠新工藝的幫忙。
●硬盤節(jié)能：西部數(shù)據(jù)GreenPower
硬盤的節(jié)能原理本質(zhì)上和前面介紹的差不多，也是根據(jù)工作需要而自動(dòng)調(diào)整諸如轉(zhuǎn)數(shù)，活動(dòng)磁頭等以達(dá)到節(jié)能的目的，下面我們就以西數(shù)的GP系列為例來看一下。
西部數(shù)據(jù)的GreenPower系列硬盤采用了三項(xiàng)特殊的技術(shù)：電源管理方面的IntelliPower技術(shù)為兼顧良好的節(jié)能和穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)，能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)速度、轉(zhuǎn)換速率及緩存容量間達(dá)到很好的平衡；磁頭尋道方面的IntelliSeek技術(shù)能夠計(jì)算更佳的尋道速度，降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的能源損耗、噪音及震動(dòng)；磁頭停放模式方面的IntelliPark技術(shù)應(yīng)用了WD獨(dú)特的Ramp load技術(shù)，通過在閑置時(shí)自動(dòng)卸載磁頭以減低氣動(dòng)阻力，從而帶來較低的能源損耗。磁頭的讀寫是按照一定組合模式進(jìn)行的，因此優(yōu)化磁頭的運(yùn)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的關(guān)鍵。
WD GreenPower系列硬盤在節(jié)能的同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了更低的發(fā)熱量和更加安靜的運(yùn)轉(zhuǎn)。無論是調(diào)整轉(zhuǎn)速，還是在閑置時(shí)卸載磁頭，抑或是計(jì)算更佳的尋道速度，這些都減少了不必要的機(jī)械動(dòng)作，大大減少了硬盤運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪音和熱量。
在實(shí)際應(yīng)用中，硬盤的功耗是不可忽視的因素之一，尤其是在存儲(chǔ)較為集中的場(chǎng)合。一般來說，一塊硬盤的功耗約為13.5瓦特左右，大致相當(dāng)于目前的酷睿等處理器功率的1/4。這已經(jīng)不是一個(gè)可以忽略的數(shù)目。如果用戶搭建了磁盤陣列，硬盤的功耗也會(huì)提升。在存儲(chǔ)應(yīng)用更為集中的場(chǎng)合，比如數(shù)據(jù)中心，硬盤的功耗更是一個(gè)不容忽視的問題。
做一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算，在一個(gè)擁有5000塊硬盤的數(shù)據(jù)中心，如果采用一般的硬盤，每年硬盤的能源消耗量為13.5瓦特×24小時(shí)×365天×5000塊，總能源消耗為591300千瓦時(shí)。而應(yīng)用WD的GreenPower系列硬盤，以每塊硬盤節(jié)省4瓦特功率計(jì)算，一年內(nèi)將節(jié)省175200千瓦時(shí)的電能，而每塊應(yīng)用中的GreenPower系列硬盤約能節(jié)省約35千瓦時(shí)的電能。通過節(jié)省電能，每塊WD GreenPower系列硬盤間接減少的二氧化碳排放量為60.5千克，相當(dāng)于一輛轎車運(yùn)行14天的二氧化碳排放量。
●電源節(jié)能：80PLUS標(biāo)準(zhǔn)
除了前面介紹的配件，電腦的動(dòng)力源泉——電源，其實(shí)早就開始進(jìn)入節(jié)能技術(shù)的研究。先有能源之星認(rèn)證，現(xiàn)在更是到嚴(yán)格的80PLUS階段。
80 PLUS計(jì)劃是由美國(guó)Ecos Consulting負(fù)責(zé)執(zhí)行的一項(xiàng)全國(guó)性節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)項(xiàng)目，旨于鼓勵(lì)制造商針對(duì)需高效電力供應(yīng)的桌上型計(jì)算機(jī)與服務(wù)器，整合內(nèi)部電源，使其在20%~100%等負(fù)載條件下皆能發(fā)揮至少80%以上的使用效能，減少不必要的成本消耗。且經(jīng)銷商或廠凡購(gòu)買通過80 PLUS計(jì)劃認(rèn)證產(chǎn)品的，皆可獲得由政府直接回饋5元美金之補(bǔ)助。
80PLUS共分為4個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)都更加嚴(yán)格，級(jí)別越高，電源轉(zhuǎn)換效率更高，通過最高階的80PLUS GOLD認(rèn)證電源，在50%負(fù)載下，轉(zhuǎn)換效率必須達(dá)到90%。
通過80 PLUS認(rèn)證的電源與普通電源相比，顯而易見，由80PLUS標(biāo)準(zhǔn)本身來看，轉(zhuǎn)換效率高是標(biāo)準(zhǔn)本身的硬性要求，在20%、50% 與100%等負(fù)載點(diǎn)下皆能發(fā)揮至少80%以上的轉(zhuǎn)換效率。由此所帶來的另外一個(gè)明顯好處就是節(jié)約能源，因?yàn)檗D(zhuǎn)換效率高，所以在同樣的能耗下電源可以提供更多的可使用直流電。
可能你會(huì)覺得這些技術(shù)也節(jié)省不了多少能源，但是積少成多，如果每臺(tái)電腦能節(jié)省一點(diǎn)電能，總數(shù)是非?？捎^的，同時(shí)帶來的也是更少的碳排放，為保護(hù)地球貢獻(xiàn)一份力量。而隨著節(jié)能的觀念深入人心，以后也必將會(huì)有更多更好的節(jié)能技術(shù)推出?！?
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