绿色环保非空谈!电脑节能技术全解读
近年来,因能源危机以及气候变暖的原因,给地球母亲造成了不小的影响。我们平常使用的电脑虽然貌不惊人,但是算下数量总和,加在一起的电力消耗也是相当惊人,若能减少功耗,岂不是地球之幸事。各大IT厂商也与时俱进,新产品的推陈出新往往是以社会环境保护或是节能为出发点设计制造。占据"省电、节能、环保"这块重要的市场。
电脑自80年代进入家庭以来,悄然间改变了我们的生活。我们可以一天不说话,不吃饭,但是不能不上网。事实上,现在电脑已成为了不少人的赖以生存的东西。而在享受电脑带给我们快乐的同时,我们想过它也在改变地球母亲吗?细数电脑配件,CPU、主板、内存、显卡、硬盘、电源还有脸面——显示器,哪一样产品不是需要电能来驱动的。我们在每刻使用电脑的同时,它们也在消耗着电能,并放出热量,噪音等副产物。影响着地球母亲的正常运转。
好在现在厂商的节能意识有所提高,各种节能产品推陈出新,也许一个配件节省的10w甚至更少很渺小,但积少成多,各个电脑配件加在一起,众多电脑加在一起,节省的就是上百万甚至更多的电能!
本文就为大家详细介绍各大主要电脑配件的节能省电技术,通过开启这些鲜为人知的“隐藏功能”,就可以让您的电脑减低数十瓦甚至上百瓦的电力,在节约电费的同时还可以降低发热和风扇所产生的噪音,何乐而不为呢?
第一次让大家意识到节能省电重要性的,是AMD,从K8开始,AMD将笔记本电脑CPU常用的省电技术移植到了桌面平台,可以在CPU空闲或低负载自动降压降频,从而让CPU功耗降低50%甚至更多。
● AMD Cool‘n’Quiet(凉又静)
CnQ是Cool''n''Quiet的简称,跟AMD移动平台CPU的PowerNow!和Intel的SpeedStep及功能近似,这是AMD用于桌面处理器的一项节能降耗的新技术。其作用是在CPU闲置时降低频率和电压,以减少发热量和能耗;在CPU高负荷运行时提高频率和电压,确保任务运算的顺利完成。CnQ的这种CPU能耗的调节功能可以事先通过相关的CnQ管理工具预置并随时调整。在目前CPU发热量和能耗都大幅提升的前提下,CnQ显得非常实用,能确保系统的稳定性和安全性。
Cool‘n’Quiet的使用价值更多是体现在高频率的Athlon 64 X2和Phenom身上,单比较最高功耗,Athlon 64和Athlon 64 FX比Prescott核心的Pentium 4只是稍好一些,但Cool‘n’Quiet技术却让二者出现质的差异:Cool’n’Quiet允许各款Athlon 64和Athlon 64 FX最低运行在1GHz,1.1V电压的状态下,性能大概与Athlon XP 1500+相当,完全可满足正常办公和娱乐的需要,而此时它的功耗仅有22W。在实际使用中,办公处理、多媒体娱乐、网络浏览等日常应用总是占据大部分,籍由Cool‘n’Quiet 技术,Athlon 64和Athlon 64 FX可长时间工作在低耗电环境下。比较保守的估计,它的平均功耗会在40至60W左右,对散热系统不会造成任何负担,风扇也可低噪音运行,称之为Cool‘n’Quiet的确颇为贴切。

XP系统下必须将电脑运行模式改为节能,Vista则会自动判定节能模式
Cool‘n’Quiet需要处理器硬件、驱动程序和主板BIOS三方面的支持,AMD目前的所有CPU产品都支持该项技术,BIOS中开启Cool‘n’Quiet选项,配合最新的VISTA系统默认情况下即可支持Cool‘n’Quiet功能,XP系统中需要安装最新的CPU驱动也可以感受到Cool‘n’Quiet带来的“低温体验”。凭借这项技术,AMD CPU即使在工艺落后INTEL的情况下,功耗问题上也不是很吃亏,照样可以生产出低功耗CPU。
平心而论IT巨头Intel的节能技术要更胜一筹,而且Intel很早就拥有基于笔记本CPU的SpeedStep省电技术,但Intel却没有将其应用在桌面平台,反而让K8大出风头。经历了P4/PD系列的惨败之后,全新架构的酷睿2大放异彩,不仅性能强劲,功耗保持在较低水平,而且深度节能技术更是让AMD相形见拙!
● Intel TM2 Thermal Throttling(第二代过热保护技术)
TM2 Thermal Throttling是一个过热保护技术,以前推出的Pentium 4处理器中就内置了温度监控功能TM1(Thermal Monitoring 1),当处理器过热时,处理器的主频会降低到一个设定值(通常是一半),此时处理器的功耗也会降低一半,从而降低处理器温度达到保护处理器安全的目的。 TM1只进行处理器主频的调整,而TM2还进行外频、处理器电压的调整。
● Intel C1E Enhanced Halt State(增强型深度休眠技术)
C1E Enhanced Halt State取代了传统x86处理器中常用的C1 Halt State。C1 Halt State和C1 Enhaned Halt Stat都是由操作系统发出的HLT命令触发,然后处理器就会进入到低功耗的挂起状态(Halt State)。老的C1 Halt State只是让处理器在相关时钟周期内出于挂起状态,而C1 Enhanced Halt State则会通过调节倍频来逐级的降低处理器的主频,以及同时降低电压来降低功耗、节约能源。
● Enhanced Intel SpeedStep Technology(增强型电源管理技术)

即便是超频后,节能技术也能生效,自动降低频率和电压
SpeedStep是一个根据处理器负载来调节主频和电压的模块,不过它的触发机制同C1E Halt State是不同的。C1E Enhanced Halt State通过操作系统的HLT指令触发,而EIST须要主板、BIOS、操作系统的全面支持,操作系统通过ACPI进行调节控制。SpeedStep提供了更多的CPU频率和电压调节级别,因此可以比C1E Enhanced Halt State更加精确的调节处理器的状态。
显卡芯片巨头NVIDIA,在这几年的显卡性能战中占尽优势,推出的优异显卡性能多数比不上,但客观上讲,性能高的显卡功耗也高,这是不可否认的现实。NVIDIA也意识到了这个问题,推出了自己的节能技术——Hybrid Power。
● NVIDIA Hybrid Power——彻底关闭独立显卡
以往的任何一款芯片组,都无法关闭显卡的电源,显卡只要开机就需要消耗电能,即便它无所事事。而NVIDIA在新一代芯片组中透过SM总线发送指令,让特定的显卡在接受指令后可以关闭供电模快,出于深度休眠状态;当然显卡也可以重新接受指令,重新启动返回正常模式:
所以,Hybrid Power技术既需要芯片组/主板支持,还需要显卡支持,由于这项崭新的技术对于供电部分要求很高,因此目前只有NVIDIA公版的9800GX2和9800GTX才能支持,主板方面暂时只有NVIDIA公版780a SLI和ASUS M3N-HT Deluxe支持,其它主板理论上可以支持,但目前可能还存在一些问题。
关闭独立显卡实现了,但唤醒独立显卡后不能让它闲着,NVIDIA的做法是让独立显卡负责3D渲染,但不直接输出图像,而是透过PCI-E总线将其转交给集成显卡,由集成显卡负责图像输出。那么在这样的工作模式下,无疑可以最大效率的运用。
● Hybrid Power拥有三种工作模式:

系统托盘区轻点鼠标,就能在三种模式间随意切换
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Save Power(节能):彻底关闭独立显卡,集成显卡单独运行
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Boost Performance(高性能):独立显卡负责图形渲染,集成显卡负责图像输出
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Additional Displays(多头输出):集成显卡和独立显卡各自单独运行,实现四头输出;
● Hybrid Power的省电效果:
可以看出,HybridPower技术通过整合芯片组与独立显卡的配合,从而实现在2D模式下彻底关闭显卡,这样就避免了让高端显卡平白无故的消耗30-60W的功耗,省电效果立竿见影!
不过HybridPower技术存在局限性,必须使用NVIDIA的7系列芯片组,搭配自家9800GTX/GTX280/260显卡才能启用,其他芯片组或者其他显卡都无法支持,因此该技术还不够普及。真正有关显卡的节能技术,其实还是和CPU类似,通过降压降频的方法来实现,下面就来详细介绍。
独立显卡的节能技术,还是由AMD最先实现,AMD收购ATI后将Mobility Radeon移动图形芯片中特有的“PowerPlay技术”移植到了桌面GPU当中,从HD3000系列开始AMD全线显卡都能够支持PowerPlay技术。
● AMD PowerPlay
PowerPlay可以用动态方式调节电压及频率,同时可以根据游戏用户使用电脑的情况,即可动态调校核心频率频率及电压。当系统处于闲置状态时,显示核心频率及电压就会降低,达到降低功耗,减小发热的目的,十分实用。
伴随RV770的诞生,如今桌面版“PowerPlay”也发展到了第二代,AMD给了它一个新的名字“Power on Demand”,在老一代的基础上做出了三点加强:
最大程度关闭核心闲置单元
根据GPU占用率动态控制电压和频率
显存智能调频
这些并不是“Power on Demand”所带来的全新特性,而是显卡在节能降耗上会更为智能。节能不但能减小用户的电费开销,还能降低显卡发热,无论是对于显卡降温还是风扇降噪都有帮助。
遗憾的是目前的HD4000系列PowerPlay功能还不够完善,待机模式下的功耗表现还不如上代的HD3000系列,我们期待AMD放出新的BIOS和驱动来加以改善,相信第二代技能技术将更加完美!
PowerPlay在待机模式下的节能效果的确让人眼前一亮,NVIDIA虽然拥有能将显卡功耗彻底将为零的HybridPower技术,但局限性太大。为了进一步控制功耗,NVIDIA在新一代GTX200核心中加入了类似于PowerPlay的节能省电技术,而且表现比对手更为抢眼!
● GTX200加入芯片级节能技术,待机功耗仅25W!
新一代GTX200系列显卡自然能够支持Hybrid Power节能技术,除此之外,NVIDIA还在芯片设计之初就考虑到了节能的需要,加入了类似于PowerPlay的笔记本显卡节能技术,大幅降低了显卡在中低负载模式下的功耗。
不管CPU还是GPU,芯片级节能技术的原理其实都差不多,主要方式有:降低频率、降低芯片电压、动态关闭闲置的功能模块、使部分晶体管处在深度休眠状态等。
和AMD的PowerPlay技术相比,NVIDIA GTX200的节能技术更加智能,它并不存在固定的2D/3D频率,而是由GPU根据3D负载自行判定,频率可以在较大的范围内无极变速,即便是在3D模式下也能关闭部分模块,从而做到物尽其用,将浪费减至最低。
通过NVIDIA官方公布的数据来看,8800Ultra的待机功耗高达60W,而GTX280待机功耗只有25W,甚至比中端主流9600GT/8600GTS的待机功耗还要低!要知道GTX200是一颗拥有14亿晶体管的怪兽核心,其功耗控制如此完美,令人叹为观止!
● GTX280显卡在四种典型工作模式下的功耗:
- Hybrid Power模式:0W
- 2D/待机模式:25W
- 高清硬解码模式:35W
- 3D游戏模式:236W(TDP,峰值)
当然,GTX280显卡的TDP还是非常恐怖的,比225W的HD2900XT还要高,不过考虑到GTX280极其强悍的性能,为此付出236W的代价也是值得的。NVIDIA表示,虽然GTX280的设计功耗再创新高,但显卡的每瓦性能也超过了所有前辈,达到了预期的效果。

通过实际测试我们可以看出,虽然GTX280在满负载时的功率很恐怖,但待机时的功率竟然同9800GTX和HD3870X2(支持PowerPlay)差不多,而GTX260的功率表现则更加完美。这对于一颗拥有14亿晶体管的怪兽核心来说,实在是难能可贵,这也充分证明的NVIDIA的芯片节能技术足以叫板AMD方面引以为豪的PowerPlay!
但是,NVIDIA所提供的节能技术都太高端了,HybridPower只支持9800GTX以上级别的显卡,而芯片节能仅限GTX280/260,NVIDIA的这些先进技术什么时候才能走进寻常百姓家呢?
在CPU显卡上各种节能技术风行的今天,系统的基石——主板当然也不甘人后,三大主板厂商不约而同地推出了自己特色节能技术的主板。
● 技嘉DES
近年来热炒固态电容概念的技嘉,在大力推广之后使得用户认为,固态电容是主板用料关键,未定的唯一因素。虽然固态电容并非是主板唯一的关键。但整张主板插满固态电容看起来就是爽,随着各家都模仿做出全固态的主板时,技嘉则往前一步,推出主板DES省电技术!那么它是如何让主板如何省电呢?
PWM芯片并联变12相
技嘉的DES技术中,技嘉的DES技术建立在硬件与软件的整合上。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,这颗PWM是原生6相电源,技嘉把每一相利用并联的方式做成两相,不是从PWM端一相变成两相,而是让MOSFET关开频率加倍,而且并联会让电阻减半增加效率。PWM实体本身是从2相切到6相,并联之后DES切换相数时一定是偶数,最低4相、最高12相,中间有4、6、8、10、12共五段。
作为主板行业中不可忽视的力量——技嘉,在今年初就推出了智能节能技术DES(Dynamic Energy Saver),为地球的节能工作做出一份贡献。而现在,本月12日,技嘉再进一步,推出了DES的加强版(DES Advanced),根据官方的数据,DES Advanced具备以下4大功能:
●在节能和系统性能方面优化算法结构,节能超频两不误
●在关闭DES管理软件的时候也能使处理器功耗最小化
●在关闭DES管理软件或从任务栏移除后依然能够节能
●在超频或调高电压的时候依然实现节能状态转换
据技嘉官方透露,技嘉P45主板遵循Intel的Voltage Regulator Module(VRM)11.1电压调节模组规范,使得技嘉P45主板针对Intel 45nm制造的CPU在超频方面有更大的提升潜力,还针对CPU供电部分做出优化,允许其于CPU在低负载状态下关闭一些供电相位数来达到节能的目的,同时具备消耗电流计算功能。技嘉对其进行研究后,在主板设计中加入外部线路将其联系起来,即可通过PWM调节单元芯片对处理器耗电量做出先期计算,随后将计算出的相位数指令传到处理器供电模组,以获取非常好的值的电力供应。
符合Intel新型VRM 11.1电压调节模组规范的Intersil ISL6336 PWM IC
此前技嘉在DES主板上使用了符合VRM 11.1的Intersil ISL6327 PWM IC调节来实现五段相位切换,而此次发布的拥有DES Advanced技术的Intersil ISL6336 PWM IC,可以达到硬件六段相位转换,最终达到节能的目的。
其次主板还可以对处理器核心电压的控制,我们知道处理器工作在不同的工作频率下,只要能够稳定工作,核心电压更低就可以达到更加节能的效果,原理上类似于减压超频。技嘉科技在考虑到这个因素后,通过它可以让功耗控制的更低(Dynamic(CPU)Voltage动态电压控制功能)。而且它是一组处理器三段式的V-Core核心电压调节机制,它可以提供三段的核心电压调节,并按照处理器的负载,对处理器进行电压改动,以达至非常好的的省电效果。
华硕能量引擎(EPU):独家芯片级能量处理引擎+华硕专利处理器能量数据库。它的英文全称是EPU(Energy Processing Unit),实际上是藏在处理器接口下的独立电源管理芯片,它的作用是根据CPU的工作何载自动调整CPU电压和CPU供电相数,低负载的时候是四相供电,高负荷时八相供电,能减少电流损耗。
EPU是一款实时监控电源管理微处理芯片,通过对CPU电压进行实时监测, EPU实现了当你的计算机运行需求较低的应用程序时,进行CPU功耗的节省!独特的EPU的CPU校正技术,能根据不同的CPU型号从数据库中选择非常好的的设置,(华硕EPU技术可以针对目前市场上所有Intel CPU进行最优的电源管理。)配合上ASUS AI Gear3技术即可依照不同情况,来自动调整系统性能。
同时在原有EPU基础上,EPU 6引擎把用户的整个PC平台更加细化的管理起来,CPU、 显卡、内存、芯片组、硬盘、以及风扇都能通过EPU 6引擎得到一个合理的效能解决方案,这相比最初的只针对CPU进行效能分配无疑又是一个巨大的飞跃,就拿硬盘来说,当无资料读取时EPU能为其减少10%的能耗,在为用户节约大笔的电费开支的同时,又能极大减少硬盘运转时的噪音。合理的能效分配加上环保的设计理念,EPU 6引擎并没有以牺牲主板运行性能为代价来换取主板能耗控制。
● DrMOS超频节能芯片——用户自己可以调节供电
今年 一线厂商都不约而同的推出了面向节能的新技术,包括华硕的EPU和技嘉的DES等等,微星也是在最近新推出的P45主板上采用了全新的“DrMOS超频节能芯片”,结合了Driver IC、Top MOS和BoTtom MOS组件于一身,除了具有体积小巧的优点之外,还有GreenPower(节能)、RapidBoost(高效能超频)、XpressCool(酷冷)等三大特色。
DrMos技术,来自台北的技术经理向我们详细介绍了DrMos技术:这是一款常见于服务器主板的MOS技术,它将高压MOS和低压MOS以及MOS开关控制芯片整合在一颗MOS芯片中,原本的分列式Mos系统高温低效的缺点将不复存在,DrMos会在比分列式Mos系统平均低16摄氏度的温度的同时还高出相当程度的效能。

两家一线主板现场测试对比,采用DrMOS技术主板更减少发热量

除此之外,微星此次展示的P45主板上,还展示了5相供电的LED灯,通过板载的灯展示,用户可以自己控制供电相数,最低可以采用2相供电使用。
在CPU板卡都渗入节能技术的时代,作为电脑中少见的采用机械结构的硬盘,也适时推出了自己的特有的节能技术。不过由于技术原因,并非所有硬盘厂商都有该项技术,目前仅有西部数据一家提供节能技术。
西部数据的GreenPower系列硬盘采用了三项特殊的技术:电源管理方面的IntelliPower技术为兼顾良好的节能和稳定运转而设计,能够在运转速度、转换速率及缓存容量间达到很好的平衡;磁头寻道方面的IntelliSeek技术能够计算更佳的寻道速度,降低运转时的能源损耗、噪音及震动;磁头停放模式方面的IntelliPark技术应用了WD独特的Ramp load技术,通过在闲置时自动卸载磁头以减低气动阻力,从而带来较低的能源损耗。磁头的读写是按照一定组合模式进行的,因此优化磁头的运动是实现节能的关键。
WD GreenPower系列硬盘在节能的同时还实现了更低的发热量和更加安静的运转。无论是调整转速,还是在闲置时卸载磁头,抑或是计算更佳的寻道速度,这些都减少了不必要的机械动作,大大减少了硬盘运转时产生的噪音和热量。
在实际应用中,硬盘的功耗是不可忽视的因素之一,尤其是在存储较为集中的场合。一般来说,一块硬盘的功耗约为13.5瓦特左右,大致相当于目前的酷睿等处理器功率的1/4。这已经不是一个可以忽略的数目。如果用户对数据的安全性要求较高,搭建了4块盘的RAID 5阵列,硬盘的功耗则相当于处理器的功耗。在存储应用更为集中的场合,比如数据中心,硬盘的功耗更是一个不容忽视的问题。
做一个简单的计算,在一个拥有5000块硬盘的数据中心,如果采用一般的硬盘,每年硬盘的能源消耗量为13.5瓦特×24小时×365天×5000块,总能源消耗为591300千瓦时。而应用WD的GreenPower系列硬盘,以每块硬盘节省4瓦特功率计算,一年内将节省175200千瓦时的电能,而每块应用中的GreenPower系列硬盘约能节省约35千瓦时的电能。通过节省电能,每块WD GreenPower系列硬盘间接减少的二氧化碳排放量为60.5千克,相当于一辆轿车运行14天的二氧化碳排放量。
电脑中的三大件目前都具备了节能技术,那么与我们每天亲密接触的外设呢,有没有节能技术呢?答案是有的。电脑的动力源泉,电源,其实早就开始进入节能技术的研究。先有能源之星认证,现在更是到严格的80PLUS阶段。
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80PLUS共分为4个等级,每个等级的认证标准都更加严格,级别越高,电源转换效率更高,通过最高阶的80PLUS GOLD认证电源,在50%负载下,转换效率必须达到90%。

美国环保局发布能源之星4.0之际,结合当前社会提倡的节能环保思想,节能电源的革新是众多电源生产厂商一致的研发目标,而且比能源之星4.0指标要求更高的美国80PLUS能源效率认证,属于目前世界上最严格的电源制品专业认证。能源之星4.0以及80PLUS认证均要求电源产品转换效率必须达到80%,而80PLUS认证在这一方面作出了更具体的规定,分别是PC在20%、50%、100%负载环境下转换效率均达到80%以上和额定负载情况下的功率因数PF值需要大于0.9,待机功率必须小于或者等于1W。如此严峻的电源指标要求,电源领域当中实际是相当罕见。
也许国人对于国际市场上的高油价没有切肤之痛,也许超市领不到免费的塑料袋,在自由市场依旧可以拿到免费的塑料袋,也许您还无法感受到一粒米会对,全球的粮食危机产生的“蝴蝶效应”。也许您会认为这些厂商是在“炒作”,不论您如何看待这些节能技术,节能环保的理念将会逐渐深入人心,节能这场浪潮才刚刚开始。 <
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