Режимы Deep Sleep и Deeper Sleep
Другими средствами энергосбережения, реализованными в мобильных процессорах,
являются технологии Deep Sleep (глубокий сон) и ее усовершенствованная версия Deeper Sleep (еще более глубокий сон). Технология Deep Sleep известна также как режим C3 ACPI, а технология Deeper Sleep — как режим C4 ACPI.
Эти технологии позволяют процессору динамически переключаться в режим минимально возможного энергопотребления. Так, для процессоров семейства Intel Pentium M в режиме Deeper Sleep напряжение питания ядра составляет от 0,705 до 0,785 В.
Переход в состояние Deeper Sleep происходит каждый раз, когда регулятор напряжения понижает напряжение ядра процессора по сигналу, получаемому от хаба ввода-вывода (I/O hub).
Несмотря на то что режим Deeper Sleep позволяет снизить общее энергопотребление компьютера, он никак не отражается на его производительности. Дело в том, что динамическое переключение в режим «спячки» происходит только в том случае, если система неактивна. К примеру, когда пользователь набирает текст, то в промежутках между нажатием клавиш (для компьютера это очень большие периоды времени) ноутбук неактивен и может динамически переключаться в режим Deeper Sleep. Вообще, переключение в режим Deeper Sleep происходит каждый раз, когда система неактивна менее 1 мс. Обратный переход из режима Deeper Sleep происходит практически мгновенно, как только система начинает проявлять активность.
В принципе режим Deeper Sleep полностью идентичен режиму Deep Sleep — за тем лишь исключением, что в режиме Deeper Sleep напряжение питания процессора снижается на 30% больше, чем в режиме Deep Sleep.
Технология Intel Mobile Voltage Positioning (IMVP)
Intel Mobile Voltage Positioning (IMVP) — это технология интеллектуального
регулирования напряжения (smart voltage regulation), позволяющая снижать напряжение ядра процессора при одновременном повышении питающего тока, что дает возможность поддерживать требуемый уровень производительности при одновременном снижении энергопотребления, а также обеспечивать условия, необходимые для режимов Deep Sleep и Deeper Sleep.
Технология IMVP также оказывает влияние на тепловыделение процессора (Thermal Design Power, TDP), которое должно поддерживаться в заданных пределах. Снижение TDP позволяет производителям ноутбуков использовать более мощные процессоры в тонких и компактных ноутбуках.
Не так давно корпорация Intel представила улучшенную версию технологии IMVP, которая называется IMVP-IV. В технологии IMVP-IV применяются инновационные методы, позволяющие еще больше снизить требования по энергопотреблению и TDP процессоров. Новую технологию поддерживают мобильные процессоры Intel Pentium 4-M и Intel Pentium M.
Чипсеты для мобильных процессоров
Для реализации всех технологий энергосбережения (Enhanced Intel SpeedStep, Deeper
Sleep, IMVP), заложенных в мобильных версиях процессоров, необходима соответствующая поддержка со стороны чипсета, то есть мобильные процессоры можно использовать только в совокупности с соответствующими мобильными чипсетами. Так, для процессора Intel Pentium III-M — это мобильный чипсет Intel 830, для процессора Intel Pentium 4-M — мобильная версия
чипсета Intel 845, а для нового процессора Intel Pentium M — семейство мобильных чипсетов Intel 855.
Все мобильные чипсеты должны удовлетворять определенным требованиям, к которым относятся:
• поддержка интерфейса ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) версии 2.0;
• поддержка стандарта AMP (Advanced Power Management) версии 1.2, в котором определяются режимы нормального и пониженного энергопотребления процессора;
• возможность динамического управления частотой чипсета для снижения энергопотребления в периоды неактивности чипсета;
• поддержка режимов низкого энергопотребления чипсета;
• управление питанием AGP-порта.
Технология Centrino
Говоря о технологиях энергосбережения для мобильных ПК, нельзя не упомянуть о
новом поколении ноутбуков, поддерживающих технологию Intel Centrino. Эта технология представляет собой сочетание трех основополагающих компонентов: процессора Intel Pentium M, ранее известного под кодовым названием Banias, чипсета Intel 855 с прежним кодовым названием Odem (а также чипсета 855GМ, чье кодовое название было Montara-GM) и интегрированного беспроводного решения Intel PRO/Wireless network connection. При этом в новой платформе впервые реализован комплексный подход, позволяющий объединить производительности, жизнеспособность батарей, формфактор и возможность установления связи.
Основное преимущество новой платформы заключается в том, что ноутбуки с поддержкой технологии Intel Centrino сочетают в себе высокую производительность наряду с рекордно долгим временем автономной работы от батареи.
В основе платформы лежит принципиально новый процессор Intel Pentium M. Существует три его варианта: Intel Pentium M, Intel Pentium M Low Voltage (LW) и Intel Pentium M Ultra Low Voltage (ULV), различающиеся напряжением питания и возможными тактовым частотами.
Отличительной особенностью новой микроархитектуры процессора Intel Pentium M является сочетание высокой производительности при низком энергопотреблении и соответственно малом тепловыделении.
Кроме уже рассмотренных выше технологий энергосбережения, в процессоре Intel Pentium M реализована технология оптимизации энергопотребления процессорной шины, которая призвана снизить энергопотребление процессора. Как правило, процессоры оставляют свою системную шину в рабочем состоянии даже тогда, когда она не используется; при этом значительную долю энергии потребляют усилители считывания. Эти усилители применяются на шине данных (64 вывода), стробах данных (8 выводов) и для сигналов инверсии данных (4 вывода). Для оптимизации энергопотребления процессор Intel Pentium M включает усилители считывания только непосредственно при приеме данных и отключает их при отсутствии транзакций данных, что приводит к существенной экономии энергопотребления.
В наборе микросхем Intel 855 также используются следующие средства оптимизации энергопотребления:
• сниженное до 1,2 В (вместо 1,5 В) напряжение Vcc ядра процессора;
• управление питанием памяти;
• управление питанием блока ввода-вывода Intel 855 DDR I/O;
• управление блоком FSB I/O;
• поддержка технологии DDR Read Throttling с помощью внешнего датчика температуры;
• управление вводом-выводом DDR I/O;
• сокращение питания в C3.
Управление питанием памяти DDR подразумевает отключение питания при любой возможности и использование оптимизированного метода управления страницами, при котором
количество одновременно открытых страниц (что само по себе ведет к увеличению энергопотребления) сводится к минимуму.
Управление питанием блока ввода-вывода Intel 855 DDR I/O заключается в использовании сигналов управления с тремя дискретными состояниями, в неполном запуске сигналов управления (во время циклов ожидания), а также в сокращении числа переключений линий управления.
Управление блоком FSB I/O состоит в уменьшении до 1,05 В (вместо 1,5 В) напряжения Vccp (перепад PSB) и в аппаратном стробировании для отключения.
Сокращение питания в C3 подразумевает возможность отключения интерфейса концентратора и Host PLL.
Л и т е р а т у р а
1. Головков А.В., Любицкий В.Б. Блоки питания для системных модулей типа IBMPC-XT/AT.
2. Гончаров Ю., Орехов А. Источники питания конструктива АТХ для компьютеров «Ремонт электронной техники», №1, 1999.-С.21. 23.
3. Кучеров Д. П. Источники питания ПК и периферии. —СПб.: Наука и техника 2005, —432с.
4. Кучеров Д. П. Источники питания мониторов. —СПб,2001, —240с.
5. Куличков В.А. Импульсные блоки питания для IBM PC. — М..ДМК, 2000. — 730с.
6. Мюллер С. Модернизация и ремонт ПК, 14-е издание. Пер. сангл. — К.: Диалектика, 2007.
10. Степаненко О.С. Техническое обслуживание и ремонт IBM PC. — К:Диалектика, 1994. — 192с.
13. www.ti.com. TL494.pdf
14. www.motorola.com. TL494.pdf
15. Принтер LC-200 фирмы STAR Micronics. Техническое описание
16. Принтер HL-630 фирмы Brother. Техническое описание.
17. Принтер Desk Jet 690C фирмы Hewlett-Packard. Техническое описание.
В современном компьютере программная поддержка управления питанием осуществляется со стороны системы ACPI, а аппаратная поддержка отводится следующим компонентам системной платы:
1. Разъему для подключения основного кабеля блока питания и разъемам для подключения вентиляторов.
2. Системе пробуждения по сигналам из сети.
3. Технологии “мгновенной готовности компьютера”.
4. Технологии “возобновления работы по звонку”.
5. Пробуждения по сигналам из порта USB.
6. Пробуждения по сигналам от устройств PS/2.
7. Поддержка пробуждения при получении сигнала управления питанием (PME#).
8. Поддержка драйверов технологии Intel Quick Resume (QRTD).
Для перевода различных устройств ПК из одного режима питания в другой особое место в ACPI отведено представлению о состояниях функциональной готовности или отключения устройств, имеющих непосредственное отношение к уровням энергопотребления и энергосбережению. В стандарте ACPI для каждой группы управления существует определенный комплект состояний. Уровни состояний различаются потребляемой мощностью, величиной тока нагрузки, тактовой частотой системы и процессора, а также скоростью «пробуждения» устройств системы. ACPI опирается на функции управления Windows и BIOS. Если BIOS системной платы поддерживает систему ACPI, то управление питанием передается операционной системе. Это упрощает конфигурирование параметров системы, поскольку автоматические регулировки находятся в одном месте в операционной системе. ACPI располагает интерфейсом, который поддерживает на системной плате следующие функции:
1. Технологию Plug and Play, включая нумерацию шин и устройств.
2. Управление питанием отдельных устройств и карт расширения.
3. Средства поддержки в режиме ожидания мощности менее чем 15 Вт.
4. Компоненты программного отключения Soft Off.
5. Компоненты поддержки различных событий для пробуждения системы.
6. Включение питания и спящего режима на лицевой панели компьютера.
Система ACPI состоит из последовательности таблиц. В них определены имеющиеся в системе устройства, а также их характеристики с точки зрения конфигурации системы и управления энергопитанием. Таблицы создаются BIOS в процессе загрузки компьютера. Для определения ACPI-совместимости системы, в процессе загрузки BIOS просматривает специальные записи в двух таблицах FADT (Fixed ACPI Description Table) и RSDT (Root System Description Table). Найденные записи называются дескрипторами, среди них: OEM ID, OEM TABLE ID, OEM REVISION и CREATOR REVISION.
Если таблицы отсутствуют или информация в дескрипторах недействительна, BIOS считается несовместимой с интерфейсом ACPI, в таком случае устанавливается уровень аппаратных абстракций, или ACPI HAL.
При инициализации ACPI могут появиться сообщения об ошибках. Сообщения на красном фоне свидетельствуют о проблемах с аппаратным обеспечением и BIOS, на синем фоне о проблемах с программным обеспечением. Чаще всего эти ошибки свидетельствуют о частичной или полной поддержке функций ACPI системой BIOS или драйверами УВВ.
Система ACPI обеспечивает передачу в блок питания сигналов управления, предназначенных для реализации альтернативных способов включения и выключения компьютера. Блоки питания семейства ATX12V обладают линиями управления включения и выключения питания компьютера и содержат описанную ниже автоматику отключения питания системы. При получении этой системой соответствующей команды блок питания отключает подачу всех напряжений, не связанных с питанием устройств в режиме ожидания. При возобновлении работы после сбоя в сети компьютер возвращается в тот режим питания, в котором он был до этого (включен или отключен). Отклик компьютера вы можете настроить в меню Boot программы Setup BIOS с использованием опции Last «Power» State.
ACPI обладает памятью для возврата состояний. Например, в режиме мгновенного включения компьютера On Now в ОЗУ или на жестком диске сохраняются коды состояния компьютера. Ниже рассмотрены возможности, поддерживаемые блоком питания этого типа для управления включением/выключением компьютера.
Благодаря ACPI компьютер может быть переведен в состояние программного отключения Soft Off. Благодаря этой возможности компьютер может использовать источники постоянного питания при минимальном энергопотреблении.
Переход компьютера в режим питания Soft Off осуществляется нижеследующими способами:
1. Нажатием кнопки Power на лицевой панели компьютера, которая подключена к системной плате и не вызывает прекращения подачи питания.
2. Путем отключения с помощью операционной системы (на панели для выключения компьютера выбирается одна из трех возможностей завершения работы).
3. Во время отсутствия и появления электропитания в сети, что зависит от установки
параметров в меню Setup BIOS.
Для перевода аппаратных средств из состояния Soft Off в режим полной активности в меню Setup BIOS можно выполнить перечисленные ниже действия:
1. Использовать кнопку Power на лицевой панели компьютера или на клавиатуре (если таковая предусмотрена).
2. Дважды щелкнуть левой или правой кнопкой компьютерной мыши PS/2.
3. Использовать запрограммированную клавишу или клавиатурную команду.
4. Применить сигнал через модем по телефонной линии.
5. Использовать пакет программ Magic Packet, а также платы интерфейса локальной
вычислительной сети (ЛВС) и специального программного обеспечения ЛВС.
6. Активизировать по сигналам интервальный таймер.
7. Настроить автоматическое включение ПК в случае отсутствия питания.
Технология ACPI позволяет автоматизировать процесс распределения системных ресурсов с помощью операционной системы и выбора состояний управления электропитанием PMS. Для перевода различных устройств ПК из одного режима питания в другой особое место в ACPI отведено представлению о состояниях функциональной готовности или отключения устройств, имеющих непосредственное отношение к уровням энергопотребления и энергосбережению.
Для доступа к функциям PMS выберите команду Свойства контекстного меню рабочего стола. В диалоговом окне Свойства:Экран выберите вкладку Заставка и щелкните на кнопке Питание. В диалоговом окне Свойства:Электропитание выберите вкладку Схемы управления питанием. Из меню раздела Схемы управления питанием выберите доступную схему управления. В меню настроек задайте период отсутствия активности дисплея и жестких дисков, спустя который компьютер отключит их. Настройте параметры ждущего и спящего режимов. В стандарте ACPI управление питанием компьютера осуществляется настройкой состояний, или режимов питания.
Переходы состояния питания системы и устройств. При наличии интерфейса ACPI операционная система управляет всеми переходами состояния питания системы и устройств. Операционная система включает и выключает режим низкого энергопотребления, основываясь на информации о том, с какой интенсивностью используются приложения. Кроме того, информация поступает от пользовательских настроек, вводимых с помощью программы Setup BIOS. Компьютер (системная плата) ACPI поддерживает следующие основные состояния:
В пределах основной группы состояний энергопотребления системы существуют состояния сна, или ожидания (Sleeping States) от S0 до S5:
Процессор ПК тоже может находиться в «сонном» состоянии (различают состояния процессора от C0 до C3):
Состояние C3 предлагает еще более экономное потребление электропитания, чем в состояниях C1 и C2. Неблагоприятное аппаратное время ожидания для этого состояния предусмотрено через системные микропрограммы ACPI и операционное программное обеспечение, которое может использовать эту информацию, чтобы определяться, когда состояние C2 должно быть использовано вместо состояния C3. В состоянии C3 кэш-память процессора поддерживает режим хранения данных, но игнорируют любое к ней обращение. Операционное программное обеспечение обеспечивает поддержку связности кэш-памяти. Более глубокий Sleep (С4) включает состояние Deeper Sleep и состояние Intel Ehanced Deeper Sleep.
У процессоров Intel имеется группа входных контактов, при подаче на них управляющих сигналов происходит переход процессора в специальные состояния:
— сигнал на входе STPCLK# вызывает переключение процессора из рабочего режима в состояние STOP GRANT (процессор работает с приостановками и потребляет меньше электроэнергии). По снятию сигнала процессор возвращается в рабочий режим;
— сигнал на входе SLP# переключает процессор из состояния STOP GRANT в состояние Sleep (сна), он потребляет еще меньше энергии, не выбирает и не выполняет команды программы. По снятию процессор возвращается в режим STOP GRANT;
— сигнал на входе DPSLP# вызывает переход процессора из режима «сна» (Sleep) в режим «глубокого сна»
(Deep Sleep). По снятию сигнала процессор возвращается в режим «сна» (Sleep).
— сигнал на входе DPRSTP# вызывает переход процессора из режима «глубокого сна» (Deep Sleep) в режим «глубочайшего сна» (Deeper Sleep). По снятию сигнала процессор возвращается в режим «глубокого сна» (Deep Sleep).
Один из основных способов регулировки потребления электроэнергии процессора состоит в чередовании его рабочих и нерабочих циклов. При этом используются значения Duty Width и Duty Value. Первое из этих значений определяет временной цикл, а второе соотношение периодов работы и периодов покоя. Останов процессора осуществляется за счет прекращения подачи сигналов тактовой частоты.
В процессорах архитектуры Nehalem имеется специальный блок PCU (Power Control Unit), предназначенный для мониторинга и управления питанием процессора (по сути, PCU – это целый микроконтроллер, т. е. процессор в процессоре). PCU, основываясь на данных сенсоров и датчиков, может полностью выключать отдельные ядра и блоки CPU. Благодаря этой функциональности инженеры Intel смогли внедрить в Core i7 технологию Turbo Boost. Относительная энергоэкономичность Core i7 обусловлена низким рабочим напряжением (1,20 В) и размещением в теле процессора специального микроконтроллера PCU, в функциональные обязанности которого входит мониторинг и регуляция показателей напряжения, силы тока (и температуры) ядер. Кроме того, PCU способен полностью отключать одно или несколько ядер от энергоснабжения. В зависимости от ситуации, при работе в приложениях, не (полностью) использующих многозадачные способности Nehalem, часть ядер отключается, а частота оставшихся – повышается (при этом центральный процессор в целом не выходит за рамки своего TDP).
Например, в четырехядерных Core i7 могут быть полностью отключены два либо три ядра, и во втором случае частота оставшегося единственного ядра будет поднята еще больше. Возьмем случай с двухядерным процессором. Поскольку в однопоточных приложениях от многоядерности эффекта мало, основную роль здесь играет производительность отдельно взятого ядра. Поэтому Intel предусмотрела увеличение частоты работающего ядра (non-idle core), в то время как второе (idle core) находится в одном из состояний бездействия C3-C6 (рис. 1) и его тепловыделение резко сокращается. Эту разницу использует работающее ядро и повышает свою частоту до достижения процессором граничного уровня TDP. Основные состояния ядра, автоматически определяемые процессором, показаны в табл. 1.
Рис. 1. Состояния энергопотребления процессора Core i7
Core State
Энергопотребление системы ПК. Состояния сна (S0ix), или ожидания (Sleeping States) от S0 до S5.
Энергопотребление системы ПК.
Состояния сна (S0ix), или ожидания (Sleeping States) от S0 до S5.
В пределах основной группы состояний энергопотребления системы существуют состояния сна, или ожидания (Sleeping States) от S0 до S5;
Напомним, что традиционно система может находиться либо в активном состоянии S0 (обычный рабочий режим), либо в одном из четырех состояний «сна» S1-S4.
В состоянии S1 все процессорные кэши сброшены и процессор прекратил выполнение инструкций. Однако поддерживается питание процессора и оперативной памяти, а устройства, которые не обозначены как включенные, могут быть отключены.
Состояние S2 — это еще более глубокое состояние «сна», когда процессор отключен.
Состояние S3 (другое название — Suspend to RAM (STR) или режим ожидания — Standby) — это состояние, в котором на оперативную память (ОЗУ) продолжает подаваться питание и она остается практически единственным компонентом, потребляющим энергию.
Состояние S4 известно как гибернация (Hibernation). В этом состоянии всё содержимое оперативной памяти сохраняется в энергонезависимой памяти (например, на жестком диске или SSD).
Состояния S0ix (S0i1, S0i2, S0i3, S0i4) аналогичны состояниям S1, S2, S3 и S4 в смысле энергопотребления, но отличаются от них тем, что для перехода системы в активное состояние S0 требуется гораздо меньше времени. К примеру, для перехода из состояния S0 в состояние S0i3 требуется 450 мкс, а для обратного перехода — 3,1 мс.
Deep sleep bios что это
Администратор 
Группа: Главные администраторы
Сообщений: 14349
Регистрация: 12.10.2007
Из: Twilight Zone
Пользователь №: 1
Большинство людей при окончании работы с настольным компьютером или ноутбуком выключают его («завершение работы» в Windows). Некоторые держат компьютер всегда включённым. Ну и оставшееся меньшинство пользуются режимами энергосбережения.
На данное исследование меня подвигло желание узнать энергопотребление компьютера в режимах сна и гибернации, а также участившиеся в последнее время реплики владельцев твердотельных накопителей, о том как быстро загружается их компьютер и программы по сравнению с компьютером с жёстким диском. Но обо всем по порядку.
Конфигурация тестового компьютера:
Конфигурация достаточно типовая для домашнего рабочего компьютера.
Перейдём к собственно замерам энергопотребления. Рассмотрим различные режимы ACPI
Состояние S3 (Сон) – 3,5 Вт.
В данном состоянии питание подаётся на материнскую плату и ОЗУ. Процессор, видеокарта и прочая периферия отключаются. Выход компьютера из режима сна в рабочий режим практически мгновенный и вы получаете рабочий стол со всеми запущенными программами в том состоянии, в котором они пребывали перед переходом в сон. Содержимое ОЗУ полностью сохраняется, включая кэшированные данные (Prefetch и Superfetch)
Режим сна очень удобен для повседневного использования на десктопе. С утра включаете компьютер – и, вуаля, сразу можно работать. SSD или HDD диск – значения не имеет, компьютер включается мгновенно. Так как в ОЗУ сохраняются кэшированные данные, то повторный запуск приложений очень быстрый относительно холодного старта компьютера, что опять же нивелирует разницу в скорости между SSD и HDD.
Энергопотребление настолько мало, что повседневное использование этого режима обойдётся всего в 10 лишних рублей в месяц за электричество. Wi-Fi роутер, VoIP адаптер и телевизор в режиме ожидания потребляют больше, по 4-5 Вт каждый.
Состояния S4/S5 (Гибернация/Выключен) – 1,7 Вт или 0 Вт в зависимости от настроек BIOS.
Режимы S4 и S5 по энергопотреблению аналогичны. По умолчанию питание подаётся только на материнскую плату, а ОЗУ, процессор и остальная периферия отключены. Однако в настройках BIOS можно включить глубокий (Deep) S4/S5. В этом случае материнская плата также отключается и компьютер ничего не потребляет. Недостатком этого варианта является то, что компьютер можно будет включить только кнопкой питания, в то время как в первом случае он может включиться по событию RTC alаrm (например по таймеру задачи Планировщика заданий Windows), Wake-on-LAN, нажатию кнопки на клавиатуре или мыши и т.д.
Подробнее о самих режимах. S4 – Гибернация (спячка) – режим, в котором содержимое ОЗУ перед выключением компьютера сбрасывается на диск (постоянную память). При включении компьютера содержимое ОЗУ восстанавливается из дампа на диске, и мы получаем компьютер в том же состоянии, что и до перехода в гибернацию. В этом плане гибернация аналогична режиму сна, но готовность к работе происходит не мгновенно, а примерно за 30 секунд (при использовании жёсткого диска в качестве системного)
Кроме того в дампе не сохраняются кэшированные данные из ОЗУ, поэтому запуск приложений после возвращения из гибернации медленный как после холодного старта. Для десктопа данный режим не имеет преимуществ по сравнению со сном и больше предназначен для ноутбуков.
Состояние S5 – обычное выключение. Дополнительно рассказывать здесь нечего.
Для сравнения приведу потребление компьютера в рабочем режиме (состояние S0).
Потребление в простое – 95 Вт. Первый монитор подключён к дискретной видеокарте Radeon, второй монитор подключён к видеокарте, интегрированной в процессор. Если мы подключим оба монитора к дискретной видеокарте, то потребление возрастает на 30 Вт и составляет 125 Вт. Таким образом, второй монитор лучше подключать к материнской плате. Помимо экономии электроэнергии мы сможем использовать технологию Intel Quick Sync, которая значительно ускоряет (больше чем дискретные видеокарты) конвертацию видео в H.264. Если хотя бы один монитор не будет подключён к интегрированному видео, то Quick Sync будет недоступен.
Потребление в бенчмарках. Комментарии не требуются
Надеюсь, эта статья поможет вам в экономии электроэнергии, сохранении ресурса компонентов ПК и более взвешенном выборе — использовать HDD или SDD для своего компьютера.
