Управление потреблением мощности

Краткое описание: Энергосберегающие технологии компании Getac

Энергосберегающие технологии компании Getac выводят защищённые мобильные устройства на следующий уровень совершенства

Энергосберегающие технологии

Энергосберегающие технологии приобретают все большее и большее значение вследствие сокращения запасов нефти и проблем охраны окружающей среды. Существует острая необходимость в разработке энергосберегающих технологий с целью удовлетворения потребностей конечных потребителей работать с мобильными устройствами на протяжении длительного срока. Научно-технический центр компании Getac активно разрабатывает энергосберегающие технологии на протяжении многих лет, которые не только являются ключевой торговой характеристикой защищенной мобильной продукции компании Getac, но и отражают обязательство перед нашим домом – планетой Земля.

Определение особенностей потребления энергии в состоянии покоя является первой стадией исследований, которая позволяет определить основные проблемы, которым необходимо уделить внимание в целях снижения потребления энергии системой. На секторной диаграмме (Рисунок 1) представлена схема потребления энергии ноутбуком на базе системы Intel Santa Rosa; основные компоненты потребления энергии – это подсветка ЖК-дисплея, чипсет, небольшое рассеивание мощности, ядро ЦП, жёсткий диск (HDD) и т.п. Составленная диаграмма выполнена для системы, работающей в режиме большой нагрузки. При изменении тестовых условий распределение энергии также изменится. В нашем случае испытание в режиме большой нагрузки выполнялось при использовании программ Prime95, MPEG-2, AVI файлов и прочих программ, предназначенных для анализа работы ЦП и качества графического изображения, характеристик жёсткого диска, видеографического адаптера и шины передачи данных чипсета.

Анализ классов свойств устройств был выполнен на основе собранных данных. В настоящее время компания Getac предлагает четыре основных решения для энергосберегающей системы: сокращение энергопотребления устройствами статического типа, сокращение энергопотребления устройствами динамического типа, высокая точность конструкции блока питания и система электропитания с распределением нагрузки.

Потребление энергии на платформе Santa Rosa

[Рисунок 1] Потребление энергии на платформе Santa Rosa

01 Энергосбережение устройств статического типа

Утилита G-Manager
[Рисунок 2] Утилита G-Manager

Основной подход к снижению энергопотребления самонастраиваемыми устройствами – это выключение питания, если устройство не используется. Научно-технический центр компании Getac объединил результаты исследований групп по разработке программного обеспечения, аппаратных средств, программ управления устройством и прикладных приложений в одной удобной утилите G-Manager (Рисунок 2) для контроля энергопотребления самонастраиваемыми устройствами. Пользователь может самостоятельно определить механизмы контроля энергопотребления такими устройствами для оптимизации утилиты в соответствии со своими требованиями. В программе-утилите G-Manager также реализован стандартный режим «свехэкономии энергопотребления», в котором все самонастраиваемые устройства выключаются, обеспечивая простоту в использовании.

 


02 Энергосбережение устройств динамического типа

Аналогично проведению исследований в отношении самонастраиваемых устройств, группы по разработке программного обеспечения, аппаратных средств, программ управления устройством и прикладных приложений компании Getac разработали технологии для стационарных устройств. Поскольку эти устройства установлены стационарно, без функции случайного управления, необходимо программно проверять их статус при чтении регистров чипсета или программы управления в то время, как встроенные контроллер и система BIOS управляют автоматическим включением/выключением устройства на основании его статуса.

A. Оптический привод (ОП)
Прямое выключение ОП приведёт к возникновению системных ошибок. Необходимо, чтобы BIOS периодически проверял ОП для соответствующего определения следующего этапа. Электропитание ОП отключается, только в случае отсутствия диска в приводе и после заданного периода бездействия устройства.

B. Жёсткий диск (ЖД)
ЖД подтверждает различные механизмы управления энергопитанием ОП, подключённого к драйверу внешнего устройства для проверки статуса оборудования. В BIOS записан код на скриптовом языке усовершенствованного интерфейса конфигурации и управления питанием, выполняющий проверку статуса устройства и управляющий регулированием мощности.

C. LAN
Компания Getac разработала эффективный метод экономии энергии на основе технологии автовключения регулятора потребляемой мощности в системе с батарейным питанием компании Intel (АРМБ); разработка компании Getac полностью отключает питание чипа LAN. Эта разработка совместима с сетевыми системами, скорость передачи данных в которых составляет 10 Мб/сек, 100 Мб/сек и 1 Гб/сек. Встроенный контроллер проверяет статус кабеля LAN по сигналу, идущему от соединительных логических схем обнаружения сигнала LAN. Соединительные логические схемы периодически передают логический сигнал с низким уровнем напряжения при подключении кабеля LAN к разъёму RJ45 и сети; логический сигнал изменяется на постоянный, с высоким уровнем напряжения, если кабель LAN отключён. Чипсет анализирует данные встроенного контроллера для включения/выключения шины. Функция АРМБ может быть выполнена только при совместной работе встроенного контроллера и чипсета. С одной стороны, чипсет направляет на встроенный контроллер сигнал для проверки отключения шины, после чего отключает энергопитание чипа LAN.

 


03 Высокая точность конструкции блока питания

Устройства на полупроводниках характеризируются собственным статическим энергопотреблением при неработающей системе. Не имеет значения, находится ли система в режиме ожидания, бездействия или отключения – в системе всегда существует фиксированный ток, постоянно потребляющий энергию. В соответствии с формулой P = I × V, значение P будет изменяться с учётом значения V, если значение I константно. Значение Р снижается пропорционально снижению значения V.

Чтобы компенсировать значение потери при распространении и обеспечить соответствующее напряжение на чипе, в большинстве случаев инженеры незначительно повышают напряжение постоянного тока/выхода постоянного тока. Инженеры компании Getac снижают значение потери при распространении, улучшая схему печатной платы и модели стабильной системы постоянного тока. Действуя таким образом, инженеры компании Getac создали высокоточную систему электропитания, соответствующую требованиям к чипам, и снизили бесполезное энергопотребление.

 


04 Система электропитания с распределением нагрузки и система автоматического измерения и анализа нагрузки

Как мы сумели создать систему электропитания с распределением нагрузки? Система электропитания с распределением нагрузки должна подавать только соответствующий уровень энергии на материнскую плату. Излишне усложнённая схема постоянного тока приведёт к повышению затрат на материалы, при этом, недостаточная схема постоянного тока приведёт к снижению эффективности и преобразованию энергии в тепло, что повлечёт за собой повышение энергопотребления для соответствующего охлаждения. Полностью соответствующая требованиям система электропитания не только способствует снижению затрат, но и повышает эффективность работы блока питания и его энергоэффективность.

Создание оптимального модуля питания постоянного тока – это сложная задача для инженеров. Поскольку некоторая часть постоянного тока генерируется высоким напряжением, блоку питания постоянного тока сложно определить фактическое значение номинальной мощности всех цепей постоянного тока одновременно; особенно это касается изменяющегося напряжения ядра ЦП, поскольку ЦП также оснащён отдельной системой управления потреблением мощности, например технология SpeedStep® компании Intel или технология PowerNow!TM компании AMD. Сложно точно объяснить отношения каждого модуля постоянного тока, поскольку одновременное пиковое значение тока на всех модулях случается нечасто. Иначе говоря, для определения действительного энергетического потенциала не достаточно поочерёдно измерить значение каждого модуля постоянного тока. Измерения необходимо выполнять одновременно; кроме того, их необходимо проводить на протяжении достаточно длительного времени для получения правильных данных сбалансированной системы.

[Рисунок 3] Структура системы АИАН

 

Утилита автоматического измерения и анализа нагрузки (АИАН) автоматически рассчитывает данные, получаемые от регистрирующей аппаратуры, и передаёт полезные данные, например, максимальное значение силы тока, максимальное значение напряжения, среднее значение силы тока, среднее значение напряжения, и т.п. Также система АИАН экспортирует данные в файлы формата Microsoft Excel для дальнейшего использования. Для запускаемой и находящейся на стадии разработки продукции компании Getac конструкторы используют данную систему АИАН для проведения диагностики схемы электропитания на каждом этапе (EVT/DVT/PVT).

Энергосберегающие технологии способствуют снижению теплообразования в системе, в то время как система охлаждения справляется с проблемой вследствие нагрева, снижая при этом энергопотребление. Безусловно, это оптимальное решение и значительный прогресс нашей компании. В будущем компания Getac продолжит разрабатывать энергосберегающие технологии.

Преимущества для заказчика

  • Возможность использовать вне помещений, что особенно важно для выполнения ответственных задач в условиях под открытым небом без источника питания.
  • Прекрасные возможности проектирования конструкции, проведения испытаний и производства, благодаря чему наши заказчики успешно конкурируют на рынке.
© Support and development by Sand Tower Group