Как заставить батарею ноутбука работать дольше

На решение проблемы энергопотребления ноутбуков сегодня брошено все: новые технологии и специальные компоненты, дорогие аппаратные решения и программные утилиты. Разработчики пытаются сэкономить драгоценные милливатты везде, будь то процессор или чипсет, дисплей или видеокарта.… Однако полученные результаты, думаем, многих не удовлетворяют. Три, четыре, ну пусть пять часов, и все, пора думать о зарядке батареи. Если верить прогнозам специалистов компании Intel, то магический уровень – восемь часов (в большинстве стран столько длится рабочий день) покорится где-то в 2008 году. Но ведь жить и работать нужно сегодняшним днем. Следовательно, пользоваться имеющимся ноутбуком и знать о том, на что он способен в плане энергосбережения.

Корень проблемы – процессор?

Всезнающая статистика утверждает, что при работе с типичными офисными приложениями процессор современного ноутбука использует порядка 5-10% своей мощности (оставшаяся мощь нужна только тяжелым задачам, как-то пакеты трехмерного моделирования и рендеринга, кодирование видео, насыщенные графикой игры). И, если процессор большую часть времени работает в таком режиме, то это просто глупо, ведь он активно потребляет энергию аккумулятора, просто переводя ее… в тепло. Заметим, что вопросы тепловыделения также напрямую связаны с энергопотреблением (сюда же можно отнести и уровень шума системы охлаждения).

Частичное решение такой несправедливости лежит на поверхности. Известно, что потребление энергии процессором зависит от двух факторов: тактовой частоты и рабочего напряжения (для полноты изложения стоит упомянуть и о третьем факторе – так называемой константе семейства процессоров, но изменить ее пользователь не в силах). Соответственно, что делать, понятно всем: нужна серьезная вычислительная мощность – все по максимуму, не нужна – уменьшать как частоту, так и напряжение. Это и есть основной принцип работы большинства современных технологий энергосбережения. Но все же давайте посмотрим, что нам предлагают сами производители «железа».

Первым реальным шагом на пути сохранения драгоценной энергии стала технология Intel SpeedStep, в задачи которой входило принудительное снижение тактовой частоты процессора при переходе с сетевого на автономное питание. Однако это был только пробный шар, и в полной мере эта идея заработала только с выходом второй версии Centrino (Enhanced SpeedStep). На этот раз она обрела способность динамически переключаться между максимальной и минимальной тактовой частотой и разным напряжением ядра процессора в зависимости от его загрузки. Аналогичная технология Power Now! существует и для конкурирующей платформы AMD. И пользователь, владеющий ноутбуком с установленной на нем операционной системой Windows XP (для Windows 2000 необходимы драйвера), может самостоятельно выбрать одну из шести стандартных схем питания ноутбука. Для удобства использования мы свели их в таблицу.

Стандартные схемы питания ноутбука

Сами схемы питания выбираются в Control Panel – Power Options – Power Scheme, что же касается значений Min, Max и Auto (Минимальная, Максимальная, Автоматическое управление), то они как раз и показывают, с какой тактовой частотой процессор работает в соответствующем режиме. Выбор Auto означает, что частота и напряжение процессора регулируется непосредственно ОС (она, кстати, непрерывно измеряет процессорную нагрузку). На наш взгляд использование этой многоступенчатой системы вполне доступно рядовому пользователю, и позволяет гибко варьировать между производительностью и энергопотреблением ноутбука.

Практика показывает, что наиболее часто используемой схемой является Portable/Laptop, и она, на наш взгляд, вполне подходит для повседневного применения. Но если же вы точно знаете, чем будете заниматься в ближайшие час-два, то лучше сразу переключиться на соответствующую схему. Так, например, для набора текста в Word или несложных Excel-расчетов вполне достаточно Max Battery, сели же вы хотите на ходу перекодировать пару дисков в MP3, то лучше сразу переключиться в Always On.

Цена красивой картинки

Однако было бы наивно полагать, что процессор является самым главным «пожирателем» энергии. Выкладки той же Intel (за основу, разумеется, взята платформа Centrino) убеждают в том, что на долю процессора приходится 10% потребляемой энергии. От себя добавим, что методика измерения энергопотребления различными компонентами от Intel основана на одном-единственном режиме работы ноутбука, и в реальности это число может быть увеличено раза в два-три. Хорошо, но куда же тогда деваются оставшиеся 70% энергии? Обратимся снова к расчетам исследователей Intel. По их мнению, третья часть всей потребляемой энергии приходится на долю жидкокристаллической матрицы, и более 20% «съедает» чипсет. Далее следуют встроенные видеорешения и накопители (приблизительно по 10%).

Скриншоты: при питании от батареи (Enhanced SpeedStep – вкл.) – слева,
при питании от сети (Enhanced SpeedStep – выкл.) – справа

Так что процессор – не единственный корень проблемы, и экономия на его частоте и напряжении питания не позволит превратить минуты в часы. Давайте же посмотрим, как можно уменьшить энергопотребление дисплея. В первую очередь, отметим встроенные возможности платформы Intel – технологию Display Power Saving Technology (в Sonoma используется ее усовершенствованная версия с индексом 2). По утверждению разработчиков, при ее использовании обеспечивается снижение энергопотребления подсветки дисплея до 25%, причем потери качества изображения для пользователя минимальны. Это достигается за счет ряда встроенных в видеокарту функций, например, снижается частота графического ядра при работе от батарей, а яркость и контрастность изображения регулируются в зависимости от адаптивного изменения силы подсветки.

Нам больше понравилась именно Intel DPST 2, которая, помимо вышеперечисленных возможностей, предусматривает анализ выводимого изображения и его соотнесение с уровнем освещенности. По результатам проведенного анализа автоматически изменяется уровень подсветки. Очень привлекательная функция, но, к сожалению, она предусмотрена далеко не во всех ноутбуках (должны быть установлены датчик освещения и соответствующий чип на материнской плате).

Да, кстати, все рассуждения Intel строятся при условии, что используется интегрированная графическая подсистема, и здесь компания предлагает еще один способ снижения энергопотребления – технологию Dual-Frequency Graphics. Ее суть состоит в том, что в режиме работы от батареи можно использовать второе, более экономичное графическое ядро внутри чипсета, частота которого может варьироваться в зависимости от выполняемой задачи. Конфигурирование этой возможности целиком во власти пользователя и позволяет сэкономить еще немного (правда, в ущерб производительности).

Управление энергосбережением в зависимости от выбранных настроек

Впрочем, на наш взгляд, заявленные Intel цифры немного завышены, «поиграв» с подсветкой дисплея, мы убедились, что, даже меняя уровень подсветки в принудительном порядке (соответственно, максимум и минимум), больше 10-12% сэкономить, не удается. Хотя с другой стороны, и это неплохо. Но давайте не будем забывать про видеоадаптер, который тоже поможет нам «вырвать» еще несколько лишних минут.

Видеоадаптеры – «между радостью и болью»

Наверное, нет такого пользователя, который бы не мечтал о ноутбуке с дискретной графикой. По этой причине мы немного задержимся на проблеме снижения энергопотребления этих элементов ноутбука, «кушающих», на наш взгляд, очень и очень много.

Самые распространенные решения сегодня для ноутбуков предлагаются компаниями ATI и nVidia, соответственно, и них и речь. А поскольку все вышесказанное касается в основном интегрированной графической подсистемы, этим компаниям пришлось разработать свои собственные утилиты, соответственно, ATI PowerPlay и nVidia PowerMizer. Управление этими энергосберегающими технологиями реализовано через интерфейс графического драйвера, и отличается интуитивностью. Фактически все регулировки сводятся к изменению частоты ядра и памяти, но за счет комбинации этих параметров можно получить значительный выигрыш во времени автономной работы при малозаметном снижении производительности.

Так, в ATI PowerPlay можно выбрать один из трех предустановленных режимов: Optimal Battery Life, Balanced и Optimal Performance, либо самостоятельно «поиграть» регуляторами. Похожая идея используется и в nVidia PowerMizer, только там два раздельных регулятора (соответственно, работа от сети и автономная работа), которые могут принимать множество промежуточных значений от «максимальной экономии энергопотребления» до «максимальной производительности графической подсистемы». Заметим, что мы вообще не видим необходимости выставлять графическую производительность на максимум. Во-первых, возможности увеличиваются не так сильно, как хотелось бы (экспоненциальная зависимость), но зато энергия аккумулятора тает практически на глазах. А минимальной производительности вполне достаточно для работы в том же Word'е или просмотра DVD фильма.

С помощью утилиты ATI PowerPlay можно управлять
энергопотреблением и производительностью

И еще один момент, о котором обязательно следует помнить – графический интерфейс PCI Express потребляет на 5-7% (по некоторым оценкам даже на 10%) больше, чем AGP. Хороший повод задуматься, а так ли вам он нужен. Теоретически паритет можно восстановить, отключив 1-2 линии интерфейса PCI Express, но эта возможность отсутствует у подавляющего большинства ноутбуков.

И еще, еще…

Разумеется, это не все возможности снижения энергопотребления. Как мы уже упоминали, современное проектирование микроэлектронных устройств, и ноутбуков в частности, подразумевает экономию везде, где это только возможно. Для той же Centrino мы рассказали только о ключевых технологиях энергосбережения, но в реальности энергию экономят практически все узлы: кэш-память второго уровня, системная шина (отключение усилителей считывания при отсутствии транзакций), подсистема оперативной памяти (технологии С3 Memory self-refresh и DDR Read Throttling), блок ввода-вывода (неполный запуск, сокращения числа переключений линий управления). Система стремится перевести в режим сна или отключить все не участвующие в работе узлы и модули до тех пор, пока не появится необходимость в их использовании.

Но не стоит забывать, что свою лепту в уменьшение времени автономной работы вносят и разнообразные накопители. Что можно сделать здесь? В настоящее время наибольшей популярностью пользуется двухшпиндельная схема ноутбука, включающая в себя наличие двух встроенных накопителей: жесткого диска и оптического привода. Конечно, здесь самый простой совет – это не использовать оптический привод, но, согласитесь, это выглядит немного странно. Если в нем действительно нет нужды, то проще сразу выбрать ноутбук без встроенной оптики, либо снять его с ноутбука, заменив «заглушкой» (доступно не во всех ноутбуках). Последнее позволяет одним махом убить двух зайцев: уменьшить массу ноутбука и одновременно его энергопотребление.

Однако без винчестера никуда не деться, и при его использовании следует иметь в виду, что активные дисковые операции весьма существенно сказываются на общей автономности устройства. Так, энергопотребление жесткого диска в режиме записи/чтения превышает аналогичный показатель для режима бездействия в 3-4 раза. Но опять же, отказаться от использования винчестера невозможно, поэтому, на наш взгляд, желательно, повнимательней изучить характеристики жесткого диска еще на этапе выбора ноутбука. В первую очередь, это форм-фактор, общеизвестно, что 1,8-дюймовые винчестеры почти в 2 раза экономичнее своих 2,5-дюймовых собратьев. Второй момент, это наличие встроенных технологий энергосбережения (например, Hitachi Enhanced ABLE), которые позволяют винчестеру самостоятельно подбирать производительность в конкретных условиях работы. Ну, и конечно, не забывайте о переходе винчестера в режим засыпания (Turn off hard disks), установка малого времени для перехода в этот режим не повредит ему и позволит немного сэкономить энергию аккумулятора.

Фирменная утилита управлением энергосбережения
на ноутбуках Acer

Что касается оптических приводов, то, по-нашему мнению, собственно накопитель несущественно уменьшает время автономной работы. Однако при воспроизведении аудио или видеодисков также задействуются другие компоненты, как-то память, процессор, что в итоге и приводит к дополнительному расходу энергии аккумулятора. Кстати, напомним старую истину: активность накопителей существенно зависит от объема оперативной памяти, так что, чем ее больше (в разумных пределах, конечно), тем лучше.

Список узлов ноутбука, влияющих на его автономность, можно продолжать бесконечно долго. По идее, любое встроенное устройство является потребителем энергии, поэтому лучше сразу отказаться от неиспользуемых. Не нужен Wi-Fi – отключаем, нет нужды в Bluetooth – то же самое, в идеале лучше вообще постараться отключить все компоненты ноутбука, использование которых не предполагается. Если вы думаете, что это мелочи, то глубоко ошибаетесь, из таких мелочей и складывается общая экономия. Ради интереса зайдите в Windows Device Manager, и взгляните на количество «железа», установленного в вашем ноутбуке. Вам все это действительно нужно? Претендентами на исключение могут быть неиспользуемые интерфейсы (FireWire, USB, COM и др.), сетевой контроллер.

Частный взгляд на глобальную проблему

Следует сказать несколько слов и по поводу фирменных утилит управления энергосбережением, часто встречающих в ноутбуках от ASUS, Dell, IBM/Lenovo, Toshiba.

Названия фирменных утилит энергосбережения в ноутбуках

Позволяют ли они эффективно управлять энергоснабжением, вопрос не совсем однозначный, но давайте попытаемся разобраться с ним на примере утилиты Power4 Gear+, используемой в ноутбуках от ASUS. Тем более что производитель заявляет об ее эксклюзивности и возможности продлить время работы ноутбука на 20%.

В первую очередь программа позволяет быстро настроить параметры системы, чуть более расширенные по сравнению со стандартными, находящимися в настройках электропитания Windows. Для этого достаточно кликом правой кнопкой мыши по иконке утилиты (в системном трее) вызвать контекстное меню. Здесь можно установить время перехода системы в спящий режим, уровень яркости матрицы, включение/выключение скринсэйвера, уровень производительности процессора.

В ноутбуках ASUS (например, в ASUS M9V) используется утилита
управления энергосбережением Power4 Gear+

Второй, самой интересной особенностью этой утилиты является возможность быстрого переключения профилей посредством одной кнопки (соответствующая профилю пиктограмма всплывает в левом углу дисплея). Всего предоставляется восемь профилей, при использовании питания от сети доступны три режима работы, а при питании от аккумулятора – семь: повышенная производительность, сегмент питания – сеть; высокая производительность – сеть/аккумулятор; режим игры – сеть/аккумулятор; режим просмотра фильмов на DVD – аккумулятор; работа с электронной почтой/офис – аккумулятор; режим презентаций – аккумулятор; прослушивание звукозаписи – аккумулятор; режим экономии аккумулятора – аккумулятор.

Однако более пристальный анализ работы Power4 Gear+ показывает, что ничего экстраординарного она не предлагает, так, например, управление производительностью процессора осуществляется средствами Windows посредством уже описанной нами технологии Intel Enhanced SpeedStep. Единственное, в чем выигрывает эта утилита, так это в удобстве использования и наглядности. А в остальном, это использование стандартных технологий энергосбережения, о которых мы уже рассказали.

С миру по нитке – голому рубаха

Думаем, что мы убедили вас в том, что резервы для повышения времени автономной работы ноутбука есть, и нужно только грамотно ими воспользоваться. Конечно, достичь заветных восьми часов таким путем не удастся, но прибавка в 20-30% «лишнего» времени, а то и больше, наверняка обрадует любого пользователя. Однако, говоря о множестве элементов ноутбука, влияющих на его автономность, мы намеренно опустили один из них – собственно батарею. А она (точнее, ее емкость) решает очень много. Несмотря на банальность этого утверждения, советуем обратить на аккумулятор и уход за ним самое пристальное внимание. А дальше пробуйте и удача вам улыбнется. Мы в этом не сомневаемся, ведь только ищущий найдет дорогу.

Алекс Ксенин