Энергосберегающие технологии СВТ. Международные стандарты: Energy Star, ТСО ГОСТ Р 51387-99

В настоящее время действует редакция Energy Star (Energy Star 3.0), принятая 1 июля 2000 года и требующая от компьютеров наличия «спящего режима», в котором энергопотребление не должно превышать 30 % от пикового.
При наличии у Вас видеоадаптера соответствующего стандарту VESA DMPS Ваш монитор должен потреблять энергию:
Normal: Нормальная работа 80 Вт (номинал);
Standby: Кратковременная пауза 50 Вт (номинал);
Suspend: Долговременная пауза <15 Вт;
Off: Полное отключение <5 Вт.

Согласно новой спецификации все пользовательские ПК будут подразделяться на категории A, B, C, для каждой из которых установлен предельный уровень энергопотребления в каждом из режимов работы ПК.
Категория A:
2- или 4-ядерный процессор; видеокарта с 128 Мб памяти или более;
2 Гб оперативной памяти или более; TV-тюнер с поддержкой высокого разрешения;
2 или более жестких диска.
Категория B:
2- или 4-ядерный процессор;
1 Гб оперативной памяти или более.
Категория C — это любой компьютер не соответствующий категориям A и B.
Помимо перечисленных в таблице в отдельный класс выделены рабочие станции, у которых «типовое» энергопотребление должно составлять не более 35 % от пиковой мощности БП плюс 1,75 Вт на каждый из имеющихся HDD.

Максимальное электропотребление мониторов согласно спецификации Energy Star
Затемнение экрана дают экономию энергии монитора 20 %.

Стандарт ЕРА Energy Star, именуемый как VESA DPMS (DPMS — Display Power Management System), определил унифицированную процедуру энергосбережения и ступенчатого выключения монитора:
• On (номинальный режим). Это обычный режим работы, когда на экране отображаются окна ОС и приложений, а энергопотребление максимально.
• Standby (режим ожидания). В данном режиме изображение на экране пропадает, но внутренние компоненты монитора работают в обычном режиме, а энергопотребление снижается до 80% от рабочего состояния.
• Suspend (режим останова). В режиме останова, как правило, отключаются высоковольтные узлы, а потребление энергии падает до 30 Вт и менее.
• Off (режим сна). В этом режиме монитор потребляет менее 8 Вт (работает только его микропроцессор). Состояние монитора контролирует драйвер, посылающий соответствующие сигналы через графическую карту, установ-ленную на материнской плате. При нажатии клавиши на клавиатуре или перемещении мыши монитор переходит в обычный режим работы.

Система энергосбережения – это набор протоколов, используемых в ПК и использующих уменьшить энергопотребление ПК, особенно когда ПК находиться в режиме ожидания.
В большинстве современных компьютеров при длительном отсутствии активности жесткие диски переходят на пониженное питание для экономии электроэнергии.
Шпиндельный двигатель – это основной потребитель энергии в HDD
Контроллер накопителя все время находиться в рабочем режиме , чтобы электроника отвечала на все команды. При необходимости двигатель заново раскручивается «распаковывая» головки.
В процессе раскрутки двигателя HDD питания расходуется в два раза больше, чем при стабильной работе.
Если в ПК имеется 4 и более винчестеров , то надо учитывая большую нагрузку на блок питания при включении компьютера

основных способов экономии электроэнергии:
отключение от питания неиспользуемого ИТ- оборудования;
объединение серверов, центра хранения и обработки данных;
включение функции управления питанием центрального процессора;
использование ИТ- оборудование с высокоэффективными блоками питания;
использование систем бесперебойного питания (ИБП) с высоким КПД; Новейшие компактные ИБП работают с КПД до 97%.
применение лучших методов охлаждения оборудования.

Общие сведения об ACPI в Bios
Все современные системные платы поддерживают стандарт расширенного управ­ления питанием ACPI (Advanced Configuration and Power Interface), в котором реализованы различные функции энергосбережения: «ждущий» и «спящий» ре­жимы, пробуждение компьютера при наступлении различных событий и др. Чтобы полностью воспользоваться всеми преимуществами ACPI, нужна поддержка как со стороны BIOS, так и со стороны операционной системы.

В современном компьютере достаточ­но лишь обеспечить поддержку ACPI со стороны BIOS, а параметры электропита­ния будут управляться непосредственно из операционной системы.
В соответствии со стандартом ACPI компьютер может находиться в одном из сле­дующих режимов энергосбережения:
1. SO — рабочее состояние системы;
2. Si (Power-On-Suspend, или POS) — состояние энергосбережения, в котором отключается монитор, жесткий диск и другие компоненты, но питание с про­цессора и оперативной памяти не снимается. Из режима S1 система может быстро войти в рабочее состояние;
3. S2 — этот режим энергосбережения отличается от режима S1 отключением питания процессора;
4. S3 (Suspend to RAM, или STR) — режим энергосбережения, при котором пита­ние отключено со всех компонентов, кроме оперативной памяти. Потребляемая мощность в этом режиме ниже, чем в S1/S2, но возврат в рабочее состояние выполняется достаточно быстро;
5. S4 (Suspend to Disk, или STD) — в этом режиме все компоненты отключены от питания, а текущее состояние системы сохранено на жестком диске («спящий» режим в Windows ХР). Потребляемая мощность в этом режиме близка к нулю, но выход из него выполняется значительно дольше;
6. S5 (Soft-Off) — в этом режиме компьютер выключен, а для возврата в рабочее состояние требуется его включение и загрузка операционной системы.

ACPI Function
Задача ACPI — обеспечить взаимодействие между операционной системой, аппаратным обеспечением и BIOS материнской платы.
Параметр включает или отключает поддержку ACPI со стороны BIOS. При этом значи­тельная часть функций по управлению питанием передается операционной системе.

Выделяют следующие основные состояния «системы в целом».
G0 (S0) (Working) — нормальная работа.
G1 (Suspend, Sleeping, Sleeping Legacy) — машина выключена, однако текущий системный контекст (system context) сохранен, работа может быть продолжена без перезагрузки.
G2 (S5) (soft-off) — мягкое (программное) выключение; система полностью остановлена, но под напряжением, готова включиться в любой момент. Системный контекст утерян.
G3 (mechanical off) — механическое выключение системы; блок питания ATX отключен.

Для каждого устройства определяется «степень потери информации» в процессе засыпания, а также где информация должна быть сохранена и откуда будет считана при пробуждении и время на пробуждение из одного состояния до другого (например, от сна до рабочего состояния). Выделяют 4 состояний сна:
S1 — состояние при котором все процессорные кэши сброшены и процессоры прекратили выполнение инструкций. Однако, питание процессоров и оперативной памяти поддерживается; устройства, которые не обозначили, что они должны оставаться включенными, могут быть отключены;
S2 — более глубокое состояние сна, чем S1, когда центральный процессор отключен, обычно, однако, не используемое;
S3 («Suspend to RAM» (STR) в BIOS, «Ждущий режим» («Standby») в версиях Windows вплоть до Windows XP и в некоторых вариациях Linux, «Sleep» в Windows Vista и Mac OS X, хотя в спецификациях ACPI упоминается только как S3 и Sleep) — в этом состоянии на оперативную память (ОЗУ) продолжает подаваться питание и она остаётся практически единственным компонентом, потребляющим энергию. Так как состояние операционной системы и всех приложений, открытых документов и т. д. хранится в оперативной памяти, пользователь может возобновить работу точно на том месте, где он её оставил — состояние оперативной памяти при возвращении из S3 то же, что и до входа в этот режим. (В спецификации указано, что S3 довольно похож на S2, только чуть больше компонентов отключаются в S3.) S3 имеет два преимущества над

S4: компьютер быстрее возвращается в рабочее состояние, и, второе, если запущенная программа (открытые документы и т. д.) содержит частную информацию, то эта информация не будет принудительно записана на диск. Однако, дисковые кэши могут быть сброшены на диск для предотвращения нарушения целостности данных в случае, если система не просыпается, например, из-за сбоя питания;
S4 («Спящий режим» (Hibernation) в Windows, «Safe Sleep» в Mac OS X, также известен как «Suspend to disk», хотя спецификация ACPI упоминает только термин S4) — в этом состоянии всё содержимое оперативной памяти сохраняется в энергонезависимой памяти, такой как жёсткий диск: состояние операционной системы, всех приложений, открытых документов и т. д. Это означает, что после возвращения из S4, пользователь может возобновить работу с места, где она была прекращена, аналогично режиму S3. Различие между S4 и S3, кроме дополнительного времени на перемещение содержимого оперативной памяти на диск и назад, - в том, что перебои с питанием компьютера в S3 приведут к потере всех данных в оперативной памяти, включая все несохранённые документы, в то время как компьютер в S4 этому не подвержен. S4 весьма отличается от других состояний S и сильнее S1-S3 напоминает G2 Soft Off и G3 Mechanical Off. Система, находящаяся в S4, может быть также переведена в G3 Mechanical Off (Механическое выключение) и все ещё оставаться S4, сохраняя информацию о состоянии так, что можно восстановить операционное состояние после подачи питания.

Состояния центрального процессора
Выделяют четыре состояния функционирования процессора (от C0 до C3).
C0 — оперативный (рабочий) режим.
C1 (известно как Halt) — состояние в котором процессор не исполняет инструкции, но может незамедлительно вернуться в рабочее состояние. Некоторые процессоры, например Pentium 4, также поддерживают состояние Enhanced C1 (C1E), для более низкого энергопотребления.
C2 (известно как Stop-Clock) — состояние в котором процессор обнаруживается приложениями, но для перехода в рабочий режим требуется время.
C3 (известно как Sleep) — состояние в котором процессор отключает собственный кэш, но готов к переходу в другие состояния.

Состояния устройств
Выделяют четыре состояния функционирования других устройств (монитор, модем, шины, сетевые карты, видеокарта, диски, флоппи и т. д.) — от D0 до D3.
D0 — полностью оперативное состояние, устройство включено.
D1 и D2 — промежуточные состояния, активность определяется устройством.
D3 — устройство выключено.

В BIOS три режима энергосбережения:
Doze – снижение частоты процессора
Standby – отключение дисков и видео.
Suspend – понижение частоты и выключении всех устройств.