财富是可以省出来的——PC节能技术大揭秘
特别策划
在中国，我们一直的梦想就是“家家有台计算机”，不过如今问题出来了。“家家有台计算机”的后果就是家家的电费都大幅度上升……
随着电脑的普及，越来越多的家庭已经拥有至少一台电脑，全国电脑普及率已经超过15%，达到9900万台。而在上海，广州等大城市，电脑普及率已经超过40%。在如此巨大的普及率背后，是巨大的电能消耗。据中国计算机行业协会的一份报告称，截至2004年底，我国电脑拥有量为5299万台，平均每年消耗电量近200亿度，相当于三峡水电站年发电量的一半。
在电脑的功耗中，CPU、硬盘、显示器等“老牌”的能耗大户依旧占据了很高比例，例如Prescott核心的Pentium4 8xx和9xx系列CPU功耗可高达130W。而显卡、音箱等“新兴”的耗能大户的能耗也在稳步提升，GeForce 8800的平均功耗在180W左右。如果搭建SLI系统的话，功耗还要翻一番。高性能的电脑已经成为一台名副其实的“电炉子”。而且绝大部分朋友在使用电脑的时候没有注意到节能的问题，系统往往处于最高功耗状态下长时间下载文件、挂QQ升级，甚至处于空闲状态，极大地浪费了有限的电力资源，对用户本身来讲是花费了金钱，对整个电网来讲则是资源大规模地被白白地消耗掉。在使用电脑的时候采取节能措施，是我们不得不考虑的问题。本专题将从电脑的节能技术发展、实际的节能经验入手，号召大家加入到电脑节能的行列中来！
技术篇
电费太贵，呼唤PC节能技术
节能技术最初用于笔记本电脑配件，尤其是CPU上，为的是提高电池的续航能力。现在，为了解决日益严重的能耗问题，节能技术也逐渐开始被用于台式机配件上，并被作为一个重要的功能进行宣传。可见厂家和市场对节能的重视程度。但是名目如此众多的节能技术用户是否真的了解呢？下面我们就对常见的节能技术进行一个介绍。
1.廉颇老矣——SMM
1989年，英特尔推出了首批笔记本电脑专用CPU： 80386SL/DL，这是首批专门为笔记本电脑定制的移动CPU，与80386不同的是，它们增加了一个新的工作模式——System Management Mode（系统管理模式，SMM）。在进入这种工作模式之后，CPU会自动降低运行速度，并让显示器和硬盘等部件暂停工作，甚至进入休眠状态，以达到延长电池续航时间的目的。
然而，由于SMM是由一家硬件厂商制定的规范，在与操作系统的协作上存在着一些缺陷。由于SMM代码是存在于系统固件中的，因此，系统和SMM之间在对某些硬件设置的理解上可能存在分歧，例如APIC设置问题。此外，由于需要将CPU状态写入专门的存储器（SMRAM），并进行实时同步，SMM操作会消耗CPU时间，并有可能严重影响系统的实时响应性能。
2.老当益壮——APM/ACPI
由于SMM有以上众多不足，又因为Windows的推出，对电源管理界面也有了新的要求，新的规范就诞生了，那就是Advanced Power Management （高级电源管理，APM）。
APM是Intel和Microsoft共同制定的电源管理规范，在其中制定了关于CPU，硬盘，甚至显示器等设备的详细规范。相对于SMM来说，APM进了一大步，然而，它仍然存在一部分缺陷。
作为一个“规范”，APM并没有对实现方式进行明确的定义，因此每个基于APM的BIOS都有可能有自己的电源管理方案，使得BIOS之间缺乏一致性，这对于BIOS程序员和用户来说都是非常痛苦的事情。此外，系统和BIOS之间的通讯问题依旧没有解决。系统无法知道进入挂起状态的原因，而BIOS也不知道用户在干什么。因此，在某些极端情况下，使用APM反而会使机器进入一种相当混乱的状态——BIOS和系统各自为政，后果就是系统无法正常使用，甚至死机。
为了寻找更好的方案，1996年底，HP，Intel，Microsoft，Phoenix和Toshiba共同制定了Advanced Configuration and Power Interface（高级配置与电源接口，ACPI）。至今为止，它已经升级到v 3.0（2006年10月制定）。多个厂家的加入，使得ACPI在APM的基础上实现了“跨越式发展”。ACPI不仅能提供SMM和APM都无法提供的系统状态信息，还对休眠状态进行了等级划分，并允许用户在不同的状态之间进行多级切换。
由于拥有以上众多功能并不断改进和更新，ACPI仍然是整机电源管理方案中最常用，也是最通用的一个。然而，用户如果想要享受到ACPI带来的便捷，仅有主板和系统的支持是不够的，还需要其他设备，尤其是CPU的支持。
3.首次交锋——SpeedStep和PowerNow!
在1999年前后，Intel和AMD分别推出了自己的CPU节能技术——SpeedStep和PowerNow!，并将它们应用于各自的最新产品Coppermine（铜矿）核心Pentium Ⅲ和K6-2+，甚至Athlon-M中。虽然在具体实现的细节上存在众多的不同，但在功能上，SpeedStep和PowerNow!则是相差无几。它们能在CPU负载较低的时候自动切换CPU电压和频率，使CPU的电压在负载较低的时候降低，并切换到低主频状态运行，从而达到省电的目的。它们的出现标志着节能技术从一个总体的规范走向了细化，具体化。
然而，它们也具有一定的缺陷。例如CPU只有高主频和低主频两个状态，在用户进行相对简单的操作，如只玩游戏或只进行文字编辑等的时候能够较好的满足用户的需求。但对于比较复杂的用户需求，尤其是CPU负载介于高负载和低负载之间的情况，就显得有些力不从心了。正因为这个原因，导致了另外一个厂商半路杀入，推出了一项令人耳目一新的技术。
4.半路杀出程咬金——Transmeta LongRun
Transmeta，这个建立于1995年的年轻公司踌躇满志地发布了自己的第一款移动CPU——Crusoe。虽然在性能上无法同当年移动CPU的王者Pentium Ⅲ-M媲美，Crusoe的设计理念却令人耳目一新。
为了解决CPU功耗问题，Transmeta采用了和Intel、AMD截然不同的方法，不是急于提高工艺精度，而是在CPU本身的设计上下功夫，简化内部电路。因此Crusoe采用了一种“半软件”的设计，通过软件模拟的方式运行x86指令，实际承担运算的则是一颗RISC处理器。虽然LongRun这项技术本身在调整CPU频率的策略上和SpeedStep没有太大区别，但得益于CPU独特的设计，和自身能以每秒数百次频率动态调整MHz和电压的能力，采用Crusoe的笔记本电脑的电池续航能力比采用其他CPU的产品长了不少，因而得到了日系超轻超薄笔记本主力厂商的青睐，使得Transmeta曾经名声大噪。
5.两雄相争——SpeedStep2和Cool' n' Quiet
为了适应笔记本产品的需求，Intel和AMD各自推出了更新的节能技术，并应用于Pentium Ⅲ-M，Pentium 4-M，Athlon64等系列产品中。需要注意的是，与Athlon 64系列同时代的AMD移动CPU采用的节能技术依旧名为PowerNow!，但实际上是Cool 'n' Quiet。Cool 'n' Quiet已经能实现每秒调整CPU频率30次，并实现了CPU频率的多级调整，而发布时间更早的SpeedStep2则只是增加了一个中间频率。
6.群雄逐鹿——PowerNow! with Optimized Power Management（OPM）、EIST、LongRun2和CoolStream
随着工艺精度日益提升以及用户对功耗关注度的提高，越来越多的厂商开始推出自己的节能技术。Intel的Enhanced Intel SpeedStep（俗称SpeedStep3，EIST）进一步完善了对CPU功耗的控制，并实现了对CPU频率的多级调整，并被应用于包括Xeon在内的Intel全系列产品中。AMD的Optimized Power Management（OPM）也被应用于AMD的全系列产品中。Transmeta则进一步推出了LongRun的改进版本LongRun2，进一步探索着另一种降低功耗的方式。宣布专注嵌入式领域的VIA也发布了自己的节能技术CoolStream，这是一项包含了从CPU制作和封装工艺到配套软件的体系，由此造就了C7-M功耗最低时仅为0.1W的记录。
7.趋势——简化电路，减少漏电，效率至上
不说你可能还不知道，CPU功耗的30%～50%是由漏电造成的，因此减少漏电量，就成为了一个一直以来的话题，这一话题在可预见的未来也不会改变。为了减少漏电，各个厂商都在尝试着不同方法，从工艺精度的不断提高到SOI，SmartFlex等技术的诞生，都是为了降低漏电量。
降低漏电量的另外一个可行的解决办法则是简化CPU内部电路，这一思路是Transmeta一直在坚持的。可以说，简化电路也将会是以后CPU发展的一个方向。当工艺和材料发展都遇到瓶颈的时候，简化电路势必成为最可行的方法。
至于效率至上，从Intel放弃4GHz Pentium D就可以看出，即使是曾经推崇频率至上的Intel，也开始放弃片面追求频率转而重视“效率”了。以往，在频率飞速提升的背后，是制造工艺精度的不断提升在支撑。现在，工艺精度越来越逼近硅原子大小，工艺精度的提升越来越困难，已不足以支撑频率的提升了。为了保证CPU的性能，厂商只有寻找其他的办法。最好的一个当然是提升CPU工作效率。这样不仅能够维持CPU性能的提升，还能解决功耗问题，可谓一举两得。
实战篇
前面我们对各个时期的电脑节能技术进行了详细介绍，而如何正确、灵活地应用这些节能技术来真正实现电脑的全面节能才是最重要的部分，下面我们将针对流行的电脑配件进行详细地讲解，让大家可以顺利地把这些节能技术用起来，想省就省。
1.CPU的节能：设置BIOS是关键
CPU的节能技术可以说是非常丰富了，前面也进行了详细的介绍，这里我们对两个最主要的技术进行讲解。首先，对于Intel处理器来说，从Pentium4 6系列开始，都提供了对SpeedStep节能技术的支持，开启该选项则可使CPU在空闲的时候降频使用，能大大降低电能的消耗。
开启SpeedStep的方法也很简单，开机进入主板BIOS设置界面（开机时根据屏幕提示按下DEL键或者F2键），选择CPU设置项，将SpeedStep选项设置为“Enable”或者“Automatic（自动）”，然后保存设置退出，重启系统即可。这样的设置主要针对台式机，对于笔记本电脑来说，只要在Windows中设置合适的电源方案即可，BIOS中很少会给出这样的选项。
对于DIY玩家来说，降低CPU的工作电压也是降低功耗的好办法，当然前提是在降低电压后，你的CPU还能稳定工作。CPU电压的调节也在BIOS中进行，不过并不是所有的主板都会提供降电压的选项，毕竟那样会影响系统稳定性，主板厂商可不愿背上“产品不稳定”的名声。
编辑温馨提示：很多朋友可能会忽视的一个问题是，虽然Windows XP系统可以自动在CPU空闲的时候给CPU发送idle命令让它处于待机状态以降低功耗，但如果有程序启动开始占用CPU资源的话，CPU又会处于高功耗状态。正是这个原因，如果电脑系统中了病毒或者木马程序，将CPU资源占尽的话，也会让CPU的功耗居高不下，越是强劲的处理器，被耗掉的电能就越多。所以，定期杀毒也是节能的一个好习惯。
2.显卡的节能：控制台很重要
显卡也算是电脑系统中的耗电大户，目前最高端的GeForce 8800GTX满载工作的时候，功耗可以达到180W左右，远远超过CPU。虽然在GPU轻载工作的时候，功耗要比满载的时候小很多，但由于漏电流的问题，仍然有很大一部分电能被闲置的晶体管消耗掉了，因此我们在显卡不是很忙的时候降低它的核心/显存频率，也能大大降低显卡的待机功耗，节约很大一部分电能。
以ATI显卡为例，在显示属性中开启ATI Catalyst控制中心后，选择ATI Overdrive页面，然后在Option处勾选“Enable ATI Overdrive clocks for 3D applications only”。这个选项的意义就在于只在使用3D程序的时候开启预设的高频选项，平时则以常规频率运行，这可在一定程度上节约电能，而在玩游戏的时候也可以保证性能。对于NVIDIA显卡来说，还可以专门针对特定的3D程序进行指定频率，更加方便。
另外我们也可以通过Rivatuner这样的显卡超频工具来灵活调节显卡的工作频率。在Rivatuner中，我们可以将核心/显存频率调低——在普通网页浏览、文字处理的时候，你根本用不着那么高的工作频率，降低它可以节约不少电能，还能让机箱内的温度大大降低。不过值得注意的一点是某些显卡由于时钟发生器的原因，不能随便降低频率，否则会出现花屏的问题，对于这一类显卡则不能使用这个方法（多见于早期中低端的N卡和A卡，比如一些Radeon 9550显卡）。
3.硬盘和显示器的节能
说到硬盘和显示器的节能，我们需要了解Windows自带的电源管理工具。在Windows XP的控制面板中选择电源选项，然后可以在电源使用方案中选择适当的省电方案。我们可以直接选择预设的方案，也可以自己选择关闭显示器、硬盘的时间以及待机时间。依照自己的使用习惯选择吧。
需要提出的是，对于LCD显示器来说，屏幕保护程序其实是起不到保护屏幕以及省电的作用的。由于LCD的工作原理，LCD的背光灯只要是通电都是亮着的，绝对不会因为屏幕上显示的全黑色就会降低功耗。相反，屏幕上显示黑色图像的时候液晶分子都处于偏转状态，功耗理论上最大（实际上与显示全白差异不大，灯管主要占大部分功耗）。因此在不使用显示器的时候，把它关掉是最省电的，比如你需要长时间下载电影人又需要离开的时候。
选择篇
财富，是可以省出来的，不仅仅对于消费者。对于各大厂商，大力开发“省电”的产品，不仅能为他们自己赢得了不少好的口碑和收益，也令消费者受益。
除了对计算机进行一些节能设置外，我们面对这些“省电”产品，该如何选择？当然是要了解现在最新的采用了节能技术的硬件产品。在配机的时候可以根据自己的需要来选择适合自己的产品。
电源：符合省电规范
要让自己的计算机节能，除了CPU、显卡这些我们无法有更多选择的硬件外，对电源的选择就显得尤为重要。我国于2003年12月5日就开始实施《计算机节能产品认证技术要求》，对计算机待机功耗作了明确规定：计算机在关闭方式下的单位时间能耗值应不大于3W；计算机在睡眠方式下的单位时间能耗值应不大于10W；计算机进入睡眠方式的缺省等待时间不大于30min。可见，节能已经受到了相当的重视。简单地说，我们要求电源在+5VSB输出为0.3A时的功耗不得大于3W，满足此条件的电源才算得上真正意义上的“节能”电源。大家在购买电源的时候需要了解这一点，要知道所有的用户都使用了节能电源的话，将节约很大一部分电能，而一般电源厂商很少会特别标注这个规范，所以大家需要多关注相关的电源评测，比如我们每年推出的电源评测专题，这样才能真正选择到符合节能规范的电源。
代表产品：航嘉 多核R80电源
这款电源符合严格的欧盟RoHS规范、美国能源之星4.0版标准。航嘉多核R80额定功率300W，符合Intel ATX 12V 2.2版，在负载20%、50%、100%的情况下(满载即额定功率下的负载，典型负载一般为额定功率的50%，轻载一般为额定功率的20%)，转换效率都高于80% 。待机功耗在0.1A时小于1W，功率因数高于0.9。该电源采用主动PFC设计，在90V~265V的输入电压下都可以正常工作。多核R80最大的亮点是弃用传统的肖特基整流技术转为采用领先世界的同步整流技术，通过采用动态电阻极低的专用功率MOSFET来取代整流二极管的新技术，降低了整流损耗，提高了转换效率，从而做到提高转换效率，降低耗电量，减少发热，达到品质的优越。
硬盘：混合硬盘是未来趋势
随着硬盘性能的不断提高，其功耗也在不断增加，虽然硬盘的功耗比起CPU、显卡等耗电大户来说低了不少，但如果能降低硬盘的能耗，将使笔记本的续航时间更长、性能更佳。混合型硬盘由此而生。
混合型硬盘简单地说就是一个硬盘和闪存的结合体。拥有普通硬盘的成本优势和闪存的响应速度优势。最重要的一点是它能节省功耗。希捷Momentus 5400 PSD功耗仅有传统硬盘的50%。
2007年1月，希捷、富士通、东芝和三星共同宣布了Hybrid Storage Alliance（HSA，混合存储联盟）成立。希望指导业界如何在笔记本电脑上通过这一技术提高性能、并加速推广混合硬盘的普及。和以前在移动CPU上推广类似，混合硬盘现在也是在笔记本等轻薄型的电脑上开始使用。随后会用到台式PC上。
代表产品：希捷Momentus 5400 PSD
希捷Momentus 5400 PSD是一款容量为160GB+256MB闪存作为缓存的混合型硬盘。采用了垂直记录技术。在使用时，常访问的数据被写入闪存中。在系统空闲时将这些数据写回硬盘。以此来通过缩短盘片旋转时间，降低功耗并延长电池寿命。通过直接从闪存引导缩短延迟时间来提高启动和恢复速度。该硬盘面向Windows Vista 开发，不需要专用软件或初始化，只须进行安装即可长期使用。
写在最后
本专题针对电脑节能技术以及实际使用中的节能经验和设置做了一个比较全面的介绍，其实大家除了充分使用各项先进的节能技术外，养成节能的好习惯才是最重要的。例如晚上挂机下载东西的时候关掉显示器，尽量合理安排使用时间，减少电脑的闲置时间等等。另外更节省一点的方法则是在上网或处理文字的时候调低CPU、内存、显卡的工作频率，这样都可以大大降低使用功耗。
其实最直接的一点，购买省电的电脑配件，省电的效果最为明显。在性能能够满足你的需要的前提下，尽量选择功耗低的电脑配件，也可以更好的节约电能。例如选择AMD的闪龙2800+和C61G主板的组合，功耗就比赛扬2.8GHz与i915G的组合功耗低不少。按照我们以前做过的功耗测试结果来看，如果按100台电脑，每天工作12小时的话，一个月能省下500多元钱，一年就是6000元钱，如果拿AMD闪龙2800+与C61G的组合与Intel P4 3.7GHz与交叉火力的豪华组合相比的话，按前面所说100台电脑计算，一年大概会省下60000元电费！这就是低端配置和高端配置的能耗差距（详见2006年第12期《电脑报》网吧机横测专题）。如果算到全国用户量的话，这个数字更加巨大。所以我们也倡导大家购买电脑的时候，注意够用就好，过于高档的配件放在那里不光是个摆设，它还在浪费着宝贵的电能，说得通俗点，它还在吃着你的钞票。
好了，希望本次电脑节能专题能对你有所帮助，资源有限，省在当今，利在千秋，让我们大家都来为电脑节能贡献一份力量。