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Technologieauftrag - Getacs Energiespartechnologie
Getac Energieverwaltungstechnologie erreicht die nächste Gütestufe bei robusten mobilen Computerlösungen
Die Energiespartechnologie gewinnt aufgrund des Rückgangs der Erdölreserven und der zunehmenden Forderung nach Umweltschutz immer stärker an Bedeutung. Es besteht ein dringendes Bedürfnis nach der Entwicklung von Energiespartechnologien zur Erfüllung der Kundenansprüche an mobile Geräte mit langer Betriebszeit
Getacs Forschungs- und Entwicklungszentrum hat jahrelang unablässig Energiespartechnologien erforscht, die nicht nur ein Hauptverkaufsmerkmal der robusten mobilen Computerprodukte von Getac sein sollen, sondern auch Repräsentant unserer Verpflichtung gegenüber unseres Lebensraumes - der Erde - ist.
Die Suche nach Faktoren des Stromverbrauchs bei Inaktivität ist der erste Schritt unserer Forschung, da dies bei der Identifikation der Hauptprobleme hilft. So können wir uns auf die Optimierung der Stromabgabe eines Systems konzentrieren. Das Kreisdiagramm in Abbildung 1 zeigt den aufgeschlüsselten Stromverbrauch eines Intel Santa Rosa-basierten Notebooks; wir markieren die größten "Stromfresser", wie LCD-Hintergrundbeleuchtung, Chipsatz, geringe Dissipation, CPU-Kern, Festplatte (HDD), etc.
Das Kreisdiagramm basiert auf den Angaben eines stark belasteten Systems. Die Reihenfolge kann bei unterschiedlichen Testbedingungen variieren. In diesem Fall wird der starke Belastungstest durch eine Reihe von Programmen - u. a. Prime95-, MPEG-2-, AVI-Dateien - durchgeführt, die auf die CPU-Rechenleistung, Grafikleistung, Festplatte, VGA und das Datenbus-Brennen auf Chipsätze fokussiert sind.
Die Eigenschaftsklassen der Geräte wurden basierend auf den gesammelten Daten analysiert. Aktuell hat Getac vier Hauptlösungen bei Energiesparsystemen; dazu zählen Energiesparen bei statischen Geräten, Energiesparen bei dynamischen Geräten, hochpräzises Stromversorgungsdesign und ein bedarfsbasiertes Netzteilsystem.
01 Energiesparen bei statischen Geräten
Abbildung 2, G-ManagerGetacs Forschungs- und Entwicklungszentrum hat die Ressourcen seiner Hardware-, Software-, Treiber- und Anwendungsteams zur Entwicklung eines benutzerfreundlichen, intelligenten Dienstprogrammes - dem G-Manager (Abbildung 2), der der Steuerung der Stromversorgung von PnP-Geräten dient - zusammengerufen.
Benutzer können die Stromsteuerungsmechanismen dieser Geräte zur Optimierung des Nutzwertes und Erfüllung der Anforderungen selbst festlegen. Der G-Manager bietet zudem den Standardmodus "Ultra Power Saving" (Extremes Energiesparen), der aus Gründen der Benutzerfreundlichkeit dem Ausschalten aller PnP-Geräte dient.
02 Energiesparen bei dynamischen Geräten
Zusätzlich zu PnP-Geräten hat die Zusammenarbeit der Entwickler aus den Bereichen Hardware, Software, Treiber und Mechanik bei Getac Technologien für fixierte Geräte hervorgebracht. Da diese Geräte nicht herausnehmbar sind und keine zufällige Steuerung bieten, muss die Software den Status dieser Geräte durch Lesen der Register im Chipsatz oder Treiber prüfen, wohingegen integrierte Controller und das BIOS das automatische Ein-/Ausschalten der Geräte basierend auf dem Gerätestatus übernehmen.
A. Optisches Laufwerk (ODD)
Durch das direkte Ausschalten des optischen Laufwerks treten Systemfehler auf. Das BIOS muss den Status des optischen Laufwerks zyklisch überprüfen und den nächsten Schritt entsprechend festlegen. Die Stromversorgung des optischen Laufwerks wird nur ausgeschaltet, wenn keine Disk eingelegt und eine eingestellte Zeit der Inaktivität abgelaufen ist.
B. Festplatte (HDD)
Die Festplatte weist einen vom optischen Laufwerk abweichenden Stromsteuerungsmechanismus durch Verbindung mit der Gerätetreiberebene zur Statusüberprüfung auf. Das BIOS stellt den ACPI Script Language- (ASL-) Code zum Beziehen des Gerätestatus ein und nimmt entsprechende Stromsteuerungsaktionen vor.
C. LAN
Vergleichbar mit der Auto Connect Battery Saver- (ACBS-) Technologie von Intel ist diese von Getac entwickelte Energiesparmethode effizienter, da sie die Stromversorgung des LAN-Chips vollständig unterbricht. Der Kreislauf ist mit 10 MB-, 100 MB- und 1 GB-Netzwerksystemen kompatibel. Ein integrierter Controller überprüft den Status des LAN-Kabels durch das von der LAN-Signalerkennungs-Klebstofflogik bereitgestellte Signal
Die Klebstofflogik erzeugt regelmäßig ein geringes logisches Signal, während das LAN-Kabel mit dem RJ45-Anschluss und dem Netzwerk verbunden ist - das Signal hält die logische Schaltung konstant hoch, wenn kein LAN-Kabel angeschlossen ist. Der Chipsatz befolgt beim Umgang mit Busisolation und Initialisierung die Informationen vom integrierten Controller. Sowohl der integrierte Controller als auch der Chipsatz müssen zur Aktivierung der ACBS-Funktion zusammenarbeiten.
03 Präzises Stromversorgungsdesign
Intrinsischer statischer Stromverbrauch bei Inaktivität ist die Eigenschaft von Halbleitergeräten. Egal, ob sich das System im Bereitschaftsmodus, Ruhezustand oder ausgeschaltetem Modus befindet - es wird weiterhin eine konstante Menge Strom verbraucht. Bei der Gleichung P = I x V ändert sich der P-Wert entsprechend des V-Wertes, wohingegen der Wert I konstant bleibt. Der P-Wert verringert sich, wenn sich der V-Wert verringert. In den meisten Fällen erhöhen Entwickler die Spannung vom DC/DC-Ausgang geringfügig
Dadurch soll der Ausbreitungsverlust kompensiert und sichergestellt werden, dass die Endknotenchips angemessen mit Strom versorgt werden. Die Entwickler von Getac reduzieren den Stromausbreitungsverlust durch Verbesserung der Motherboard-PCB-Designtechnik und das stabile DC/DC-Systemdesign. Dadurch implementieren die Getac-Entwickler ein Präzisionsstromversorgungssystem, das die Anforderung von Chips erfüllt und unnötigen Stromverbrauch reduziert.
04 Demand-based power supply technology and Automatic Power Measure and Analyze system
Wie erzielen wir eine bedarfsbasierte Stromversorgung? Ein bedarfsbasiertes Stromversorgungssystem sollte nur angemessene Strommengen an das Motherboard liefern. Ein überdimensioniertes DC/DC-Design erhöht die Materiallistenkosten, wohingegen ein unzureichendes DC/DC-Design die Effizienz reduziert und die Umwandlung von Strom in Hitze verursacht, wodurch letztendlich mehr Strom zu Kühlzwecken verbraucht wird. Ein vollständig zufriedenstellendes Stromversorgungsdesign hilft nicht nur beim Einsparen von Kosten, sondern erhöht zudem die Effizienz des Stromversorgungsmoduls zum optimierten Energiesparen.
Die Entwicklung eines angemessenen DC/DC-Stromversorgungsmoduls ist stets eine Herausforderung für Entwickler. Dies rührt daher, dass einige DC/DC-Teilmengen, die durch anderes Hochspannungs-DC/DC generiert wurden, Schwierigkeiten bei der gleichzeitigen Identifizierung sofortiger Netzanforderungen aller DC/DC-Subgeräte bereiten; insbesondere bezüglich der CPU-Kern-Spannung, die sich aufgrund der Energiespartechnologien der CPU, z. B. der SpeedStep®-Technologie von Intel und der PowerNow!TM-Technologie von AMD, regelmäßig ändert. Auch ist es schwierig, das Verhältnis zwischen jedem DC/DC-Modul zu bestimmen, da nicht alle Maximalströme jedes DC/DC-Systems gleichzeitig entstehen
In anderen Worten: Der tatsächliche Stromverbrauch kann nicht über die einzelnen DC/DC-Messungen bezogen werden. Die Messungen sollte gleichzeitig stattfinden und über einen längeren Zeitraum akkumuliert werden, bis das System zum Beziehen korrekter Daten ausgeglichen ist.
Dazu hat Getac ein automatisches Strommessungs- und Analysesystem entwickelt. Im System ist ein Datenerfassungsmodul am Device Under Test (DUT) angebracht und ein freistehender Computer speichert und zeichnet kontinuierlich Daten vom Datenerfassungsgerät auf.
Das automatische Strommessungs- und Analysedienstprogramm (Auto Power Measure and Analyse; APMA) berechnet automatisch die Daten, die vom Datenerfassungsgerät gespeichert werden und gibt hilfreiche Informationen aus, z. B. die maximale Spannung, den maximalen Stromverbrauch, die durchschnittliche Spannung, den durchschnittlichen Stromverbrauch, etc. Auch kann das Dienstporagmm die Daten als Microsoft Excel-Dateien exportieren. Bei Getacs Neuveröffentlichungen und der Produktentwicklung nutzen Techniker dieses System zur Überprüfung des Power-Plane-Designs in den einzelnen Zuständen (EVT/DVT/PVT).
Energiespartechnologie kann erfolgreich bei der Reduzierung der Systemerhitzung helfen, wohingegen ein Kühlsystem bei der Verminderung von durch Hitze entstehenden Problemen hilft - dadurch wird beim Umgang mit der Erhitzung mehr Energie eingespart. Dies bedeutet in der Tat einen positiven Kreislauf und einen enormen Fortschritt für uns. Getac wird auch in Zukunft fortschrittliche Energiespartechnologien entwickelt.
Kundenwert
- Die Ermöglichung von Außeneinsätzen ist insbesondere bei missionskritischer Nutzung im Freien ohne externe Stromversorgung erforderlich.
- Starkes Entwicklungsdesign, Test- und Produktionskompetenzen, wodurch sich Kunden auf dem vertikalen Markt von der Konkurrenz abheben können.
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