| 出版日期：1999-08-09 总期号：847 本年期号：57 |
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便携机的电源管理
王皓 笔记本电脑的诞生着实让崇尚移动办公的人士得到了很大的满足，但是笔记本电脑短暂的电池寿命却一直制约着这些移动办公族的行为，因电池耗尽而出现的尴尬局面屡见不鲜，笔记本电脑设计者为了解决这一问题也是绞尽脑汁，为每一款机器传统地设计了许多电源管理方案，这里就是几种新型的电源管理技术。 pci电源管理 值得注意的是，现在电源管理控制已经从硬件转移向操作系统，不再使用存储在bios中的电源算法，而是操作系统来直接控制电源管理策略，这样就可以在基于当时的整个工作平台来管理和调整电源能耗。这种改进一个最直接的好处就是可以提供更长的电池寿命，对用户的实际操作也带来很大方便。 ■pci设备的低功耗处理 电源管理pci总线，其原理是由标准的pci设备首先把其电源管理能力、转换控制机构、电源状况以及电源需求等信息汇报给操作系统，电源管理软件应用这些信息来转换控制各pci设备，以使其空闲时处于某一种低功耗状态。操作系统根据pci设备返回全操作状态前的潜伏期长度来决定其适当的功耗状态。操作系统可以向设备查询其返回前的潜伏期信息并根据设备期望的特性选择最佳的状态。 如果连接到总线上的所有设备均处于不同的低功耗状态，则整个总线也会转换为一种适当的低功耗状态，各个设备的状态用d0、d1、d2或d3来标记，其中d0是处于激活状态，后续数字越大表明该设备的功耗越低。pci总线则类似地标注为b0、 b1、 b2和b3，其中b0表示全激活状态，其它的总线状态则说明能耗节约的程度，包括总线整个无功耗状态。总线的能耗状态必须与设备的状态相一致，任何一个设备的能耗都不会比其所在总线的能耗高。譬如，如果某一设备处于d0状态，则其所在的总线必然也处于b0状态；只有当总线上的设备都处于d3状态时，该总线才可以转换为b3状态，即无功耗。 ■休眠pc 有些外围设备在需要节约能耗时只能是打开或关闭，但是有一些设备却可以唤醒计算机，对这些设备必须适当操作，为此，pci电源管理提供了一种标准途径来通报系统软件外围设备具有唤醒功能。pmc (power management capabilities) 寄存器就是用于记录各设备处于哪一种低功耗状态以及是否要唤醒计算机。 要从休眠状态唤醒计算机，具有激活功能的外设先激活硬件pme＃ (power management event)管脚，这就告知计算机该设备需要从低能耗状态转换为工作状态，当该信号被激活时，计算机就被唤醒并重新开始执行任务。然后软件开始查询pci设备的标准寄存器确定是哪个设备发出信号，然后将该设备转换为d0状态。 cardbus电源管理规范与电源管理pci密切相关，cardbus已经结合了pci的电源管理，只是由于管脚的限制做了一些改动而已，由电源管理的pci所提供的相同类型的功能已经延伸到了插件程序模块中。最新的cardbus卡充分利用了其可以使用低电压的优势，预计这种工作在低电压状态的cardbus卡消耗的能量只有其前辈产品的50％。另外，这种卡在暂时不用时能被断电，如果所有的卡都处于断电状态，cardbus本身也就可以处于一种低功耗状态，这样就可以延长电池的寿命。 
笔记本电脑电源管理框图 下面这个简化框图展示了一台电源管理的笔记本电脑的结构。 下一代电源管理acpi 随着笔记本电脑微处理器速度的加快以及软件对系统资源需求的加强，使得诸如advanced power management (apm)这样的一些传统电源管理方案有些力不从心。apm面临的一个问题就是负责电源管理的代码位于计算机的system management 处理器区域，它无法知道操作系统（os）和用户应用软件的需求是什么。结果，系统的挂起和恢复操作需要用户的干预，应用软件也没 有一种简易的方法接受系统信息或影响系统的电源状态。 为解决这一问题，microsoft和intel开始了onnow行动，有时也称为instantly available 技术，其目标就是一个对用户透明的电源管理系统。更甚者，这样的电源管理可以使笔记本电脑即使在休眠状态都可以自动处理事件，给计算机提供自我配置及调节用户需求的能力。 除了onnow以外，减少整个系统的电源消耗是很重要的，电池充电间隔很长也是一个关键的优势。另外，电池监控得越准确，笔记本电脑在管理资源和改进运行时间方面就越好。 acpi (advanced configuration and power interface) 就是为了达到上述目标的一种电源和系统资源管理方法，acpi 的兼容性是pc 99的需求之一，它也是intel/microsoft easy pc initiative 的重要部分。 acpi需要os的硬件支持来实现电源管理策略，一个主要的元件就是acpi ec (embedded controller)。 ec的界面已经写入了acpi的规格中，并且被pc 99所引用，它定义了os驱动和ec之间的标准硬件和软件通信，使得任何使用标准驱动的os都可以和ec通信，然后，该驱动使其它的系统驱动与ec之间通信。 ■智能子系统 acpi兼容系统中对智能电池的驱动是acpi规格的一个重要特征，这样的系统包括一个system management bus (smbus) 主机控制器(cpu 到smbus主机控制器)界面、至少一个智能电池、一个智能电池充电器以及一个智能电池选择器(如果支持一个以上的智能电池的话)。 智能电池与一般的化学电池主要不同就在于它可以监测电池状态，智能电池可以直接与智能充电器通信随时告知它充电需求。而智能电池与其它一些智能设备的通信是通过一个直通smbus控制总线的smbus主控制器进行的，该smbus主微控制器就是acpi ec。 实际上，管理智能电池子系统是acpi ec 的关键任务之一，尽管其它的一些芯片元件也可能包含服从acpi/sbs 的smbus 端口，但是ec还能完成其它的一些系统功能。最重要的功能是保护sbs系统防止遭受未经授权的软件危害系统的安全。另外，ec可以充当一个8042型主机控制器，提供键盘扫描和编码。由于ec通常是一个具有广泛i/o的强大的微处理器，可以集成很多其它的功能，像一个内置智能充电器/智能选择器、端口扩展器嵌入式指点设备控制等。而且，高度集成的ec缩小了空间、简化了系统设计，为更短的研发周期以及更小的便携设备提供了可能。 ■双电池 在不久的将来将会有一个重要的特征，那就是拥有双电池的笔记本电脑将具有同时充电和放电的功能。根据一些电池制造商的资料，同时对两个电池放电可以增加10％的操作时间，另外，与顺序充电相比，同时充电则可以使充电过程加速40％。 为了最终用户的利益，sbs－if已经开始精炼其规格指标以提供同时充电和同时放电的功能。那么，电池怎样同时充电或放电，什么时候进行同时充电或放电，这样的电池和系统条件要取决于电池的类型和状态以及特定的电池子系统硬件。 配置和管理一个电池系统的责任应该依赖于一个专门的系统部分，它可以提供足够的保护以防电源病毒或非法操作引入危险的配置，该职责由一个新的智能电池系统——sbsm (smart battery system manager)来承担。 sbsm是一个模拟的smbus设备，所以它可以通过acpi ec及smbus主寄存器被访问，它可以是一个连接到acpi ec的smbus端口的专门处理器，也可以集成到acpi ec 中去。 sbsm的职责是实现与特定系统的电池/电源系统相应的充电和放电配置的拓扑结构和算法。对于同时充电/放电系统来说， sbsm必须随时与两个电池保持通信以监测电池信息并采取行动。另外，sbsm可以提供大约快60％的充电速度，它也可以对电池充电到其最高设计电压，可以增加10％的电量。 延长电池寿命的几点建议 为了更好地使用笔记本电脑，这里也提出几点建议供大家参考： 1．第一次使用电池时，务必先将电池组充满电，然后拔掉整流器单独使用电池，并将其彻底用光； 2．若笔记本电脑搁置两周以上，建议最好取出电池组，因为即使在关机状态下，经过一个月左右的时间，电量也会自动耗尽； 3．一般电池组可以承受500次左右的反复充电，过度地冲放会使电池折寿； 4．电池的适用温度在10摄氏度至30摄氏度之间，超出这个范围会对电池有损害； 5．当不使用并口、串口、usb等端口时，建议最好在bios中都disable掉，因为这些端口在开启状态下也会损耗些许电流； 6．尽量使用睡眠管理（即休眠模式），可以在bios中设置，使笔记本电脑在长时间不用时进入节电状态。 |
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