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L’énergie ne s’use que si l’on s’en sert




David DESSCAN


Consommation électrique d’un PC et sa gestion

Le but de cet article n’est pas de vous donner une énième explication sur la crise énergétique ou l’impact écologique de notre consommation. Ces thèmes sont actuellement largement couverts par les médias, le monde politique et économique. Notre intention est d’une part de vous inciter à prendre conscience de la consommation d’énergie de vos machines et d’autre part de réfléchir ensemble sur certaines habitudes et attitudes à revoir ou à changer pour consommer moins ou mieux l’électricité au bureau.

Dans notre région, l’énergie électrique que nous consommons est composée de 25.57% d’énergies renouvelables, 9,6% d’énergies non renouvelables (nucléaire, fossiles), 1,97% provenant des déchets et 62,80% d’agents énergétiques non vérifiables. Ce mélange d’électricité répond pour le moment à nos besoins de consommation énergétique sur le court et moyen terme pour l’habitat, l’industrie et la production de biens et de services. Toutefois, la consommation globale d’électricité continue à croître et le mélange d’électricité dans sa forme actuelle risque de plus être assuré sur le long terme.

Selon le rapport environnemental 2007 de l’Administration fédérale pour la période 2005 - 2006, la consommation d’électricité de l’Administration fédérale se monte à 579 millions de kWh par an. 56% de cette consommation sont du domaine des EPF. En 2006, le domaine des EPF a consommé 321 gigawattheures d’électricité. Le rapport du groupe spécialisé RUMBA de l’Administration fédérale mentionne que 60 à 70% de l’énergie électrique consommée dans les immeubles de bureaux concernent l’informatique. L’Administration fédérale consomme environ 60 millions de kilowattheures pour les ordinateurs, les écrans, les imprimantes, les photocopieuses, les serveurs, les périphériques réseau et les systèmes de refroidissement. Cette consommation coûte chaque année près de 6 millions de francs à la Confédération.

Rappel de quelques chiffres de consommation électrique d’un PC de bureau

Dans nos choix d’appareils électroménagers ou de moyens de transport, plusieurs d’entre nous font de plus en plus attention à l’étiquette énergétique de ces derniers. De même, nos ordinateurs, bien qu’ils ne soient pas vendus avec une étiquette de classement énergétique, consomment énormément.

Un ordinateur avec une configuration telle que ci-dessous consomme en moyenne 146 à 152 Watt avec une charge CPU de 0 - 20%. Lorsque celle-ci augmente à 100% sur les deux coeurs, la consommation passe à 182 Watts .

Processeur : Intel Core 2 DUO E6400 @ 2.13Ghz
Mémoire vive : 2GB
Disque dur : 250 GB
Carte graphique : Nvidia GeForce 7600 GS avec 256 MB
Carte Réseau : Intel Gigabit 82566DC
Ecran SyncMaster 213T

En mode veille (sleep) la consommation est de 6 Watts. L’ordinateur peut entrer dans ce mode de consommation réduite d’énergie après un certain temps d’inactivité ou par suite d’une action manuelle. Le mode veille correspond à l’état S3 (suspension en mémoire) de la norme ACPI (Advanced Configuration and Power Interface - interface de configuration et d’alimentation avancée).

En mode de veille prolongée (mise en veille vers le disque dur), l’ordinateur consomme toujours si l’interrupteur de votre prise multiple reste allumé (environ 4 Watts). Le mode veille prolongée (hibernation) correspond à l’état S4 de la norme ACPI.

Cette consommation est relativement constante et tient compte du rendement énergétique du bloc d’alimentation.

Le bloc d’alimentation est la partie d’un ordinateur qui transforme le courant alternatif en courant électrique continu nécessaire au fonctionnement de ses composants. Il n’est malheureusement pas idéal, car seule une partie de l’énergie consommée est transformée en énergie utilisable.

Par exemple, pour une alimentation qui consomme 400 Watts à la prise et fournit que 320 Watts sur les lignes 3.3V, 5V et 12V, le rendement est de 80%. En réalité, ce rendement n’est pas constant et varie selon la charge.

Malheureusement, cela n’a pas arrêté la folie de certains constructeurs de mettre sur le marché les dernières générations de matériels et les blocs d’alimentation de plus de 1000 Watts pour faire tourner des jeux de plus en plus énergivores.

Comment est-ce que votre matériel gère cette consommation d’énergie ?

En informatique, il y a deux normes qui sont utilisées pour la gestion de l’énergie. La première, APM (Advanced Power Management - gestion étendue de l’alimentation) est une API (Application Programming Interface) développée par Intel et Microsoft. Celle-ci permet au BIOS de gérer l’alimentation du système, réduire la cadence du CPU et désactiver certains périphériques (lecteurs de disques durs, CD-ROM ...) après une période d’inactivité. L’APM permet ainsi une économie d’énergie.

Aujourd’hui, l’ACPI est la norme utilisée pour la gestion de l’énergie. Elle fournit des interfaces standard aux systèmes d’exploitation, leur permettant de gérer la configuration et la gestion d’énergie de l’ensemble du système et des périphériques. Les systèmes en adéquation avec la norme permettent à l’OSPM (Operating System directed configuration and Power Management) de prendre le contrôle des fonctionnalités propriétaires telles que l’APM BIOS, le PNPBIOS, les applications propriétaires et le firmware SMM (System Management Mode). L’ACPI fournit à l’OSPM les interfaces de bas niveau pour la gestion d’énergie et de la performance du système, des périphériques et du processeur. Il permet aussi de gérer la configuration PNP (Plug and Play), les évènements systèmes, les contrôleurs intégrés, les zones thermiques, la batterie et l’énumération du bus. Cependant, la plupart des systèmes n’implémentent pas l’intégralité des fonctionnalités de cette norme.

Un système ACPI est composé d’une série de 10 tables qui définissent les périphériques présents sur le système et leur capacité en matière de gestion de la configuration et de l’alimentation.

Ces tables sont fournies par les fabricants de BIOS et des composants du système. Au démarrage, le BIOS recherche des entrées spécifiques contenues dans deux de ces tables (la table de description ACPI fixe [FACP] et la table de description du système racine [RSDT]) afin de déterminer si le système est compatible ACPI. La table DSDT décrit la configuration du système et définit les éléments supportés par l’ACPI et leurs caractéristiques.

L’ACPI définit les états globaux d’un système, de ses processeurs, de ses périphériques et de ses états de veille (sleep states). Un état X0 (G0/S0, C0, D0) correspond à un système en service et consommant de l’énergie. La figure ci-dessous montre ces différents états.

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Source : Advanced Configuration and Power Interface Specification, Rev3.0a, Dec. 2005

Les états S1 - S5 correspondent au mode veille. G0 - G5 définissent les états généraux d’un ordinateur ;

G0 (S0)ordinateur sous tension
G1-(S1)mode veille
G1 (S3)Suspension en mémoire vive. L’ordinateur éteint l’alimentation principale, mais l’état de la mémoire centrale est maintenu par le +5VSB de l’alimentation. Ce courant est maintenu même si le PC est éteint.
G1 (S4)Suspension vers le disque dur. Le contenu de la mémoire et les contextes d’exécution des processeurs sont sauvegardés dans un fichier d’hibernation (hyberfil.sys) sur le disque dur. L’ordinateur est éteint. Lorsque vous redémarrez votre ordinateur, le système d’exploitation (ntldr pour Windows) utilise le contenu de ce fichier pour restaurer l’état de votre ordinateur.
G2 (S5)Arrêt de la machine contrôlé par le système d’exploitation (dans cet état la machine consomme environ 5 W).
G3Arrêt complet (mécanique) ou prise débranchée (0 W).

L’information sur le mappage d’état de veille à l’état supporté par les périphériques (device states D0 - D5) renseigne sur la gestion d’énergie de ces derniers.

D0périphérique sous tension
D3périphérique arrêté (temps de latence plus important au redémarrage).

Il est important d’activer l’option ACPI dans le BIOS pour permettre à votre système d’exploitation de gérer l’énergie et la performance des différents composants et périphériques de votre ordinateur. Cependant, d’autres technologies ont aussi été développées pour gérer la consommation d’énergie.

Par exemple, la technologie Enhanced Intel SpeedStep (EIST) permet au système de gérer dynamiquement la fréquence d’horloge du coeur et la tension appliquée du processeur (Vcore). Cela permet de diminuer fortement la moyenne de consommation d’énergie et sa dissipation thermique, et donc les émissions de chaleur. De plus, sur des systèmes avec un contrôle dynamique de la vitesse de rotation du ventilateur, ce dernier tourne moins vite quand la dissipation thermique est plus faible. Cette fonction présente aussi un intérêt de diminuer le bruit émis par votre ventilateur, ainsi que la consommation électrique.

Du côté d’AMD, la technologie Cool ’n’ Quiet, implémentée dans les processeurs de la famille Athlon64, permet là aussi d’abaisser la fréquence du CPU ainsi que sa tension en fonction de la charge de travail.

Comment activer ces options dans le BIOS du matériel ?

Les figures ci-après vous montrent les changements à faire dans la configuration de votre BIOS pour activer la technologie EIST pour le processeur Intel et Cool ’n’ Quiet pour celui AMD.

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Activer EIST dans le BIOS


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Activer AMD Cool ’n’ Quiet

Comment activer ces options sous Windows ?

Les systèmes d’exploitation Windows Vista, Windows XP SP2 sont compatibles avec la technologie EIST. Pour activer cette option sous Windows XP SP2, cliquez sur Démarrer, Panneau de Configuration, Options d’alimentation et choisissez l’option Gestion d’alimentation minimale.

L’utilisation de la technologie Cool ’n’ Quiet avec les systèmes d’exploitation Linux, Windows XP SP2 et Windows 2003 nécessite l’installation du pilote. Vous pouvez le télécharger ici.

Pour activer cette option sous Windows XP SP2 et Windows 2003 après l’installation du pilote, cliquez sur Démarrer, Panneau de Configuration, Options d’alimentation et choisissez l’option Gestion d’alimentation minimale. Cliquez sur OK pour valider.

Comment vérifier sous Windows XP que ces options sont activées ?

  • Fermez les applications et processus actifs et assurez-vous que la charge CPU est de 0%.
  • Vérifiez dans la fenêtre propriétés système, onglet Général, la fréquence de votre Processeur. Si l’option EIST est activée, vous aurez deux fréquences pour le même processeur Le premier chiffre indique la fréquence maximum du processeur et le deuxième est la fréquence actuelle. Si cette dernière est inférieure à la fréquence maximum indiquée, cela indique que l’EIST a abaissé la fréquence et la tension du CPU. Les figures ci-dessous montrent les variations de la fréquence CPU quand l’EIST est activé ou désactivé.
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EIST - désactivé
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EIST - activé

Vous pouvez aussi utiliser CPU-Z pour vérifier si ces options sont activées. Dans les figures ci-dessous, la fréquence du processeur AMD Athlon 64 est de 997.7 MHz, avec une tension de 1.088V quand Cool ’n’ Quiet est activé.

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Cool ’n’ Quiet désactivé
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Cool ’n’ Quiet activé

Comment le système d’exploitation Microsoft Windows gère l’ACPI ?

Durant l’installation, les tables ACPI du système sont vérifiées. Si les tables générées par le BIOS sont absentes ou si les informations contenues dans les descripteurs sont invalides, le système est considéré comme incompatible avec l’ACPI et la couche HAL (Hardware Abstraction Layer - hal.dll) héritée est installée. La date du BIOS est également lue. Les informations dans ces tables sont comparées aux entrées du fichier Txtsetup.sif de la distribution et les actions suivantes sont exécutées :

  • Si le BIOS se trouve dans la liste des BIOS instables ou incompatibles, la couche HAL ACPI (halacpi.dll) n’est pas installée. Ensuite la date du BIOS est vérifiée et si elle est ultérieure au 1er janvier 1999, la couche HAL ACPI est installée.
  • Si la date est antérieure au 1er janvier 1999, les informations des tables générées par le BIOS sont comparées à celles de la liste de bons BIOS. Si le BIOS est présent, la couche HAL ACPI est installée.

Le fichier Txtsetup.sif contient également des informations utilisées pour la détection et l’installation de périphériques présents durant l’installation en mode texte. Il contient deux sections qui assurent la détection et l’installation de la fonctionnalité ACPI :

[ACPIOptions]

ACPIEnable = 2
ACPIBiosDate = 01, 01,1999
[GoodACPIBios]

Cette section (GoodACPIBios) contient une liste de BIOS compatible.

Windows Server 2003, Windows XP et Windows 2000 requièrent un BIOS ACPI dont la date est ultérieure à janvier 1999. Si le système détermine pendant l’installation que le BIOS a des problèmes de compatibilité avec l’ACPI, cette interface est désactivée et APM (Advanced Power Management) est utilisé.

Vous pouvez vérifier après l’installation de l’OS, la couche HAL installée. Si la couche HAL ACPI est installée, les fichiers hal.dll et halacpi.dll devraient être présents dans le répertoire system32 de Windows. Le gestionnaire de périphériques indique également si l’ordinateur est compatible ACPI. Dans l’exemple ci-dessous, le pilote ACPI est installé et les différents états de veille sont indiqués.

Sous XP comme sous Windows Vista, on peut aussi voir dans les propriétés de chaque périphérique, sous l’onglet détails - mappages d’état d’alimentation, le mappage des états de veille (S0 - S5) aux états supportés par le périphérique (Device state D0 - D3).

Dans la figure précédente, la carte réseau est en état D3 quand le système est en veille (S3). PDCAP correspond à Power on delay timer capacitor. Les fonctions de gestion d’alimentation supportées par les systèmes d’exploitation Microsoft Windows ne sont disponibles que sur les ordinateurs qui ont un BIOS ACPI.

Quelques conseils pratiques pour économiser et consommer moins ou mieux l’énergie électrique

Avant d’investir dans du nouveau matériel informatique, vérifiez s’il y a sur le marché des constructeurs qui proposent des solutions avec une meilleure gestion de l’énergie.

  • Par exemple Gigabyte offre une nouvelle fonction sur ses récentes cartes mères, la D.E.S (Dynamic Energy Saver). Cette technologie offre une gestion complexe des phases de l’étage d’alimentation du CPU, du Vcore et du FSB (Front Side Bus). Elle est disponible sur une carte mère avec un BIOS compatible et elle est gérée par une application fournie par Gigabyte.
  • Privilégiez plutôt un bloc d’alimentation 80Plus avec un rendement de 80%. Une alimentation à rendement élevé est plus avantageuse pour sa consommation moindre en électricité et sa réduction de nuisances sonores.

Assurez-vous qu’ils correspondent aux normes en vigueur.

  • Ainsi la norme TCO 95/99 définit les standards en termes d’ergonomie, le niveau d’émission électromagnétique, sonore, d’écologie et la consommation d’énergie pour les écrans, les claviers, les ordinateurs et les imprimantes. La norme TCO 05 est une révision du TCO 99 applicable aux ordinateurs fixes et portables.
  • La norme Energy Star 4, en vigueur depuis juillet 2007, définit deux nouvelles règles de mesures d’efficacité énergétique pour les ordinateurs estampillés de ce logo. Cette norme prévoit une consommation maximale de 50 W pour un PC de la catégorie A, 65 W pour un PC de la catégorie B (un ou plusieurs processeurs multinoyaux et au moins 1 Go de mémoire système) et une catégorie C (un ou plusieurs processeurs multinoyaux et une carte graphique avec 128 Mo de mémoire dédiée et non partagée au minimum) qui permet 95 W. De plus, le PC ne peut pas consommer plus de 2 W à l’arrêt et plus de 4 W en veille (en mode S3). Les tables ci-dessous vous donnent plus de détails sur les types de produits et les exigences de la norme.

source :www.energystar.gov/

Configurez vos ordinateurs et imprimantes pour les mettre en veille quand vous ne les utilisez pas. Vous trouverez au lien ici des informations pratiques pour vous aider à bien configurer la mise en veille et la veille prolongée des ordinateurs, des écrans sous Windows XP, Vista, MAC OS X, Linux et Solaris.

Une machine en veille prolongée consomme de l’électricité si elle est branchée à une prise. Ce mode de veille ne nécessite pas le +5VSB de l’alimentation pour maintenir l’état de la mémoire vive.

Désactivez vos économiseurs d’écran. Un économiseur d’écran ou écran de veille augmente la consommation inutilement avec une charge plus importante sur le CPU. Initialement conçus pour éviter que la couche phosphorescente contenue dans les écrans cathodiques ne brûle et ne laisse des images rémanentes, ils consomment en moyenne autant qu’une ampoule de 100 watts selon PC Pro Labs.

Changez le branchement de vos équipements bureautiques au réseau électrique

  • Utilisez une rallonge avec interrupteur souris (cf. image ci-dessus) pour ceux qui utilisent déjà une prise multiple sans interrupteur ou une prise multiple avec interrupteur souris pour leurs périphériques (imprimante, scanner, disque dur amovible, écran, amplificateur et enceintes) ainsi vous pouvez éteindre tous les appareils branchés sur la prise multiple quand vous partez pour une longue durée (réunion, cours, pause de midi ou autres) ou avant de quitter le bureau en fin de journée.
  • Branchez uniquement votre ordinateur sur une prise 230 V.
  • Pensez à éteindre tous vos appareils pendant la nuit, les weekends ou quand vous partez en vacances.

Lorsque vous éteignez votre PC ou MAC, il y toujours un ou plusieurs périphériques qui restent branchés et consomment de l’énergie électrique inutilement. Avec un bloc multiprise maître/esclave, vous éteignez tous ces périphériques (imprimante, écran, scanner, disque dur externe, modem,...) automatiquement. Ainsi l’appareil branché sur la première prise (maître) commande les autres prises (esclaves). Par exemple si votre ordinateur est branché sur la prise maître, les périphériques sont allumés ou éteints automatiquement lorsque celui-ci est mis sous ou hors tension.

Si vos machines doivent rester allumées en permanence pour d’autres raisons, mettez-les dans le pool de la grille de calcul Greedy de l’École afin que leurs ressources (processeurs, mémoire) soient utilisées quand elles ne sont pas sollicitées pour exécuter vos diverses tâches planifiées pendant la nuit. Elles peuvent ainsi contribuer à résoudre les problèmes de calcul nécessitant des temps d’exécution très longs. Pour en savoir plus et voir si votre machine personnelle peut venir s’ajouter aux autres, veuillez vous référer au lien.

La consommation électrique de nos équipements bureautique est de la responsabilité de chacun. Aujourd’hui nous ne pouvons plus ignorer le fait que chaque jour, des milliers de kilowattheures d’électricité sont gaspillés. Cette perte ne profite à personne. Le potentiel hydroélectrique suisse est quasiment épuisé et l’exploitation des centrales nucléaires arrive à capacité maximale et demande de lourds investissements. Avec un effort minimum de citoyen responsable, nous pouvons tous contribuer à stabiliser cette consommation électrique. Cela commence par un changement de certains comportements et faire chaque jour un geste tout simple, éteindre tous nos appareils quand nous ne les utilisons pas. Ainsi, nous participons à ce que notre pays maintienne le mélange d’approvisionnement électrique exempt de CO2 et d’autres polluants nocifs pour la santé et l’environnement.



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