Progettazione della piattaforma per il moderno standby

Per il moderno standby connesso, una piattaforma hardware per PC deve soddisfare un set specifico di requisiti. Questi requisiti regolano la selezione del chip SoC, della DRAM, del dispositivo di rete e di altri componenti hardware chiave.

L'abilitazione di standby moderno su una piattaforma PC richiede un'attenta pianificazione e progettazione. Il motivo principale per un'ulteriore progettazione consiste nell'offrire un consumo di energia ridotto previsto dall'utente finale quando il sistema è in stato di sospensione e lo schermo è spento. Gli utenti non tollereranno un consumo eccessivo di batteria, in particolare rispetto alla durata della batteria molto buona della maggior parte degli smartphone.

Il secondo investimento di progettazione più grande per lo standby moderno consiste nell'abilitare comunicazioni a basso consumo (Wi-Fi, banda larga mobile e Ethernet). Ogni dispositivo di comunicazione include una notevole quantità di funzionalità di elaborazione autonoma e firmware per consentire al soC o al processore core della piattaforma di spegnere e mantenere la connettività.

Core in silicio a basso consumo (CPU, SoC, DRAM)

Lo stato di alimentazione standby moderno richiede transizioni frequenti tra una modalità di inattività a basso consumo e brevi periodi di attività. Attraverso tutte queste transizioni, il sistema è in standby e lo schermo rimane spento. Questo modello consente al sistema operativo e alle app di essere sempre attivi e in esecuzione mentre l'hardware offre una potenza inattiva ridotta. Questa combinazione comporta una bassa potenza media e una lunga durata della batteria durante lo standby.

Una piattaforma di standby moderna con durata prolungata della batteria include processore core a basso consumo (o SoC) e DRAM che hanno le caratteristiche seguenti:

• Possibilità di passare da modalità inattive a quelle attive in meno di 100 millisecondi. La modalità attiva consente l'esecuzione del codice nelle CPU, ma non consente necessariamente l'accesso al dispositivo di archiviazione o ad altri controller host o periferiche. La modalità di inattività può essere uno stato di controllo orario o di controllo dell'alimentazione, ma deve essere lo stato con il consumo di energia più basso per SoC e DRAM.
• Tecnologia e dimensioni DRAM per ridurre al minimo il consumo di energia in modalità di aggiornamento automatico. I PC di standby connessi attuali usano in genere DRAM mobile (LP-DDR) o DRAM PC a bassa tensione (PC-DDR3L, PC-DDR3L-RS).
• Plug-in del motore di alimentazione (PEP) che coordina lo stato a basso consumo dei controller host nel SoC con stati di alimentazione a livello di SoC. Il PEP è un driver piccolo e leggero che astrae le dipendenze di alimentazione specifiche del SoC. Tutte le moderne piattaforme standby connesse devono includere un PEP che, almeno, comunica a Windows quando il SoC è pronto per entrare nella modalità di inattività di risparmio energia più bassa. Per le piattaforme basate su Intel, il PEP è già presente come driver inbox in cui le informazioni specifiche del SoC vengono trasmesse direttamente tramite tabelle ACPI FW.

Comunicazioni e dispositivi di rete

I dispositivi di rete in una moderna piattaforma con supporto per standby connesso sono responsabili della gestione della connettività al cloud, mentre il SoC rimane in modalità di inattività a basso consumo. Questa funzionalità viene ottenuta eseguendo l'offload della manutenzione di rete di base nel dispositivo di rete.

I dispositivi di rete in una moderna piattaforma con supporto per standby connesso devono essere in grado di eseguire l'offload del protocollo. In particolare, il dispositivo di rete deve essere in grado di eseguire l'offload di Address Resolution Protocol (ARP), Name Solicitation (NS) e diversi altri protocolli specifici di Wi-Fi. Per eseguire l'offload dell'elaborazione del protocollo, il microcontroller sul dispositivo di rete risponde alle richieste di rete mentre il SoC rimane in modalità di inattività a basso consumo, risparmiando energia della batteria durante lo standby.

I dispositivi di rete in una moderna piattaforma con supporto per standby connesso devono anche essere in grado di rilevare pacchetti di rete in ingresso importanti e riattivare il SoC, se necessario. La possibilità di rilevare questi pacchetti è detta pattern wake-on-LAN (WoL). Con i modelli WoL, il dispositivo di rete riattiva il processore SoC o core solo quando viene rilevato un importante pacchetto di rete, che consente al SoC di rimanere in modalità di inattività a basso consumo. L'elenco di pacchetti importanti da rilevare viene fornito al dispositivo di rete da Windows e corrisponde ai servizi di sistema o alle app nella schermata di blocco.

Ad esempio, Windows chiede sempre alla scheda di rete di restare in ascolto dei pacchetti in ingresso dal servizio di notifica Windows (WNS). Le app aggiunte alla schermata di blocco possono anche richiedere che il dispositivo di rete sia in ascolto di pacchetti specifici dell'app per le comunicazioni in tempo reale, ad esempio Skype.

Per ulteriori informazioni sugli offload dei protocolli, vedere Offload del protocollo per la gestione dell'alimentazione NDIS. Per ulteriori informazioni sui modelli WoL, vedere WOL Patterns for NDIS Power Management.

I progettisti di sistema che creano PC moderni con supporto per standby connessi sono altamente incoraggiati a creare una relazione di profonda collaborazione con i fornitori di hardware di rete.

Requisiti della piattaforma per lo standby moderno

Per supportare lo standby moderno, una piattaforma PC deve soddisfare i requisiti tecnici riepilogati nella tabella seguente.

Argomenti	Descrizione	Chi è responsabile?
Il firmware ACPI del sistema deve impostare il flag ACPI_S0_LOW_POWER_IDLE FADT.	Indica che la piattaforma hardware supporta la modalità di inattività a basso consumo per lo standby moderno. Nota: il bit FADT ha la precedenza su un oggetto S3.	Sviluppatore del firmware di sistema Il silicio centrale o SoC deve essere in grado di supportare modalità di riposo a basso consumo.
Per le piattaforme non basate su Intel, il produttore di silicio di base o di SoC deve fornire un plug-in per il motore di gestione dell'energia (PEP).	PEP coordina lo stato del dispositivo e le dipendenze dello stato di inattività del processore. È necessario un PEP minimo per comunicare a Windows quando sono state soddisfatte le dipendenze dello stato di alimentazione del dispositivo per la modalità di alimentazione inattiva del SoC più bassa.	Produttore di chip core o fornitore di SoC (Windows 8.1 e versioni successive include pep per le piattaforme basate su Intel).
Anche i PC standby moderni che supportano le app Win32 devono supportare Hibernate.	Hibernate viene usato per salvare lo stato delle applicazioni desktop/Win32 quando viene raggiunta la capacità della batteria a basso consumo critico.	Sviluppatore del firmware di sistema
Per i sistemi di standby moderni, i dispositivi di rete che dovrebbero essere in grado di rimanere connessi devono essere compatibili con NDIS 6.3 (in particolare modelli WoL, offload di protocolli e unione di pacchetti D0).	Consente al SoC di immettere modalità a basso consumo mentre il dispositivo di rete mantiene la connettività.	Progettazione di sistema (OEM/ODM)
I sistemi di standby moderni con dGPU saldati o con supporto per schede plug-in dGPU devono seguire le linee guida di Microsoft per il supporto di dGPU.	Consente alla dGPU di immettere D3Cold per mantenere la durata della batteria e supportare l'aggiornamento automatico VRAM per una latenza di ripresa più rapida.	Sviluppatore di firmware di sistema e progettista di sistema (OEM/ODM)
I sistemi di standby moderni che supportano l'ibernazione devono implementare il dispositivo ACPI Time and Alarm Device (TAD) con timer AC e DC separati e il supporto per la riattivazione su riattacco AC.	Consente ai timer di riattivare la piattaforma dall'ibernazione a seconda dell'alimentazione (AC o DC) e consente ai timer AC scaduti di attivare nuovamente l'alimentazione AC.	Sviluppatore del firmware di sistema
I sistemi di standby moderni devono implementare il metodo Battery Trip Point (_BTP) in ACPI.	Consente alla piattaforma di rilevare le modifiche nella percentuale di batteria durante lo standby moderno. In questo modo le funzionalità, ad esempio l'ibernazione adattiva, funzionano correttamente.	Sviluppatore del firmware di sistema
Se possibile, i dispositivi di archiviazione nei sistemi standby moderni devono supportare D3.	Se la piattaforma supporta D3, D3 deve essere abilitata per i dispositivi di archiviazione, come descritto qui.	Sviluppatore e progettazione del sistema del firmware di sistema (OEM/ODM)