Platformontwerp voor moderne standby

Voor moderne verbonden stand-by moet een pc-hardwareplatform voldoen aan een specifieke set vereisten. Deze vereisten bepalen de selectie van de SoC-chip, DRAM, netwerkapparaat en andere belangrijke hardwareonderdelen.

Het inschakelen van moderne stand-by op een pc-platform vereist zorgvuldige planning en engineering. De belangrijkste reden voor extra engineering is het leveren van het lage energieverbruik dat de eindgebruiker verwacht wanneer het systeem zich in de slaapstand bevindt en het scherm wordt uitgeschakeld. Gebruikers verdragen geen overmatige batterijafvoer, met name ten opzichte van de zeer goede levensduur van de batterij van de meeste smartphones.

De op een na grootste technische investering voor moderne stand-by is om communicatie met weinig energie mogelijk te maken (Wi-Fi, mobiel breedband en Ethernet). Elk communicatieapparaat bevat een aanzienlijke hoeveelheid autonome verwerkingscapaciteit en firmware om het SoC- of kern silicium van het platform uit te schakelen terwijl de connectiviteit behouden blijft.

Silicium voor laag energieverbruik (CPU, SoC, DRAM)

De moderne stand-bystroomstatus vereist frequente overgangen tussen een niet-actieve modus met weinig vermogen en korte perioden van activiteit. Door al deze overgangen is het systeem stand-by en blijft het scherm uitgeschakeld. Met dit model kunnen het besturingssysteem en de apps altijd worden ingeschakeld en uitgevoerd terwijl de hardware weinig inactiviteit levert. Deze combinatie resulteert in een laag gemiddeld vermogen en een lange levensduur van de batterij tijdens stand-by.

Een modern stand-byplatform met lange levensduur van de batterij omvat silicium met laag vermogen (of SoC) en DRAM met de volgende kenmerken:

• De mogelijkheid om te schakelen tussen inactieve en actieve modi in minder dan 100 milliseconden. Met de actieve modus kan code worden uitgevoerd op de CPU('s), maar staat niet noodzakelijkerwijs toegang tot het opslagapparaat of andere hostcontrollers of randapparatuur toe. De sluimerstand kan een klokuitgeschakelde of stroomuitgeschakelde toestand zijn, maar moet de toestand zijn met het laagste energieverbruik voor de SoC en DRAM.
• DRAM-technologie en -grootte om het energieverbruik te minimaliseren in de modus voor zelfverversing. Huidige moderne aangesloten stand-by-pc's maken doorgaans gebruik van mobiele DRAM (LP-DDR) of laagspannings-PC DRAM (PC-DDR3L, PC-DDR3L-RS).
• Een power engine plug-in (PEP) die de lage-energietoestand van hostcontrollers op de SoC coördineert met de energiebrede toestanden van de SoC. Het PEP is een klein, lichtgewicht stuurprogramma dat de SoC-specifieke machtsafhankelijkheden abstraheert. Alle moderne verbonden stand-byplatforms moeten een PEP bevatten dat minimaal met Windows communiceert wanneer de SoC klaar is om de modus voor inactiviteit met het laagste vermogen in te schakelen. Voor Intel-gebaseerde platforms is het PEP al aanwezig als standaardstuurprogramma waarbij specifieke informatie over de SoC rechtstreeks wordt overgebracht via ACPI FW-tabellen.

Communicatie- en netwerkapparaten

De netwerkapparaten in een modern verbonden, stand-by-compatibele platform zijn verantwoordelijk voor het onderhouden van connectiviteit met de cloud, terwijl de SoC inactief blijft in een modus met weinig vermogen. Deze mogelijkheid wordt bereikt door basisnetwerkonderhoud naar het netwerkapparaat te offloaden.

De netwerkapparaten in een modern verbonden, stand-by-compatibele platform moeten geschikt zijn voor protocol-offloads. Het netwerkapparaat moet specifiek geschikt zijn voor het offloaden van Address Resolution Protocol (ARP), Name Solicitation (NS) en verschillende andere Wi-Fi-specifieke protocollen. Als u protocolverwerking wilt offloaden, reageert de kleine microcontroller op het netwerkapparaat op netwerkaanvragen terwijl de SoC in een niet-actieve modus blijft, waardoor de batterijstroom tijdens de slaapstand wordt bespaard.

De netwerkapparaten in een modern verbonden stand-by-compatibele platform moeten ook in staat zijn om belangrijke binnenkomende netwerkpakketten te detecteren en zo nodig de SoC te activeren. De mogelijkheid om deze pakketten te detecteren, wordt WoL-patronen (wake-on-LAN) genoemd. Met WoL-patronen ontwaakt het netwerkapparaat alleen het SoC- of kern-silicium wanneer een belangrijk netwerkpakket wordt gedetecteerd, waardoor de SoC anders in een niet-actieve modus met weinig vermogen kan blijven. De lijst met belangrijke pakketten die moeten worden gedetecteerd, wordt door Windows geleverd aan het netwerkapparaat en komt overeen met de systeemservices of apps op het vergrendelingsscherm.

Windows vraagt bijvoorbeeld altijd de netwerkadapter om te luisteren naar binnenkomende pakketten van de Windows Notification Service (WNS). Apps die zijn vastgemaakt aan het vergrendelingsscherm, kunnen ook aanvragen dat het netwerkapparaat luistert naar app-specifieke pakketten voor realtime communicatie, zoals Skype.

Zie Protocol offloads voor NDIS Power Management voor meer informatie over protocol-offloads. Zie WOL-patronen voor NDIS-energiebeheer voor meer informatie over WoL-patronen.

Systeemontwerpers die moderne, met stand-by compatibele pc's bouwen, worden sterk aangemoedigd om een diepgaande werkrelatie met hun netwerkhardwareleveranciers te bouwen.

Platformvereisten voor moderne stand-by

Ter ondersteuning van moderne stand-by moet een pc-platform voldoen aan de technische vereisten die worden samengevat in de volgende tabel.

Onderwerpen	Beschrijving	Wie is er verantwoordelijk?
De ACPI-firmware van het systeem moet de ACPI_S0_LOW_POWER_IDLE FADT-vlag instellen.	Geeft aan dat het hardwareplatform de niet-actieve modus voor moderne stand-by ondersteunt. Opmerking: De FADT-bit heeft voorrang op een S3-object.	Ontwikkelaar van systeemfirmware (Kern silicium of SoC moet inactief zijn voor weinig vermogen.)
Voor niet-Intel-platforms moet de kern silicium- of SoC-fabrikant een power engine plug-in (PEP) leveren.	Het PEP coördineert de status van het apparaat en de niet-actieve statusafhankelijkheden van de processor. Een minimaal PEP is vereist om met Windows te communiceren wanneer de afhankelijkheden van de energiestatus van het apparaat zijn bereikt voor de laagste soC niet-actieve energiemodus.	Kern silicium of SoC-provider (Windows 8.1 en hoger bevat het PEP voor Intel-platforms.)
Moderne stand-by-pc's die Win32-apps ondersteunen, moeten ook Hibernate ondersteunen.	Sluimerstand wordt gebruikt om de status van desktop-/Win32-toepassingen op te slaan wanneer de accucapaciteit kritiek laag is.	Ontwikkelaar van systeemfirmware
Voor moderne stand-bysystemen moeten netwerkapparaten die naar verwachting verbonden kunnen blijven compatibel zijn met NDIS 6.3 (met name WoL-patronen, protocol-offloads en D0-pakketsamensmelten).	Hiermee kan de SoC energiemodi invoeren terwijl het netwerkapparaat connectiviteit onderhoudt.	Systeemontwerper (OEM/ODM)
Moderne stand-bysystemen met soldered-in dGPU('s) of ondersteuning voor dGPU-invoegtoepassingskaarten moeten voldoen aan de richtlijnen van Microsoft voor dGPU-ondersteuning.	Hiermee kan de dGPU D3Cold invoeren om de levensduur van de batterij te behouden en VRAM-zelfvernieuwing te ondersteunen voor een snellere hervattingslatentie.	Systeemfirmwareontwikkelaar en systeemontwerper (OEM/ODM)
Moderne stand-bysystemen die sluimerstand ondersteunen, moeten de ACPI Time and Alarm Device (TAD) implementeren met afzonderlijke AC- en DC-timers en ondersteuning voor ontwaak op ac-reattach.	Hiermee kunnen timers het platform uit de sluimerstand halen, afhankelijk van de stroombron (AC of DC) en kunnen verlopen AC-timers worden geactiveerd bij opnieuw koppelen aan netstroom.	Ontwikkelaar van systeemfirmware
Moderne stand-bysystemen moeten de methode Battery Trip Point (_BTP) in ACPI implementeren.	Hiermee kan het platform wijzigingen in het batterijpercentage detecteren in de moderne stand-by. Hierdoor kunnen functies zoals adaptieve sluimerstand correct werken.	Ontwikkelaar van systeemfirmware
Opslagapparaten in moderne stand-bysystemen moeten D3 ondersteunen, indien mogelijk.	Als het platform D3 ondersteunt, moet D3 zijn ingeschakeld voor de opslagapparaten, zoals hier wordt beschreven.	Systeemfirmwareontwikkelaar en systeemontwerper (OEM/ODM)