Otimizando o modo de espera moderno

Para otimizar a economia de energia durante o modo de espera moderno, comece por reduzir a quantidade de energia consumida durante o nível mínimo de energia — o estado em que todos os componentes estão ociosos e inativos e a energia é dominada por perda estática de energia no hardware. Depois de otimizado o nível de potência, o consumo de energia pelos dispositivos de Wi-Fi e de comunicação pode ser reduzido.

Durante o modo de espera moderno, uma plataforma bem comportada deve passar a maior parte do tempo operando no nível mínimo de energia. O designer do sistema deve garantir que os dispositivos de Wi-Fi e de comunicação não despertem desnecessariamente o System on a Chip (SoC), o que provoca atividade adicional no sistema operativo e nas aplicações.

Otimizando o consumo de energia

O piso elétrico é a menor quantidade de energia necessária para o sistema durante o modo de espera moderno. O piso elétrico é medido quando o sistema está no modo avião e quando:

• O SoC está no seu estado de energia mais baixo (estado de inatividade de plataforma em tempo de execução mais profundo, ou DRIPS).
• A memória está em auto-atualização.
• Wi-Fi e dispositivos de comunicação estão nos seus modos de rádio desligado.
• Os dispositivos fora do SoC estão em seus estados de baixa potência (D3 ou D3cold).

O limite de potência é um parâmetro chave para medir e otimizar o consumo de energia em modo de espera moderno. O sistema deve passar a maior parte do seu tempo em modo de espera moderno — normalmente bem mais de 90% de uma sessão de modo de espera moderno — no estado mínimo de consumo de energia. Cada miliwatt eliminado do piso elétrico melhora significativamente a vida útil da bateria moderna em standby.

Para medir o piso elétrico em um sistema de espera moderno, você precisa da seguinte configuração:

• Um sistema instrumentado que pode medir o consumo de energia em vários trilhos de potência, que incluem o seguinte:
  • Potência total do sistema
  • SoC e DRAM
  • O dispositivo Wi-Fi/Bluetooth
  • O dispositivo de banda larga móvel (se equipado)
  • O hub do sensor
  • O controlador de toque
  • Qualquer outro microcontrolador (como o teclado, touchpad, controlador de bateria personalizado ou controlador incorporado legado)
• Um dispositivo medidor de potência capaz de ler a instrumentação de potência.
• Software capaz de ler a partir do medidor de potência e acompanhar o consumo de energia ao longo do tempo.

Você pode usar sua própria metodologia de instrumentação para fazer medições de potência. Para os trilhos de alimentação, recomendamos que você faça medições de potência a uma taxa de amostragem de 1.000 hertz ou superior com precisão de pelo menos 1 miliwatt.

Além disso, você pode ter um número maior de sistemas de teste projetados para medir o consumo de energia apenas no nível do sistema. Esses sistemas de teste são melhor usados para testes de regressão antes que as atualizações de firmware e drivers sejam feitas para sistemas idênticos que foram enviados anteriormente e devem ser mantidos em campo.

Para medir a potência mínima, conecte o medidor de energia aos fios de saída no sistema de teste. Em seguida, use a ferramenta de medição de potência do software para começar a capturar leituras de energia. A maioria das ferramentas de medição de energia de software permite exportar todas as leituras de energia feitas durante o teste para um arquivo .csv.

Nem todas as leituras no arquivo .csv representam valores de limite inferior de potência. Essas leituras também incluem breves períodos em que o sistema está realizando atividades. Para filtrar os períodos ativos, consulte o seu fornecedor de SoC para escolher um número razoável para usar como limite para o nível mínimo de energia. Em seguida, filtre todas as leituras que estão acima desse número.

As leituras que permanecem após a filtragem são uma estimativa segura dos períodos de tempo em que o sistema está no estado de energia mais baixo. Calcule a média dessas leituras para estimar o piso de potência para o cenário.

As etapas a seguir resumem o processo para otimizar o piso de energia para um sistema:

1. Consulte seu fornecedor de SoC para determinar o piso de energia esperado para o SoC + DRAM.

2. Consulte o projetista de hardware para determinar o nível de energia esperado para todo o sistema, incluindo todos os componentes fora do SoC e as perdas de conversão DC-to-DC.

3. Efetue medições de potência e registe leituras de potência para medir o nível base de potência do seu sistema.

4. Compare o piso elétrico da etapa 3 com o piso elétrico esperado nas etapas 1 e 2.

5. Se essa comparação revelar discrepâncias, execute um relatório SleepStudy e visualize a porcentagem de tempo que o sistema gasta em estados de software e hardware de baixa energia:

   1. Se houver componentes de software que impeçam o sistema de entrar no estado de energia mais baixo, consulte os proprietários desses componentes para determinar como reduzir suas atividades.
   2. Se nenhum componente de software estiver ativo, mas alguns componentes de hardware estiverem ativos, consulte o fornecedor do driver de dispositivo ou a Microsoft para identificar o problema.
   3. Se o software e o hardware permitirem que o sistema permaneça no estado de energia mais baixo na maior parte do tempo, observe a energia consumida em cada trilho de alimentação para identificar quaisquer componentes que consumam mais energia do que o esperado. Depois que esses componentes forem identificados, talvez seja necessário consultar cada fornecedor de hardware de dispositivo para diagnosticar o problema.

6. Repita os passos 2 a 4 até que o piso elétrico esteja dentro do intervalo esperado do passo 1.

O piso elétrico é a métrica de linha de base usada para medir a potência nos principais cenários modernos de espera. Ele é usado como referência para avaliar se um determinado cenário moderno de espera está consumindo a energia esperada. Para estabelecer uma expectativa de linha de base, deves garantir que o nível de consumo de energia para o modo de espera moderno funcione corretamente no modo avião antes de progredir para cenários de modo de espera moderno mais avançados.

Quaisquer otimizações feitas no piso elétrico têm um efeito cascata em todos os cenários que dependem dele e são cruciais para melhorar a potência geral do sistema.

Otimizando a conectividade Wi-Fi no modo standby moderno

A otimização do consumo de energia do modo de espera moderno com Wi-Fi conectados requer medição e investigação dessas duas áreas problemáticas separadas:

• Wi-Fi consumo de energia de rádio.
• Atividade extra do sistema devido a uma conexão de rede.

Medir e otimizar o consumo de energia de rádio Wi-Fi é fundamental para o modo de espera moderno, porque a maioria dos PCs com capacidade de modo de espera moderno são colocados em standby moderno com o rádio Wi-Fi conectado. Além disso, o rádio Wi-Fi é um dos poucos dispositivos fora do SoC que é capaz de um consumo de energia muito alto quando o SoC está em seu estado de baixa potência (DRIPS).

O rádio Wi-Fi pode usar várias técnicas de economia de energia, mas essas técnicas normalmente exigem a cooperação do ponto de acesso ao qual o rádio está conectado. Como resultado, o consumo de energia para o rádio Wi-Fi pode variar, dependendo das capacidades do ponto de acesso conectado.

Para começar a medir Wi-Fi consumo de energia de rádio, conecte o sistema a um ponto de acesso Wi-Fi que não tenha conectividade pública com a Internet. Isso ajuda a isolar a potência adicional da conexão Wi-Fi da potência adicional do aumento da atividade do sistema devido a uma conexão ativa com a Internet. Você deve usar um sistema instrumentado que seja capaz de medir Wi-Fi potência do módulo isoladamente para verificar se o consumo de energia do Wi-Fi é muito inferior a 15 miliwatts, em média, quando conectado ao ponto de acesso Wi-Fi. A maioria das peças Wi-Fi consome entre 5 e 10 miliwatts quando estão ligadas e o modo de poupança de energia (PSM) está ativado.

Cenário de medição	Resultado esperado	Notas de potência
Wi-Fi potência do módulo quando conectado a um ponto de acesso sem conexão pública à Internet.	A potência média do módulo Wi-Fi deve ser inferior a 15 miliwatts. Quando o rádio Wi-Fi está conectado, não apresenta consumo constante de energia devido a eventos de sinalização. Medir a potência média durante uma hora ou mais é fundamental.	A medição deve ser realizada enquanto o sistema em teste está ligado à bateria. Você deve conectar o rádio Wi-Fi a várias marcas diferentes de pontos de acesso Wi-Fi para validar o consumo de energia consistente. Você deve validar o consumo de energia em vários testes muito prolongados, incluindo testes de até 24 horas. Observe que o firmware e o driver de rádio Wi-Fi devem estar muito maduros para manter a conectividade por 24 horas. Recomendamos que você teste a conectividade por 24 horas com a tela do sistema ligada (ou seja, fora do modo de espera moderno) antes de testar a conectividade por 24 horas em modo de espera moderno.

Depois de medir Wi-Fi potência do módulo, você deve validar o sistema para a atividade de SoC durante o modo de espera moderno com Wi-Fi conectado à Internet pública. Para este cenário, o ponto de acesso Wi-Fi deve ser conectado à Internet pública e o sistema deve permanecer em standby moderno na energia da bateria por várias horas. O objetivo da medição é verificar se a atividade do sistema permanece dentro dos níveis esperados (ativa não mais do que 10% do tempo).

Cenário de medição	Resultado esperado	Notas de potência
A atividade do sistema não é superior a 10% da sessão de espera moderna quando Wi-Fi está conectado à Internet pública.	Coloque o sistema em modo de espera moderno durante 4 horas com Wi-Fi ligado a uma ligação pública à Internet. No final da duração do teste, acorde o sistema e gere um relatório SleepStudy. A sessão de espera moderna deve permanecer no estado de baixa potência mais de 90% do tempo.	Se a sessão tiver menos de 90% do tempo no estado de baixa energia, use a tabela "Principais Infratores" de um relatório do SleepStudy para identificar os componentes ativos. Se o relatório SleepStudy não for útil, capture um rastreamento da sessão de espera moderna, conforme explicado em Capture and View a WPA Trace for Modern Standby Diagnostics. Se você enviar um relatório de bug para a Microsoft para esse problema, inclua o arquivo de SleepStudy-Report.html e um rastreamento ETW que é capturado usando as instruções em Capturar e exibir um rastreamento WPA para diagnóstico moderno em espera.