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优化新式待机

若要在新式待机期间优化节能，首先需减少在处于最低功率期间（所有组件处于空闲和非活动状态，电源由硬件静态漏极支配）的功耗。 优化最低功率后，可以降低 Wi-Fi 和通信设备的功耗。

在新式待机期间，表现良好的平台应大部分时间以最低功率运行。 系统设计人员必须确保 Wi-Fi 和通信设备不会不必要地唤醒系统级芯片 (SoC)，这会导致操作系统和应用中出现额外的活动。

优化能耗

最低功率是系统在新式待机期间所需的最少电量。 当系统处于飞行模式时以及在以下情况下测量最低功率：

  • SoC 处于最低功率状态（最深的运行时空闲平台状态或 DRIPS）。
  • 内存处于自我刷新中。
  • Wi-Fi 和通信设备处于无线电关闭状态。
  • SoC 外部的设备处于低功耗状态（D3 或 D3cold）。

最低功率是测量和优化新式待机功耗的关键指标。 系统的大部分新式待机时间（通常为新式待机会话时间的 90% 以上）应处于最低功率状态。 从电源地板中消除的每个千瓦特都显著提高了现代备用电池的寿命。

若要测量新式待机系统上的功率下限，需要以下设置：

  • 一个仪器化系统，可测量多条电源轨的功耗，其中包括：
    • 系统总功率
    • SoC 和 DRAM
    • Wi-Fi/蓝牙设备
    • 移动宽带设备（如果已配备）
    • 传感器中心
    • 触摸控制器
    • 任何其他微控制器（如键盘、触摸板、自定义电池控制器或旧嵌入式控制器）
  • 能够读取电力测量数据的电力计量设备。
  • 能够从电表读取和跟踪随时间推移的能耗的软件。

可以使用自己的检测方法进行电源测量。 对于电源轨，我们建议你以采样率为 1,000 赫茨或更高的采样率进行功率测量，精度至少为 1 毫米。

此外，你可能拥有大量测试系统，这些测试系统旨在仅在系统级别测量能耗。 在对以前交付的、必须在现场维护的相同系统进行固件和驱动程序更新之前，最适合使用这些测试系统进行回归测试。

若要测量最低功率，请将功率计连接到测试系统上的引脚输出线。 然后使用软件电源度量工具开始捕获电源读数。 大多数软件电源度量工具都允许将测试期间拍摄的所有电源读数导出到 .csv 文件。

并非所有 .csv 文件中的读取都表示电源下限值。 这些读数还包括系统执行活动的短暂期间的读数。 若要筛选出活动时段，请与 SoC 供应商协商，选择一个合理的数字，以用作电源层的阈值。 然后筛选掉此数字上方的所有读数。

筛选后保留的读数是系统处于最低功率状态的时间段的安全估计值。 获取这些读数的平均值来估计方案的电源下限。

以下步骤总结了优化系统电源下限的过程：

  1. 请咨询 SoC 供应商，确定 SoC + DRAM 的预期电源下限。

  2. 咨询硬件设计师以确定整个系统的预期功耗基线，包括 SoC 之外的所有组件以及 DC-to-DC 转换损耗。

  3. 执行电源度量并捕获电源读数，以测量系统的电源楼层。

  4. 将步骤 3 中的电源地板与步骤 1 和步骤 2 中预期的电源地板进行比较。

  5. 如果此比较显示任何差异，请运行 SleepStudy 报告并查看系统在软件和硬件低功率状态中花费的时间百分比：

    1. 如果存在阻止系统进入最低功率状态的软件组件，请与这些组件的所有者协商，以确定如何减少其活动。
    2. 如果没有软件组件处于活动状态，但某些硬件组件处于活动状态，请咨询设备驱动程序供应商或Microsoft以确定问题。
    3. 如果软件和硬件都允许系统在大部分时间保持最低电源状态，请查看每个电源轨上消耗的电源，以识别消耗比预期更多的电源的任何组件。 确定这些组件后，可能需要咨询每个设备硬件供应商来诊断问题。

  6. 重复步骤 2 到 4，直到电源层在步骤 1 的预期范围内。

功率低限是用于度量关键现代待机场景的电源的基线指标。 它用作参考，用于衡量特定新式待机方案是否消耗了预期的电源。 若要建立基线预期，需要先获取新式待机在飞行模式下正常工作所需的最低功率，然后进一步测量更高级新式待机方案的最低功率。

对最低功率所做的任何优化会对依赖它的所有方案产生连锁效应，并且对于改善整体系统功耗至关重要。

优化新式待机 Wi-Fi 连接

在连接 Wi-Fi 的情况下优化新式待机的功耗需要进行测量并调查以下两个不同的问题域：

  • Wi-Fi 无线电能耗。
  • 网络连接导致系统额外活动。

测量和优化 Wi-Fi 无线电台的能耗对于现代待机至关重要，因为在现代待机中，绝大多数支持现代待机的电脑都连接到了 Wi-Fi 无线电台。 此外，当 SoC 处于低功耗 (DRIPS) 状态时，Wi-Fi 无线电是 SoC 外部的能够消耗极高电量的少数几个设备之一。

Wi-Fi 无线电可以使用多种节能技术，但这些技术通常需要与无线电连接的接入点合作。 因此，Wi-Fi 无线电的能耗可能会有所不同，具体取决于连接的接入点的功能。

若要开始测量 Wi-Fi 无线电能耗，请将系统连接到没有公共 Internet 连接的 Wi-Fi 接入点。 这有助于将 Wi-Fi 连接增加的功耗与由于活跃的互联网连接导致的系统活动增加的功耗隔离开来。 应使用能够隔离测量 Wi-Fi 模块功率的仪器系统，以验证当连接到 Wi-Fi 接入点时，Wi-Fi 的功率消耗平均远低于 15 毫瓦。 大多数 Wi-Fi 部件在连接时消耗 5 到 10 毫瓦，并启用节能模式（PSM）。

测量场景 预期结果 电源说明

Wi-Fi 模块在连接到未与公共 Internet 连接的接入点时的功率。

Wi-Fi 模块本身的平均功率应小于 15 毫瓦。 在连接 Wi-Fi 无线电时，由于存在信标事件，它的功耗不会恒定。 必须测量一小时或更长时间以计算平均功率。

在测试的系统处于电池供电状态时，应执行测量。

应将 Wi-Fi 无线电连接到多个不同品牌的 Wi-Fi 接入点，以验证一致的能耗。

应通过长时间运行多次（包括运行长达 24 小时）来验证功耗。

请注意，Wi-Fi 无线电固件和驱动程序必须非常成熟才能保持连接 24 小时。 建议在打开系统屏幕的情况下（即，不使用新式待机模式）测试连接 24 小时，然后在新式待机模式下测试 24 小时连接。

测量 Wi-Fi 模块功率后，应在将 Wi-Fi 连接到公共 Internet 的情况下，在新式待机期间验证系统的 SoC 活动。 对于此方案，Wi-Fi 接入点应连接到公共 Internet，并且系统应在以电池供电的情况下保持新式待机模式数小时。 度量的目的是验证系统活动是否保持在预期的级别内（活动时间不超过 10%） 。

度量场景 预期结果 电源说明

Wi-Fi 连接到公共 Internet 时，系统活动不超过现代备用会话的 10%。

将系统置于新式待机状态 4 小时，Wi-Fi 连接到公共 Internet 连接。 在测试持续时间结束时，唤醒系统并生成 SleepStudy 报告。

新式备用会话应保持超过 90% 的低功率状态。

如果会话保持低功耗状态的时间少于 90%，请使用 SleepStudy 报告中的“前几个有问题的组件”表来识别活动的组件。

如果 SleepStudy 报告没有帮助，请按照捕获和查看用于新式待机诊断的 WPA 跟踪中所述，捕获新式待机会话的跟踪。

如果要就此问题向 Microsoft 发送 bug 报告，请附送 SleepStudy-Report.html 文件，以及按照捕获和查看用于新式待机诊断的 WPA 跟踪中的说明捕获的 ETW 跟踪。