| 最终修改于 : | 2008年03月28日 19:37 |
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作者：Rich Winterton
您是否曾经在旅行中将笔记本电脑带到飞机上看电影或听音乐 CD？我们假设您的电池电量充足，您从纽约州的纽约登机，飞往加利福尼亚州的洛杉矶。对于一般笔记本电脑，从纽约工作到内布拉斯加州上空的某个位置时，电池就会耗尽。如果使用本文说明的技术，您也许还能继续使用笔记本电脑直至到达犹他州上空的某个位置，使用时间可延长约 54 分钟。本文探讨了一项能够最大限度降低在笔记本电脑上观看视频或播放音频 CD 所需功耗的技术。
如今移动平台对电源的要求比以往更加严格。高性能笔记本电脑对电池的要求非常高。多数笔记本电脑电池为锂离子电池，每次充电最多可提供 66 瓦时的电量，电压输出约为 15 VDC。现今笔记本电脑的一般配置如下：
- 处理器
- 网络连接
- 256 MB 内存
- 30 GB 高速硬盘驱动器
- 8X DVD 驱动器
- 立体声音响：18 位声音控制器
- SXGA 显示器
随着处理器、内存、网络接口、硬盘、DVD、声音和视频逐步将电量消耗殆尽，无论您通过何种方式来节省电量，都将有助于改进平台的移动性。在笔记本电脑上实现节能的一种方法是，尽快执行任务，且完成任务后使硬件回到节能模式。这种优化技术是在使用 DVD/CD 驱动器的移动设备上实现节能的基础。对于现今的高性能处理器，从 DVD/CD 上获取信息的限制性因素是驱动器的速度。当提取（从 DVD/CD 读取数据）为类似的格式（例如从 Redbook 格式转换为 wav 格式的音频 CD）时，此问题尤为突出。使用现今的技术，多数 DVD/CD 处于活动状态时的平均功率为 12 瓦到 18 瓦，视该设备正在执行的操作而定。
如果能够尽快使 DVD/CD 进入空闲状态，则可以节省 12 瓦到 18 瓦的功耗。此项电源优化技术的理论依据是，在渲染内容之前提取 DVD/CD 曲目，从而尽快使设备进入低功耗状态。
该技术最大限度地缩短了 DVD/CD 处于活动状态的时间。开始说明该技术的实现之前，需要对其利弊加以权衡。
- 随机访问数据 —— 如何处理随机数据的选择？
- 应用程序线程化 —— 如果实现节能便意味着增加线程化应用程序和管理内容队列的复杂程度，那么是否值得这样做？
本文将逐一阐述这些问题，然后让开发人员和产品经理自己来决定该技术在其各自市场中的价值。首先要考虑的事项：
随机曲目和选择性曲目
听音频 CD 或观看视频时通常会提供的一个选项是快进，或随机访问曲目；也可能是一次性播放内容或重复播放内容命令。存在大量缓存数据和随机访问数据时，将引发一个问题，即致使 DVD/CD 频繁加速和减速，因此收效甚微。某些类型的缓存内容列表由控制缓存内容类型的应用程序推荐。
应用程序线程化
为了以透明方式面向最终用户执行提取和渲染这两项任务，应用程序最少需要两个线程—— 一个用于渲染内容，另一个用于继续提取。这应该不是什么大问题，因为多数音频应用程序自身就是多线程的。
光盘处于活动状态时会消耗大量功耗。一般的 DVD/CD 使磁盘加速旋转的整个过程最多可消耗 30 瓦的功耗。加速之后，功耗逐渐降至很低。针对电池使用时间进行优化时需要考虑的另外一个因素是驱动器效率：每个驱动器所消耗的功耗根据具体情况而有所不同。下面的列表显示了处于不同使用阶段的驱动器及其功耗情况。最大功耗通常是驱动器刚开始加速旋转 DVD/CD 时所消耗的功耗。"播放"功耗是驱动器加速之后开始读取数据时的功耗。"空闲"功耗是驱动器空闲且未被读取时的功耗。
| 最大功耗 | 播放功耗 | 空闲功耗 |
| 20 瓦 | 2.31 瓦 | 0.17 瓦 |
| 25 瓦 | 2.64 瓦 | 0.30 瓦 |
| 30 瓦 | 3.35 瓦 | 0.15 瓦 |
| 30 瓦 | 3.57 瓦 | 0.15 瓦 |
可比驱动器效能可以定义为播放功耗除以传输速率而得出的"焦耳/字节"。例如，复制 143 MB 的文件将得出以下可比驱动器效能：
| 播放功耗 | 传输速率 | J (能量) | J (能量) / K 字节 |
| 2.31 瓦 | 3873.621622 (KB/S) | 85.47 J | 5.963E-04 (J/KB) |
| 2.64 瓦 | 4623.354839 (KB/S) | 81.84 J | 5.710E-04 (J/KB) |
| 3.35 瓦 | 4094.971429 (KB/S) | 117.25 J | 8.181E-04 (J/KB) |
| 3.57 瓦 | 4478.875 (KB/S) | 114.24 J | 7.971E-04 (J/KB) |
现在我们可以根据这些既定信息进行比较。这种比较有助于我们深入了解一点：即为何该技术对于正确访问 DVD/CD 上的数据如此有效。
下图显示了加速旋转 DVD/CD 所需的能耗，并将其与上文中提到的从媒体复制 143 MB 的文件所需的能耗进行了比较。
注意：即使在效率最高的情况下，加速旋转 DVD/CD 所需能耗也几乎达到检索 143 MB 文件所需能耗的一半，而在某些情况下，两者几乎相当。显然，您不希望经常加速旋转 DVD/CDROM，因为它的能效非常低。但播放 DVD/CD 时的情况又如何呢？
如果仅使用播放模式播放具有 8 首曲目的 CD（总计约 325 MB 数据），需要大约 4250 焦耳才能使 DVD/CD 在您听完 8 首曲目所需的整个时间内（30 分钟 42 秒）一直加速旋转。如果您使 CD 加速旋转并读取 8 次，然后缓存数据，则需要 350 到 700 焦耳，这取决于驱动器加速和读取所需的能耗。即使在更糟的情况下（即需要 700 焦耳），也可节约 6 倍以上的能耗。请注意，不要以为这会使电池使用时间延长 6 倍！您知道，这只能使 DVD/CD 驱动器的耗电量节约 6 倍，而此耗电量仅占整个电池耗电量的一小部分。
本文探讨了一项在多媒体应用程序从 DVD/CD 读取内容时对其进行优化的技术，但我们忽略了一个重要细节。这一额外工作在节能方面能够对应用程序带来什么优势？作为测试，我们使用三台运行 Windows* XP 的常见笔记本电脑来播放音频 CD。播放音频 CD 时使用了两项技术。第一项技术是多数 CD 播放器的标准工作方式，即在播放曲目时，CD 会加速旋转、减速旋转并保持旋转状态。然后测试第二种技术，即先提取内容，关闭 DVD/CD，然后渲染内存中的内容。使用两项技术执行两项测试之后，我们发现，通过将音频曲目提取到硬盘上，同时播放内存中之前提取的曲目，可节省 18%、21% 和 30% 的电力。如果电池使用时间延长 18% 到 30% 对您的应用程序和客户使用模式十分重要，则额外付出一点努力来使用此项节能技术可能非常值得。
