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从能耗来看台式机、笔记本和平板电脑

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从能耗来看台式机、笔记本和平板电脑从能耗来看台式机、笔记本和平板电脑 笔者身边的朋友,几乎都拥有iPad,喜欢iPad有许多原因,但是有一个共同之处,那就是喜欢iPad可以使用很长一段时间,大约10个小时,而且充电的时间也很短,剩余30%的电量开始充电,差不多两个小时内就能恢复100%的电池电量。 本文所说的电池都是指锂离子电池。 先说iPad充电时间为什么比较短,有两个理由:第一,电池容量不大,只有25 Wh;第二,充电器的输出功率大。iPad的充电器很小巧,但是却能输出 乘以电流(A)。iPad原装的充电器约11 W的功率,功率计算的方法...

从能耗来看台式机、笔记本和平板电脑
从能耗来看台式机、笔记本和平板电脑 笔者身边的朋友,几乎都拥有iPad,喜欢iPad有许多原因,但是有一个共同之处,那就是喜欢iPad可以使用很长一段时间,大约10个小时,而且充电的时间也很短,剩余30%的电量开始充电,差不多两个小时内就能恢复100%的电池电量。 本文所说的电池都是指锂离子电池。 先说iPad充电时间为什么比较短,有两个理由:第一,电池容量不大,只有25 Wh;第二,充电器的输出功率大。iPad的充电器很小巧,但是却能输出 乘以电流(A)。iPad原装的充电器约11 W的功率,功率计算的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 是电压(V) 可以输出5.1 V,2.1 A,所以是功率是11 W,其输出接口是USB接口,所以还能为其他的设备充电。笔者的朋友中就有好几位买了好几个iPad原装的充电器,作为手机和其他设备的充电器,一来充电速度快,二来体积小巧且美观。付出的代价是白花花的银子,因为这款原装的充电器不能说便宜。 前面说道,iPad的电池容量是25 Wh,这是什么概念呢?我们家庭用电的计价单位是每度电多少钱,一度电就是1 KWh=1,000 Wh,也就是说,如果每次都将iPad的电池用尽然后再充电,充电40次相当于用了一度电。 1度电=1 KWh=1,000 Wh=40 x25 Wh 也可以这么去理解,一般中等价位的14寸笔记本电脑,配置的电池容量大约是56 Wh,是iPad的两倍有余,笔记本电脑的充电器的输出功率大约有三种档次,40 W,65 W和90 W,也就是iPad充电器功率的4倍到9倍,这就不难理解为什么笔记本电脑充电器的体积都不小巧。 一个数码产品,永远要考量成本和技术,电源方面的成本与技术其实制约了绝大部分产品的规格,也就是说,除非数码产品的能源供给形式出现划时代的突破,否则数码产品就会局限在目前的状况。 这个说法有点生涩难懂,举个例子来说,目前我们能在市面上买到最小巧的10 W水平的适配器(充电器)大概就是iPad原装的充电器,体积大约是三分之一个香烟盒大小;同时限制设备充满电的时间不能超过3个小时,我们将电源适配器的体积与充电时间这两个条件做为基准,那设备上能配置的电池容量就只能大约25 Wh,如果再将使用时间定格在10个小时,这么一来,整个设备 。 的功耗就不能超过2.5 W 如果读者希望买到的笔记本可以很轻巧,使用时间又很长,充电器也很小巧,充电速度还要很快,以目前的电源技术水平来看,只能要求设备上的所有元器件的耗电总和是低于2.5 W。 我们常常会看到笔记本电池的规格写着3芯,6芯或者9芯,或者是标注着2200 mAh、4,800 mAh、6,600mAh,这要怎么换算呢?首先要知道笔记本电池的输出电压绝大部分都是11.1 V,所以,换算的方式如下: 6,600 mAh=6.6 Ah 11.1 Vx 6.6 Ah=73.3 Wh 还有,耗电量比较高的智能手机,通常都是采用1,500 mAh的电池,而手机电池的输出电压都是3.7 V,手机电池容量将mAh换算成Wh的计算方式如下: 3.7 Vx 1,500 mAh=3.7 Vx 1.5 Ah=5.55 Wh iPhone 4使用的电池容量也差不多约6 Wh,而iPad的电池容量是25 Wh,我们也知道iPhone 4和iPad使用的处理器是一样的,这么看来,iPad若能使用10个小时,iPhone 4就只能使用2.5小时了,那为什么Apple官网上注明iPhone的使用时间与iPad差不多呢? 要解开这个疑惑,就要谈谈显示屏了,对笔记本电脑、平板电脑和智能手机来说,除了处理器(CPU+GPU)以外,耗电量最大的设备就是显示屏。 理论上来说,AMOLED的耗电量与TFT LCD是差不多的,但是可以透过某些技术来降低能耗,面对AMOLED显示屏与TFT LCD显示屏采用的降低能耗的技术不一样,在此不做说明,本文仅针对TFT LCD的功耗做简单的阐述。 TFT LCD由四大部分组合而成,分别是:布满晶体管的玻璃(玻璃有两层,液晶灌注在层与层之间)、液晶、驱动IC和背光。液晶本身不消耗电量,驱动 IC透过电能来驱动玻璃上的晶体管,消耗的电量与分辨率有关,所谓的分辨率就是玻璃上晶体管的数量,同样尺寸的玻璃上,晶体管数量越多分辨率越高。不过,即使是像iPhone 4采用的全世界最高分辨率的手机屏幕,屏幕上也只有约百万个晶体管,消耗的电量很低,相比较于处理器数亿个晶体管,可以忽略不计。 所以,TFT LCD上最大的功耗来自于背光模块。不同尺寸背光模块的耗电量可能是一样的,因为背光模块的耗电量与尺寸没有多大关系,而是与使用了多少颗LED有关。有些7寸的背光模块为了亮度,可能使用了30颗LED,与一般10寸的背光模块使用的数量一样,这么一来,7寸的显示屏与10寸的显示屏耗电量就一样了。 10寸左右的TFT LCD背光模块,目前大都使用30颗LED,功耗如下: (9~10)V x(160~200)mA=1.44~2 W 我们通常将平板电脑的屏幕亮度调整在70%的亮度,这么一来,平板电脑显示屏的功耗大约是1~1.4 W 1.44~2 Wx 70%=1~1.4 W 前面说过,如果设备的整体功耗超过2.5 W,就没法同时拥有小巧的充电器、10小时的使用时间和3小时内的充电速度,扣掉了显示屏约1.4 W的耗电量,处理器的耗电量只能在1 W以内(还要考虑其他元器件的能耗)。 这也说明了为什么x86架构的处理器没法成为平板电脑主流的原因,因为Intel目前最低功耗的处理器需要约9 W的功耗,除非Intel能将处理器的功耗大幅降低至目前处理器一成的水平,也就是1 W,否则采用x86的平板电脑就不可能轻薄,因为要配置很大容量的电池。 10寸的显示屏消耗约1~1.4 W,那3.5寸的显示屏呢?iPhone 4之所以能与iPad的使用时间差不多,答案已经很明显了,因为iPhone 4使用的3.5"屏的功耗远比10寸显示屏的功耗低。粗略估计,iPhone 4使用的3.5寸屏幕只用了6颗左右LED,功耗只有采用30颗LED的10寸屏的五分之一,所以,即 使iPhone 4的电池容量只有iPad的四分之一不到,采用同样的处理器依然可以有大约10个小时的使用时间。 最后,笔者说明一下笔记本和上网本的处理器功耗。 最近,AMD采用32 nm制成的LIano处理器上市,最低功耗的两档产品其功耗分别是9 W与18 W,如果采用10寸屏幕做成上网本,加上屏幕功耗1.8 W(使用上网本或笔记本时,大都将亮度调至约90%),大约是10.8W与19.8 W,若配置上48 Wh的电池,分别可以使用4.4小时与2.4小时。这是一种约略计算的方式,同时也不计算其他元器件的功耗;所有的元器件同时处于最高能耗的状态下并不属于正常的使用范围。 若与台式机相比较,Intel最新的i5处理器,中阶版本的i5-750处理器 ,若加上24寸的显示器(亮度调至60%的情况下约加上集成显卡的功耗约100 W 25W),总共约125 W,相当于每使用八个小时消耗了一度电。 行文至此,以下的说法并不是完全正确的:"相比较于iPad,同样是上网浏览网页或者看视频,做同样的事,与iPad同样售价的台式机消耗的电是iPad的50倍,与iPad同样售价的上网本消耗的电是iPad的6倍"。因为对台式机/上网本的处理器来说,上网浏览或看视频可能只用了处理器一部分的能耗;不论如何,台式机与上网本远比平板电脑更加耗能是毫无疑问的事。 笔者将在下一篇文章中说说锂电池的容量和重量,大家就会有个更清楚的理解。笔记本电脑越来越便宜,效能也越来越高,但是其重量一直在2 kg~3 Kg之间徘徊,使用时间最多是从3个小时延长至5、6个小时,并不符合移动运算的真正需求,平板电脑能以这么短的时间很大幅度影响了传统笔记本的市场,就在于满足了移动运算的真正需要:使用时间、重量和可接受的效能。
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