МИР ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ ПК

Периодически происходящие энергокризисы в Америке, в России и в других странах подтверждают правильность курса международной организации EPA на сокращение энергопотребления вычислительными системами. Снижение суммарной мощности, потребляемой одним компьютером в течение рабочего дня даже на, казалось бы, мизерные цифры, в масштабах всей страны может дать значительную экономию, ведь количество компьютеров, работающих в офисах и в частных квартирах, исчисляется десятками миллионов. И экономия всего каких-то 10 Вт в день в масштабах всей страны соответствует появлению целой электростанции.

Как известно, одним из самых энергопотребляющих элементов вычислительной системы является монитор. О том, как обеспечивается сохранение энергии в мониторах и о процедурах перехода в дежурные режимы, рассказывается в этой статье.

Международная организация по защите окружающей среды EPA (Environmental Protection Agency) выдвинула программу энергосбережения под названием Energy Star. На эту программу ассоциация VESA откликнулась разработкой стандарта DPMS.

Стандарт DPMS (Display Power Management System), предложенный ассоциацией VESA (Video Electronics Standards Association) предназначен для сбережения энергии в мониторах и способен существенно снизить энергопотребление всей системы в целом. Однако этот стандарт можно использовать далеко не на всех персональных компьютерах и не со всеми мониторами. Для того чтобы монитор переходил в режимы энергосбережения при неактивности системы, должно быть выполнено несколько условий, в том числе: необходимо использовать монитор с поддержкой стандарта DPMS (это должно указываться в документации на монитор), видеоадаптер также должен поддерживать этот стандарт (указание на это должно содержаться в документации на видеоадаптер) и должно использоваться соответствующее программное обеспечение или этот стандарт должен поддерживаться BIOS ПК.

Стандарт DPMS предусматривает четыре режима работы монитора:

1. On

2. Stand by

3. Suspend

4. Off

Первый режим является рабочим, а остальные - энергосберегающими, обеспечивающими экономию энергии в различной степени. Переход монитора в тот или иной режим осуществляется только по командам от персонального компьютера. В качестве таких команд используются сигналы синхронизации монитора HS(строчной синхронизации) и VS(кадровой синхронизации), а точнее сказать, наличие или отсутствие этих сигналов. Время, по истечению которого монитор переходит в режимы сбережения или момент перехода в рабочий режим определяются исключительно программой ПК. Текущий режим работы отображается обычно с помощью двухцветного зелено-оранжевого светодиода (в некоторых режимах обеспечивается его мигание).

Режим On

Монитор работает в этом режиме, если на его входе активны сигналы HS и VS. Это нормальная работа монитора, на его входе также активны сигналы R, G, B и монитор потребляет 100 % мощности. Световой индикатор на панели управления обычно горит зеленым цветом.

Режим Standby

Монитор переходит в этот режим, если на его входе активен сигнал VS и не активен (отсутствует) сигнал HS. Сигналы R, G, B на выходе видеоадаптера заблокированы и поэтому видеоусилители монитора не работают. Кроме того, уровень контрастности выводится до минимально возможного, поэтому даже если сигналы R, G, B и будут активны, то экран монитора все равно будет черным. Остальные узлы и блоки монитора работают в нормальном режиме, и на выходе блока питания все питающие напряжения находятся на номинальном уровне. В режиме Stand by высокое напряжение на ЭЛТ присутствует, и на нить накала подается напряжение, т.е. нить накала светится. Особо стоит отметить, что блок строчной развертки в этом режиме работает, хотя сигнал HS неактивен. Работа блока строчной развертки осуществляется либо с собственной частотой задающего генератора, либо с частотой задаваемой микропроцессором монитора. Стоит помнить, что сигналы синхронизации предназначены не для запуска развертки, а для ее синхронизации, т.е. они заставляют работать задающий генератор с частотой вынужденных колебаний (частотой синхроимпульсов). В режиме Stand by производится экономия энергии порядка 15% от полной мощности монитора. Возврат монитора из режима Stand by в режим On осуществляется практически мгновенно при активизации на входе монитора обоих сигналов HS и VS. Такой быстрый переход обусловлен тем, что не требуется подогревать нить накала и устанавливать высокое напряжение на аноде ЭЛТ.

Режим Suspend

Монитор переходит в этот режим, если на его входе активен сигнал HS и неактивен (отсутствует) сигнал VS. Сигналы R, G, B на выходе видеоадаптера заблокированы, видеоусилители не работают, и уровень контрастности выведен до минимально возможного. Кроме этого, блокируется выходной каскад строчной развертки, т.е. пропадают высокие напряжения, пилообразный ток в строчных катушках не протекает (можно сказать, что отключаются строчные катушки), а также выключается и блок кадровой развертки. В большинстве мониторов напряжение накала присутствует, и нить накала светится. Некоторые производители в этом режиме напряжение нити накала уменьшают, например, до уровня 1.5 – 2.5 В. На выходе блока питания могут быть заблокированы некоторые питающие напряжения, обычно это +12 или +15В, которые используются для питания синхропроцессора и видеоусилителей. В режиме Suspend экономится порядка 85% от полной мощности монитора. Возврат из режима Suspend в режим On осуществляется за время порядка 5–7 сек. при активизации на входе монитора обоих сигналов HS и VS. Сигналы HS и VS активизируются видеоадаптером по командам от управляющей программы при нажатии пользователем клавиши на клавиатуре или при сдвиге мышки.

Режим Off

Монитор переходит в этот дежурный режим, если на его входе не активны (т.е. отсутствуют) оба сигнала HS и VS. Сигналы R, G, B на выходе видеоадаптера заблокированы, т.е. на входе монитора вообще нет активных сигналов. В этом режиме выключаются все узлы и блоки монитора, кроме управляющей микросхемы (контроллера или микропроцессора). Блок питания переходит в режим формирования пониженных напряжений на выходе или вообще отключается, однако при этом должен запуститься дежурный источник питания, обеспечивающий напряжением питания управляющую микросхему. В режиме Off напряжение на нить накала также не подается. В режиме Off экономится более 95% от полной мощности монитора. Переход в режим On из режима Off осуществляется за время порядка 10 сек. при активизации на входе обоих сигналов HS и VS.

Для большей наглядности все рассмотренные режимы представлены в виде таблицы (табл.1)

Таблица 1. Режимы стандарта DPMS

Цифры, характеризующие процент экономии энергии в таблице 1, являются примерными, и их реальные значения будут зависеть от фирмы-производителя, типа монитора и схемотехнических решений, применяемых при его проектировании и производстве.

Кроме того, стоит обратить внимание, что стандарт DPMS, предложенный VESA, является далеко не обязательным, а лишь рекомендуемым, способным обеспечить совместимость изделий различных производителей. Это приводит к тому, что фирмы, производящие мониторы, самостоятельно решают какие режимы энергосбережения поддерживать, а какие нет. Так, например, многие производители отказываются от применения режима Suspend и заменяют его режимом Off, т.е. когда монитор получает команду перейти в режим Suspend, он фактически переходит в режим Off.

Для примера далее приводятся описания режимов работы для нескольких мониторов, в виде таблиц.

Таблица 2. Режимы энергосбережения монтора ViewSonic E641

Из таблицы 2 видно, что в этом мониторе режимы Suspend и Off –это одно и тоже и соответствуют максимальному сбережению энергии, т.е. фактически отсутствует режим Suspend, которому соответствует режим Off. При формировании видеоадаптером команды на переход в режим Suspend монитор перейдет на самом деле в режим Off.

Таблица 3. Режимы энергосбережения монитора SAMSUNG SyncMaster 500b

Таблица 4. Режимы энергосбережения монитора ACERView 56c

Как видно из таблицы 4, в мониторах имеется режим Override (режим автономной работы). Монитор работает в этом режиме, когда его входной разъем вообще не подключен к компьютеру. В этом случае на экране может быть загружен белый цвет, или выдается предупреждающее сообщение. Это предупреждающее сообщение представляет собою окно на экране, в котором могут выводиться три цветных прямоугольника, надпись CHECK CABLE (проверьте кабель), или что-то еще. Каким же образом монитор "узнает", что не подключен к компьютеру? Для этого на входном разъеме монитора предусмотрен специальный сигнал Self-Raster. На этот контакт разъема в мониторе подается напряжение смещения, а при подключении видеоадаптера происходит замыкание этого сигнала на "корпус".  Таким образом, если монитор не подключен к компьютеру, сигнал Self-Raster установлен в "высокий" уровень, а при подключении сбрасывается в "низкий". Состояние сигнала Self-Raster считывается управляющей микросхемой монитора (микропроцессором) и ему соответствует 10-й контакт разъема DB-15.

Кроме рассмотренного стандарта DPMS от VESA многие компании при производстве своих мониторов учитывают еще и требования NUTEK. NUTEK – The National Board for Industrial and Technical Development in Sweden – шведский совет по промышленному и техническому развитию. В соответствии с требованиями NUTEK монитор должен иметь вполне определенную трехступенчатую систему энергосбережения:

1. Первая ступень – режим Standby – потребление не должно превышать 30Вт;

2. Вторая ступень – выключено (аналог Suspend) – потребление не должно превышать 15 Вт;

3. Третья ступень – монитор не работает (аналог Off) – потребление не должно превышать 8 Вт.

В принципе, стандарт NUTEK не противоречит стандарту DPMS, а только конкретно определяет мощность потребления в каждом из режимов, поэтому вполне возможно совмещение этих двух стандартов в одном мониторе, что и видно сейчас на примере большинства продаваемых моделей.