应对阶梯电价 PC平台节能测试

在国外，阶梯电价并不是一个新鲜词，实施阶梯电价是世界各国应对能源价格高涨的普遍做法。20世纪70年代石油危机以后，能源问题在西方世界日益受到重视，部分国家和地区对居民实施了阶梯电价，比如美国、日本、韩国、以及我国的香港和台湾地区等。

随着我国经济的发展，能源问题也日益突出。为了促进能源节约，国家发改委公布自2012年7月1日起在全国范围内试行阶梯电价政策。我国的阶梯电价分为基本用电、正常用电、高质量用电三个档次。基本用电量覆盖80%居民用电量，这个范围内的电价不做调整；正常用电量覆盖率为95%，该范围内的电价将上浮0.05元/度；高质量用电是指超过了正常用电量，电价将上涨0.3元/度。各省市的具体阶梯用电量根据各省市居民用电量统计来确定，如北京居民基本用电量为240度，240度到400度算正常用电，超过400度则被定义为高质量用电；上海在用电高峰月份的阶梯电量会做相应浮动，如夏天和冬天。

就目前公布的阶梯电量来看，200度左右的基本用电量还是捉襟见肘，一旦超过这用电量，那么每个月电费开支也将提升。如何应对阶梯电价呢？答案是节能，在相同使用效果下，降低能耗。除了家用电器节能外，日常所用的PC也应该节能了。PC领域应该怎样节能呢？PC节能是否意味着性能的降低呢？为了解答这些问题，我们搭建了四个平台来做对比测试，根据测试结果来分析这些硬件如何做到节能，让读者对PC节能有更深入的了解。所有的硬件选择也秉持性能、相近功耗更低的原则。

AMD

普通平台

节能平台

AMD平台的普通平台CPU选择了AMD Athlon Ⅱ X4 641，它采用四核心设计，主频为2.8GHz、TDP 100W。其实AMD还有一款节能产品Athlon Ⅱ X4 638，它是面向网吧客户的一款产品。主频只比Athlon Ⅱ X4 641少了100MHz，其他参数未变，性能也差不多，但TDP功耗却降低到了65瓦，当然价格也要高出80元左右。

PC耗能的另一大户就是显卡，目前很少有显卡厂商再推出节能型的显卡，所以我们选择显卡的原则是相同的性能拥有更低的功耗。中端显卡Geforce GTX 550Ti和Radeon HD 6770在目前来说属于上一代产品，它们都采用40nm制程工艺。但AMD Radeon HD 6770凭借“小核心”策略，它的芯片面积和晶体管数量都较Geforce GTX 550Ti更有优势，所以它在性能和功耗上都比Geforce GTX 550Ti要优秀。

主板虽然本身的耗能不大，但它是CPU和显卡的载体，如果它有节能设计，能够帮助整个系统实现节能。华硕F1A75主板的EPU节能芯片搭配AI Suit II软件能很好地帮助玩家对平台进行节能管理，它有三个工作模式：自动模式、高性能模式和大节能模式。我们将高性能模式应用到普通平台。自动模式功能优势在于它通过判断系统的负载对CPU实行动态供电模式，兼顾节能与性能，我们将它运用在节能平台上。

硬盘的功耗相对来说较低，绿盘节约的功耗也较少，不过还是能为节能平台增添绵薄之力。80 plus金牌认证的电源采用双管正激设计，它在交流电转化为直流电时的效率很高，能够减少无谓的电能损耗，直流电的波纹也比普通电源波纹更平直，自身元件耗能也少，作为节能平台的供电“源泉”再合适不过。

Intel

普通平台

节能平台

英特尔平台的普通平台选择了酷睿i5 2500K，它的性能也较强劲，加上能够超频，可玩性很强，它在中高端处理器市场表现也较好。英特尔新推出的酷睿i5 3470，它的核心代号为Ivy Bridge，属于第三代酷睿产品。i5 3470默认主频比i5 2500K的默认主频低100MHz，同样拥有6M三级缓存，但两者在性能上两者相差并不大。i5 3470 TDP功耗却比i5 2500K低了18W。i5 3470节能原理在于利用了22nm 3D晶体管生产工艺，核心工作电压较低。晶体管核心工作电压的下降相比降低CPU供电电压相比，从根本上解决了处理器的功耗问题。而且i5 3470的核心面积也相对较小，节约了晶圆面积降低了成本。选择这两款产品作为节能对比测试，节能平台的性价比可见一斑。

虽然高端显卡没有推出相关节能产品，但从NVIDIA 6系列显卡和AMD 7系列显卡的表现，我们选出了GeForce GTX 670与Radeon HD 7970做为对比。它们采用了28nm生产工艺，在性能上也旗鼓相当，但功耗上却相差约60W左右，这是因为GeForce GTX 670的晶体管数量比Radeon HD 7970少了几亿个。GeForce GTX 670是次旗舰版，而Radeon HD 7970的定位为旗舰版，所以它的价格也比Radeon HD 7970低不少，可以将其定义为高端显卡的节能产品。

华硕Maximus V Formula虽然属于高端主板，也加入了EPU节能功能，同样能为CPU减少一定的能耗。测试时仍然是EPU高性能模式对应普通平台，EPU自动模式对应节能平台。由于高端硬件对电流要求很高，高功率电源在设计上较低功率电源有很大的提升，金牌与非金牌电源之间的功耗差距也较小。

平台功耗分析与经济效益

从AMD的节能平台和非节能平台的测试结果可以看出，节能平台整体性能不仅没有低于普通平台，还略高于普通平台。节能平台在CPU空载情况下节约了约5W电量，为什么在空载情况下的功耗差距这么小？其实现在处理器和显卡都设计了节能技术，当在系统空载情况下，CPU内部的节能技术会自动将倍频降低到低。显卡频率也是如此，只是GPU的主频未采用类似处理器的外频×倍频，它的低频率较难统一，不同GPU在空载时的频率差异较大。

GeForce GTX 550Ti显卡的低频率为405MHz。

AMD平台的两款处理器在空载的时候低倍频均为8，所以平台功耗并没有太大差别。然而在有负载的时候，它们的功耗差距就显现出来了，比如在PCMark 7中的网页性能测试中（web browsing and decrpting），它会开多个网页并各个网页之间不断地切换。此时的CPU的主频基本上达到大，平台的功耗差距也达到了35W，在CPU满载时的两个平台的功耗差距为37W，这些与两款处理器TDP功耗差完全相符。

Radeon HD 6770低频率157MHz比GeForce GTX 550Ti低不少。所以空载功耗优于对手。

CPU只是平台耗能大户之一，当我们在玩游戏时，调动显卡以后，整个平台的功耗差距将更大。如在玩大型游戏时，功耗的差距达到了59W。从前面平台硬件分析中我们知道，普通平台显卡的核心面积大于节能平台，在游戏时的功耗高于节能平台也在意料之中。整个平台在满负荷运转下，即CPU和显卡都满载情况下，节能平台的功耗降低了65W，优势显而易见。当然日常使用中，整个系统满载的情况下很少见。

Radeon HD 7970虽然低频率稍低，但处理器单元较多，空载功耗仍然偏大。

将这样的节能优势换算成实体，也许更加直观。以一个游戏玩家平均每天玩游戏4小时计算，那么一年节约的电量为59（W）×1(台)×4（小时）×30（天）×12（月）=84.96kWh（1度=1kWh）。以目前居民高质量用电电价0.85元计算，一年能够为游戏玩家节约72.3元，约相当于2.5张30元的《魔兽世界》点卡。虽然对于个人来说这样的节能有点不起眼，但如果是100台电脑规模的网吧呢？每天电脑开机24小时，那么节能平台一年为用户节约的大资金为59（W）×100(台)×24（小时）×30（天）×12（月）×0.99元/度=50466元。这样的数字还是很可观的，即使扣除节能型产品本身增加的成本，依然有很大的利润空间。

GeForce GTX 670的低频率320MHz，得益于“开普勒”架构，它的功耗控制较为出色。

在英特尔的两个平台对比测试中，节能平台的优势立刻体现了出来。节能平台的各项性能测试均比普通平台高出约5%，功耗却低了近20%。CPU满载时的平台功耗相差31W，游戏时的平台功耗差距达到了58W，在整个平台满负荷状态下功耗相差85W。造成它们之间功耗差距的原因基本上与AMD平台所分析的基本一致。我们仍然以前面的计算规则，一个游戏玩家每天玩游戏4小时计算，那么英特尔节能平台一年节约的费用为58（W）×1(台)×4（小时）×30（天）×12（月）×0.85元/度=70.3元。如果是100台电脑规模的网吧，一年节约大资金为58（W）×100(台)×24（小时）×30（天）×12（月）×0.99元/度=49610元。由此可见在英特尔平台无论从性能、功耗还是成本，节能平台依旧是首选。

以上的计算均未加入显示器节约的功耗，如果加上它，那么节能平台所节约的能耗将达到70W以上，直接经济效益将更高。

在前面两种测试的基础上，我们还将EPU的大节能模式运用到平台上，此时处理器倍频锁定在低，酷睿i5 3470处理器满载功耗从120W降到了65W。虽然处理器性能降低了，但对BT下载、聊天、浏览图片等日常应用并没有任何影响。在对性能要求不高的时候，这种模式还能为我们减少更多的能耗。

定义PC能效比

在我国家电都有能效标识，消费者可以通过能效标识的等级来识别家电的节能能力。以分体式空调为例，它额定制冷量（CC）分为三级，CC≤4500、4500＜CC≤7100和7100＜CC≤1400。能效比则是制冷量与输入功率的比例值，以制冷量4500＜CC≤7100为例，5级能效标准要求能效比达到2.5，即空调的功率1800W＜CC≤2840W。

我们将这个理念引入PC行业，通过PCMark 7系统得分来引入，我们以2000以下为一级，2000＜PCMark 7≤3000为一级，3000＜PCMark 7≤4000为一级，4000以上为一级。能效比则是PCMark 7分数与系统满载功耗的比值，AMD普通平台的能效比为2663/296W=9.0，节能平台的能效比2757/231W=11.9。Intel普通平台能效比3459/400W=8.64，节能平台能效比3515/315W=11.1。

从四个平台的能效比结果看来，普通平台的能效比都差不多。AMD平台虽然性能弱，但功耗低，Intel平台性能强，功耗也相应提升。但节能平台的能效比却相对于普通平台提升到了11，不仅性能比普通平台强，功耗也低，这也是节能不减性能的终目的。