Calculadora de economia de energia do cliente Dell. Descrição geral do consumo de energia em sistemas de computador:

Transcrição

1 Calculadora de economia de energia do cliente Dell Finalidade: A Calculadora de economia de energia do cliente Dell pretende oferecer uma ferramenta que permita aos clientes estimar o consumo de energia de um computador durante o período de um ano e o custo resultante de operação do sistema durante esse período. A calculadora reflete o perfil de uso e o tipo de sistema do usuário final, juntamente com uma determinada configuração do sistema, para gerar as estimativas de custo e consumo anual de energia. A calculadora oferece a capacidade de selecionar recursos de economia de energia e de comparar a economia que eles geram. Ela oferece diversas opções para que o cliente configure os componentes do sistema e crie uma correspondência considerável entre seu sistema real e aquele configurado na calculadora. A calculadora pretende oferecer uma estimativa de custo e consumo anual de energia do sistema que o cliente tem ou deseja comprar. Ela inclui um recurso que demonstra o tempo limite dos estados de energia em espera de sistemas equipados com opções de gerenciamento de energia, como o Energy Smart. A calculadora de energia usa os valores de tempo limite programados, associados às opções de gerenciamento de energia selecionadas pelo usuário. Esses valores são usados para calcular o consumo de energia do sistema; por exemplo, um período de almoço de uma hora ou intervalos pela manhã e à tarde que durem 20 minutos. Assim, a calculadora considera que o sistema entra em estados de baixo consumo de energia durante períodos de intervalos diários, o que diminui as estimativas de custo e o consumo anual de energia, refletindo um uso real do sistema. A Figura 2 mostra o perfil de um sistema que entra em estados de espera. Descrição geral do consumo de energia em sistemas de computador: O consumo de energia nos computadores modernos pode variar muito conforme o aplicativo usado ou a tarefa realizada pelo computador no momento. A tarefa que o computador realiza e o software (tanto o sistema operacional quanto o aplicativo em uso) são fatores decisivos no consumo real de energia em qualquer momento. A calculadora de economia de energia on-line da Dell divide as possíveis cargas de trabalho de um sistema de computador em três categorias principais de consumo ativo e duas categorias de operação não ativa, conforme descrito abaixo: 1. Hibernação/desligado o estado de mais baixo consumo de energia que o sistema pode atingir com o cabo de alimentação ligado. A energia é retirada de todos os principais equipamentos eletrônicos do sistema, exceto dos circuitos necessários para detectar o acionamento da chave liga/desliga pelo usuário ou de eventos de ativação, como Wake On Lan. 2. Espera estado de baixo consumo de energia, como suspensão para a RAM quando o sistema não está executando códigos ativamente e o monitor está desligado. Boa parte do sistema é desligada, exceto a memória, os circuitos necessários para manter o estado da memória e os circuitos necessários para detectar a interação do usuário e eventos de ativação. O sistema consegue responder às ações do usuário (como apertar o botão liga/desliga, atividade do 1

2 mouse ou do teclado, ou possíveis solicitações de atividade de rede) e retomar a operação normal em apenas alguns segundos. 3. Inativo o computador está em execução e normalmente exibe uma imagem fixa na tela; não há interação do usuário. O sistema pode estar exibindo a área de trabalho ou um aplicativo aberto, porém inativo. 4. Produtividade o usuário final realiza o trabalho comum de escritório, como uso de , criação de documentos ou navegação na Web, usando aplicativos de escritório padrão. 5. Desempenho máximo representa o usuário final que faz uso de aplicativos avançados, cálculos científicos complexos, modelagem ou jogos em 3D que sobrecarreguem o sistema, causando um aumento significativo no consumo de energia. Os sistemas passarão por esses estados com base na interação do usuário e nas condições de tempo limite, quando o sistema estiver configurado para a definição de tempos limite para estados de baixo consumo de energia. Gerenciamento de energia do computador Um dos métodos de conservação de energia mais vantajosos para os sistemas de computador é o de uso do Gerenciamento de Energia do Computador (CPM). Quando ativado em um sistema configurado corretamente, o CPM induz o computador a entrar em um estado de baixo consumo de energia (espera ou hibernação) após um período de inatividade do sistema. Os computadores que não estiverem configurados para o CPM permanecerão em um estado inativo do sistema e, portanto, consumirão mais energia durante os períodos de inatividade. A calculadora de energia oferece granularidade na seleção dos valores de tempo limite do sistema de gerenciamento de energia, além de refletir com precisão o tempo limite que a Dell oferece nos sistemas de computador que fabrica. Os clientes que fornecem suas próprias imagens do sistema operacional (SO), ou que modificam a imagem padrão normalmente fornecida pela Dell, devem verificar seus valores de tempo limite implementados com relação aos valores da Dell, a fim de determinar quais configurações refletem melhor suas próprias implementações. Estimativa do consumo de energia: Para calcular a energia usada por um computador durante o período de um ano, é necessário primeiramente descrever como o sistema será usado durante esse ano. Definimos o ano como a combinação de dias úteis e dias não úteis. Portanto, o usuário deve definir primeiramente como são os dias úteis e dias não úteis típicos usados nos cálculos. Os valores inseridos são usados para definir um dia útil típico, conforme mostrado na Figura 1. O padrão da calculadora é de sete horas de produtividade e uma hora de aplicativos de desempenho máximo por dia. 2

3 Modelo de uso diário do usuário Alimentação Produtividade Desempenho máximo Intervalo Produtividade Almoço Produtividade Desempenho máximo Intervalo Produtividade Horas Trabalho do dia útil Períodos de intervalo a serem programados com o padrão de 20 min. 2 por dia Almoço com duração de 1 hora Figura 1 O consumo de energia para aplicativos de produtividade é representado pela medida da energia média durante a execução de testes de desempenho de produtividade de escritório SysMark, e as cargas de trabalho de alto desempenho são representadas pela energia média durante a execução de testes de desempenho 3DMark. A Figura 1 mostra o perfil de um dia útil típico, com o tempo no eixo horizontal e a altura dos blocos representando aproximadamente a energia do sistema durante esses períodos de tempo. Intervalo e Almoço são representados como um bloco de altura fixa. Porém, na prática, eles apresentam variações significativas de energia durante o período de tempo, caso os valores de tempo limite sejam pequenos o bastante. Esses períodos serão descritos mais detalhadamente na próxima seção. O dia ativo é dividido entre uma sessão matutina e uma sessão vespertina, com um intervalo de almoço entre essas duas sessões. Os períodos de manhã e tarde também consideram um intervalo de 20 minutos, o que permite mais oportunidades de redução de energia. Os períodos de trabalho pela manhã e à tarde consistem na sequência a seguir. 1. Sessão de trabalho de produtividade 2. Sessão de trabalho de desempenho máximo 3. Intervalo 4. Sessão de trabalho de produtividade Os intervalos pela manhã e à tarde oferecem o modelo que tem capacidade de refletir certa vantagem nos valores de tempo limite menores que os valores correspondentes de Energy Star e Energy Smart, além de refletirem melhor o fato de os usuários finais usarem o sanitário ou passarem maiores períodos lendo ou discutindo durante o dia. Quando o gerenciamento de energia é ativado na calculadora on-line, este perfil é usado no cálculo do consumo anual de energia juntamente com os valores adequados de tempo limite menores implementados pela Dell nas configurações do SO e BIOS. 3

4 Estados de tempo limite inativo a baixo consumo de energia Os atuais sistemas operacionais Microsoft Windows (XP, Vista e Windows 7) não só oferecem a capacidade de entrar em estados de baixo consumo de energia como também permitem controlar quando os sistemas realizam essas transições, além de quais estados de energia são usados nessas transições. Uma sequência típica de transição é mostrada abaixo, na Figura 2. Tempo limite da Sequência de ausência do usuário para redução de energia Alimentação Tempo Limite Ocioso Espera OCIOSO Hib Tesp Hora(h) Thib Taus O tempo que o usuário está ausente pode acabar em qualquer lugar desta área Tesp tempo limite de ocioso para estado de espera Thib tempo limite de espera para hibernar Taus tempo total de ausência do usuário Figura 2 Os sistemas que não têm o gerenciamento de energia ativado permanecerão no nível de energia inativo durante todo o período de inatividade do sistema. Os sistemas com CPM ativado serão normalmente configurados para passar a estados de baixo consumo de energia de acordo com este perfil, indo para o modo de espera depois que o usuário ficar inativo no sistema por um período de tempo (T SLP ), realizando, em seguida, uma transição para hibernação ou desligado caso o sistema permaneça sem uso durante um período maior de tempo (T HIB ). A Dell oferece valores padrão para essas funções de tempo limite em todos os produtos que fabrica. Valores menores de tempo limite proporcionam mais economia de energia (o sistema passa mais tempo em estados de baixo consumo de energia) em detrimento de possíveis inconveniências (o usuário, quando voltar, deve esperar mais tempo para que o sistema fique pronto para uso). A Dell oferece configurações mais dinâmicas (valores menores de tempo limite) para os sistemas que cumprem os requisitos do Energy Star e para plataformas Dell Energy Smart. 4

5 A Tabela 1 abaixo mostra os valores de tempo limite de gerenciamento de energia usados na calculadora. Nenhum Padrão Energy Smart Energy Star Tempo limite até o modo de espera (h) Nunca 1 0,25 0,25 Tempo limite até a hibernação (h) Nunca Nunca 4 18 Tempo limite do monitor 0,5 0,5 0,25 0,25 Tabela 1 Os dias não úteis são representados pelo consumo de energia em modo inativo, de espera ou de hibernação pelo período de 24 horas para os casos de ausência de CPM e de CPM ativado, respectivamente. O número padrão de dias úteis em um ano é de 250 dias. Cálculo do consumo de energia A abordagem da Dell ao cálculo do consumo anual de energia é a de definir um perfil de uso para um dia útil típico e um perfil para um dia não útil ou um dia de não-uso e de calcular o consumo de energia para cada um desses dias. A soma desses valores conforme o número de dias úteis e não úteis de um ano resulta no consumo anual de energia estimado do sistema. Dias úteis O dia útil é calculado da seguinte forma, de acordo com a Equação 1. Equação 1 E WORKDAY = E PROD + E MAXPERF + E LUNCH + E BREAK Onde: E WORKDAY = Total de energia consumida durante um dia útil típico E PROD = Total de energia consumida durante o uso de aplicativos de produtividade E MAXPERF = Total de energia consumida durante a execução de aplicativos de desempenho máximo E LUNCH = Total de energia consumida durante o período de almoço E BREAK = Total de energia consumida durante os intervalos Cada uma dessas unidades de energia é calculada com a multiplicação da média de energia do sistema durante o período pelo tempo total em que o sistema permaneceu naquele estado de energia. Isso é relativamente simples para os períodos de produtividade e desempenho máximo; porém, é mais difícil para os momentos de almoço e de intervalo. Durante os momentos de almoço e de intervalo, é preciso incluir como fatores os tempos limite até os estados de baixo consumo de energia, relativos ao tempo do período de intervalo/almoço. Caso o tempo limite seja muito pequeno, a unidade permanecerá em estado inativo; caso esse tempo seja longo o bastante, a unidade passará ao estado de hibernação. Os tempos de espera e de hibernação devem ser refletidos nesses cálculos e são configurados pelo usuário com as seleções de gerenciamento de energia descritas acima, na Tabela 1. 5

6 Dias não úteis Os dias não úteis são calculados supondo-se que o sistema permaneça no mesmo estado de energia durante todo o período de 24 horas. O estado de energia usado será determinado pela configuração de gerenciamento de energia selecionada. Nenhuma seleção de gerenciamento de energia manterá o sistema em estado inativo. Outras seleções induzem o sistema a entrar no estado de espera ou de hibernação, dependendo dos valores correspondentes de tempo limite. Medidas e cálculos do consumo de energia do sistema Um problema importante relativo à criação de uma ferramenta como esta calculadora é de como obter os dados necessários para calcular o consumo anual de energia. Com cinco caixas de seleção e uma média de cinco opções de seleção para cada, o número de configurações possíveis do sistema que a calculadora inclui é superior a três mil por chassi do sistema. Testar todas essas opções usando os aplicativos de teste de desempenho descritos levaria aproximadamente horas. A fim de contornar este dilema do tempo de teste, a Dell desenvolveu um modelo matemático para o consumo de energia do sistema, com sistemas e opções de seleção representados como valores de consumo de energia típicos. Esses dados são coletados e verificados em relação a um subconjunto específico do total de configurações de sistema possíveis. Acredita-se que este método ofereça aos usuários finais informações muito mais relevantes do que propor apenas algumas configurações de sistema que possam não ser compatíveis com os sistemas a serem adquiridos. Além disso, o método proporciona uma matriz de testes mais gerenciável. Caixas suspensas relativas ao uso As caixas suspensas relacionadas à definição do perfil de uso diário (horas por dia de trabalho em produtividade, horas por dia de trabalho em desempenho máximo, número de dias úteis por ano e custo com energia) aplicam-se aos três sistemas na janela de exibição. As opções de configuração em uma janela de sistema afetam apenas esse sistema específico. Variação na economia de energia A calculadora de energia pretende ser uma ferramenta que ajuda os clientes a: Entender o consumo de energia em seus produtos Oferecer valores numéricos que possam ser usados em cálculos da carga de calor típica e em cálculos do custo total de propriedade Identificar, para os usuários finais, as consequências relativas à energia, das configurações de sistema que escolherem Apontar as vantagens de implementar o gerenciamento de energia em sistemas do cliente. Demonstrar as vantagens das opções de configuração de baixo consumo de energia da Dell em termos de custos anuais com energia A calculadora oferece estimativas com base na metodologia descrita acima, mas não é completa com relação ao escopo ou precisão. Ela não inclui todas as opções de configuração de sistema possíveis que o usuário tem quando adquire um produto. Algumas opções de configuração que ela apresenta oferecem menos escolhas do que as disponíveis quando o sistema é adquirido. Qualquer sistema pode consumir mais ou menos energia do que o estimado pela calculadora, devido à variação no consumo de energia de cada um dos componentes individuais que compõem o produto final. 6

7 Valores padrão A calculadora oferece aos usuários finais a capacidade de configurar o perfil de uso do produto. Isso permite que o usuário final descreva a carga de trabalho típica e o uso anual do produto em seu ambiente. A calculadora apresenta vários campos preenchidos com valores padrão. Esses valores padrão tomam por base a experiência da Dell em capacidade de utilização e representam o uso típico de nossos produtos em um ambiente de escritório. Os valores padrão simulam um dia de trabalho de oito horas, com uma hora de almoço ao meio-dia e intervalos pela manhã e à tarde. A carga de trabalho padrão do dia é de sete horas de uso de aplicativos de escritório, que simulam o que as pessoas normalmente fazem em seus computadores, como uso de , criação de documentos, navegação na Web etc. Uma hora de uso de aplicativos de alto desempenho é incluída para simular verificação de vírus em segundo plano, atualização de software ou outras necessidades periódicas de uso intenso de computação. O acréscimo do uso de alto desempenho na configuração padrão ainda oferece, nos custos anuais com energia, visibilidade da potência operacional de alto desempenho do sistema. Acredita-se que o método para definir um dia útil seja muito mais fácil de compreender e configurar, para os usuários finais, do que uma lista de estados de energia do sistema e das horas por ano passadas em cada estado. O número padrão de dias úteis em um ano é 250. Isso representa 50 semanas úteis típicas por ano. Tabela 2 abaixo mostra os valores padrão usados na calculadora. Esses valores, juntamente com os valores de tempo limite de gerenciamento de energia na Tabela 1 acima, são usados para definir o consumo anual de energia estimado dos produtos de clientes Dell. Valores padrão Horas por dia executando aplicativos de escritório 7 Horas por dia executando aplicativos de alto 1 desempenho Número de dias úteis por ano 250 Custo com eletricidade ($/kwh) 0,10 Tabela 2 Cálculos de economia A economia de energia estimada é calculada para as colunas 2 e 3, relativas à configuração da linha de base na coluna 1 da ferramenta. (Esclareça a frase anterior para indicar a qual Tabela, Gráfico ou Figura você se refere em cada uma das Colunas.) A economia é calculada com o consumo anual de energia do sistema de linha de base subtraído do atual consumo anual de energia do sistema. A economia anual estimada na moeda local é calculada aplicando-se o fator custo atual com eletricidade à economia calculada em kwh. (O departamento jurídico prevê que esse cálculo sofre alterações conforme a região e que ele não se baseia apenas nos custos e nas economias de energia dos EUA) 7

8 As estimativas de emissões de CO 2 evitadas e das milhas de deslocamento de carro evitadas são calculadas usando os fatores de conversão encontrados na calculadora de equivalências do gás do efeito estufa da EPA. 1 A calculadora determina primeiro a quantidade de emissões de CO 2 evitadas com base na economia anual de energia usando a Equação 2 abaixo. Equação 2 7,18 x 10-4 toneladas de CO 2 /kwh Equação 3 descreve a combinação de fatores de conversão do site da EPA usados para determinar o fator de conversão do deslocamento de carro em milhas evitado. Equação 3 7,18 x 10-4 toneladas de CO 2 /kwh * 1/8,81 x 10-3 galões de gasolina/tonelada de CO 2 * 19,7 milhas por galão média de carros/caminhões = 1,61 milha evitada por kwh 1 8