Source : PC-optimise.info
Date d´impression : 26/04/2024 (03:04:40)
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| Sommaire : |
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Contrôler la consommation d´une machine se présente bien souvent comme une volontée d´alléger sa facture énergétique. C´est aussi un geste écologique, qui peut apporter confort d´utilisation, en réduisant les nuisances sonores ou en augmentant l´autonomie d´une machine nomade, et donc participer à une meilleure expérience de l´outil informatique.
En tant que machine numérique, les ordinateurs sont constitués de pièces variées comprenant :
Ces différents constituants vont polluer à différents moments de leur vie : lors de leur fabrication, de leur utilisation, et de leur destruction.
Bien sûr, dans un esprit de protection de la nature, on pourrait aussi évoquer le conditionnement de ces prodruits...
Pour finir, la durée de vie moyenne d´un ordinateur est relativement courte, comme énormément de produits Hi-Tech (téléphones, baladeurs multimedia...), ce qui se traduit par un renouvellement nettement plus fréquent : il est donc nécessaire de prendre aussi en compte la fabrication et le recyclage dans le bilan écologique.
La fabrication des produits numériques fait parti des secteurs les plus polluants, principalement à cause de la réalisation des puces/processeurs dont les procédés sont extrêmement exigeants en eau, en énergie (on travaille avec des niveaux de pureté extrêmes), et en matières premières.
L´impact des déchets est évidement un problème à part entière, si bien que la directive RoHS (Restriction of the use of certain Hazardous Substances) ne constitue qu´une petite avancée pour limiter les pollutions. Avec la démocratisation de l´informatique dans les foyers européens (un foyer sur deux est équipé en France), les volumes à traiter sont de plus en plus conséquents, et comme on peut le voir plus haut, la liste des composés est déjà longue et pourtant écourtée !
Si la touche "écolo" est en vogue actuellement, il est un domaine dont le coût énergétique (avec la pollution qui en découle) est conséquent et passe souvent inaperçu : la consommation de nos PCs pour fonctionner.
Cette pollution, ce n´est pas l´utilisateur qui la subit directement chez lui, mais de façon évidente, il faut alimenter la machine en électricité, et donc produire cette dernière. Que ce soit nucléaire, hydrolique ou autre, il est nécessaire de faire appel à des sources d´énergies, à des infrastructures... et donc consommer davantage, c´est aussi :
Sur sa durée de vie, on peut estimer qu´un PC peut coûter aussi cher en électricité que son prix d´achat, voire plus ! Le tableau ci-dessous (source : Puissance-PC.net) indique la puissance consommée par différents types de machines (sans compter l´écran) :
| Fonctionnement | Machine légère / bureautique | Machine polyvalente (jeu modéré) | Machine de jeu (sans SLI ni Crossfire) |
|---|---|---|---|
| PC éteint (alimentation branchée) | 2 W | 3 W | 3 W |
| PC en veille | 55 W | 95 W | 130 W |
| PC au repos | 75 W | 120 W | 160 W |
| Utilisation légère | 75 - 110 W | 125 - 165 W | 170 - 205 W |
| Utilisation intense | 140 W | 240 W | 315 W |
Consommation pour des configurations typiques sans prendre en compte le moniteur (source : Puissance-PC.net)
On remarque dès à présent qu´une machine de joueur en veille consomme presque autant qu´une machine de bureautique en pleine utilisation... et encore, on ne parle pas des machines extrêmes ! Une grosse configuration va donc rapidement coûter cher en utilisation, même si comme tout PC, la plupart du temps les composants sont sous exploités : aucune machine ne calcule en permanence (aux cluster de calcul près, mais c´est un cas non traité ici).
Le graphe ci-dessous permet d´obtenir rapidement des ordres de grandeur du coût annuel pour différentes puissances en fonction du nombre d´heures quotidiennes.
Coût annuel pour différentes configurations en fonction de leur consommation moyenne (estimation)
De ce graphe, pour un poste en entreprise dédié à la bureautique, nécessitant 150W en moyenne (écran compris), et fonctionnant 8h par jours, qu´on laisse en veille le reste du temps (75W), on en déduit :
De même, pour une machine servant à jouer 2h quotidiennement, avec une utilisation modérée pendant 2h, et 4h au repos, avec un écran plat consommant 40W, on obtient une consommation de 700 kW.h !
On peut démontrer que la puissance dissipée par une puce numérique fonctionnant à la fréquence f et alimentée sous une tension V est de la forme :
P(W)=k.f(Hz).V2(V) avec k une constante propre à la puce concernée
Evidement, cette formule est celle que tous les overclockers utilisent pour estimer la consommation de leur processeur central ou graphique sous une fréquence et une tension plus élevée. Elle a le bon goût de montrer que la tension d´alimentation intervient fortement dans la consommation, et que la fréquence de fonctionnement contribue elle aussi à la consommation. Ainsi, pour réduire la consommation, il convient de diminuer la fréquence de fonctionnement ou la tension d´alimentation.
| Avantages | Inconvénients | |
|---|---|---|
| Diminution de la fréquence | le processeur reste stable1 | les performances régressent |
| Diminution de la tension | La consommation diminue plus fortement | Il faut s´assurer que la machine reste stable |
Avantages et inconvénients des différentes solutions pour diminuer la consommation d´une puce
1Il ne faut cependant pas trop ralentir la mémoire. En effet, de part sa constitution, la mémoire RAM est volatile et perd donc ses données au delà d´un certain temps. C´est la raison pour laquelle un rafraîchissement est nécessaire. Cependant, ce rafraichissement se fait à nombre régulier de périodes, et donc diminuer la fréquence de fonctionnement revient à rafraichir moins souvent la mémoire. En pratique, on ne pourra pas diminuer au delà d´un rapport de 2 environ la fréquence de la mémoire centrale ou de la carte video.
Enfin, il convient de remarquer qu´un composant qui chauffe moins, c´est un composant plus facile à refroidir : on peut alors diminuer les nuisances sonores.
On peut montrer avec des modèles relativement simples, que dès qu´on fait intervenir un courant entre une zone dopée P et une autre dopée N, les courants sont de la forme :
I = a.T2.exp(b.T) avec b>0 (jonction PN en direct)
On remarque donc que le courant traversant la jonction croît très vite avec la température, à cause de l´exponentielle, amplifée par le facteur en T2. Pour une variation d´une dizaine de degrès, on peut augmenter la consommation de 20 à 40% ! C´est particulièrement vrai pour les transistors NPN ou PNP qui sont en fait 2 jonctions juxtaposées.
Pour les transistors MOS utilisés pour les circuits numériques, la dépendance de la température est plus compliquée à exprimer, bien que les effets soient les mêmes : une hausse de la température s´accompagne d´une forte hausse de la consommation. Un refroidissement sera donc considéré comme efficace si globalement la consommation est plus faible, même si le dispositif de refroidissement ponctionne un peu d´énergie pour fonctionner.
Réduire la consommation des composants numériques, c´est aussi moins solliciter des étages de puissance, comme les circuits qui génèrent les VCore à partir du +12 V. Ces étages chauffant moins, leur durée de vie est elle aussi augmentée, et on améliore encore une fois la consommation globale via le rendement de ces éléments. Pour finir, c´est l´alimentation qui fournit l´énergie à tout le monde : moins la solliciter (à la variation près de son rendement selon la charge), c´est à nouveau réduire la consommation.
Pour la suite, nous allons donc nous intéresser aux différents éléments susceptibles d´intervenir dans la consommation électrique.
On pourra s´aider de ce tutoriel pour refroidir efficacement et sans bruit.
NB
Pour moins consommer, il faut soigner le refroidissement, ce qui augmentera aussi la stabilité de la machine et sa durée de vie.
Etant donné qu´une machine ne tourne pas en permanence à plein régime, la logique voudrait que l´on réduise la fréquence de fonctionnement de l´unité de calcul lorsque cette dernière est peu sollicitée. Fort de ce constat, les premières solutions sont apparues dans le monde des processeurs pour machines mobiles (PC portables entre autre), à la fois chez Intel sous le nom de SpeedStep et chez AMD sous celui de Cool & quiet. Derrière le changement de fréquence dynamiquement en fonction de la charge, on associe un changement des tensions, qui diminuent avec la fréquence, de sorte à réduire encore davantage la consommation. On peut aussi aller encore plus loin en désactivant temporairement les cores devenus inutiles.
Enfin, ces technologies ont été appliquées sur les processeurs desktop peu après le passage au Prescott et leur consommation gargantuesque, et celui à l´Athlon 64 chez AMD.
Pentium 4 631 : le coefficient multiplicateur passe de 15 à 12 pour réduire la fréquence et la consommation
Il convient de noter que seuls les processeurs bas de gamme Intel (les Celeron) sont encore dépouvus de tels raffinements... et que ces technologies ne sont pas compatibles avec l´overclocking !
Dans un premier temps, il convient d´autoriser une telle option dans le BIOS si nécessaire. Ensuite, il est nécessaire d´installer l´utilitaire disponible sur le site de AMD selon le processeur utilisé.
Pour activer l´emploi du Cool & quiet, il reste une dernière petite manipulation : modifier la gestion de l´énergie de la machine, ce qui se fait dans Panneau de configuration > Options d´alimentations en sélectionnant Gestion d´alimentation minimale, conformément à l´image ci dessous.
Activation du Cool & Quiet
Une simple activation dans le BIOS peut suffire. Pour le reste, si un utilitaire doit être fourni, c´est le fabricant de la carte mère qui peut en fournir un, mais ce n´est pas indispensable.
Pour les portables, on pourra se tourner vers l´excellent Notebook Hardware Control. A noter que cet utilitaire permet aussi de réduire les tensions correspondant à chaque fréquence de fonctionnemnet ! Pour les portables, c´est un gain d´autonomie assurée, des températures plus faibles (tutoriel).
Cette procédure concernera principalement les autres processeurs pour lesquels on pourra diminuer la consommation sans aucune perte de performances. Cependant, les manipulations se feront exclusivement dans le BIOS pour les réglages.
Afin de valider le fonctionnement pour une tension donnée, il est indispensable de s´assurer qu´aucune erreur de calcul ne peut intervenir. Pour cela, on pourra faire appel à des logiciels dédiés (tels prime95 et OCCT). On pourra éventuellement utiliser le PCO-CD qui contient une version de OCCT pour ne pas risquer d´endommager une installation.
Histoire d´indiquer quelques grandeurs, voici quelques exemples de gains sur des processeurs :
| Processeur | Vcore d´origine | Vcore optimal | Diminution de la consommation du processeur | Consommation globale (rendement de 0.8)2 |
|---|---|---|---|---|
| AMD Athlon XP 2100 | 1.6 V | 1.5 V | 12 % | - 9 W |
| AMD Barton 2500 + | 1.6 V | 1.425 V | 20 % | - 17 W |
2 : le rendement de l´alimentation est traité en page 4. On n´a pas pris en compte le rendement de l´étage d´alimentation du processeur.
Pour les processeurs, il conviendra d´éviter les Intel Celeron à tout prix. Maintenant que la gestion d´énergie fait partie des critères de performance lancés par Intel, les autres puces possèdent toutes une gestion plus ou moins avancée de l´énergie.
Elles aussi sont constituent un gouffre en consommation électrique, et elles aussi sont désormais dotées d´une gestion d´économie d´énergie. Cependant, les fréquences de fonctionnement sont souvent peu modifiées et largement trop hautes pour les applications du quotidien. Une solution simple pour diminuer la consommation de la carte video consiste à charger un profil avec des fréquences largement revues à la baisse et de changer de profil au moment nécessaire (jeux, décodage HD).
Pour les cartes ATI et NVidia, on pourra utiliser Atitool en respectant les points suivants :
Atitool : créer un profil Underclocking et le charger à chaque démarrage
Pour une X850 XT (540/540), le passage à 160/250 permet de diviser la consommation de la carte par 2-3 lorsque cette dernière est peu sollicitée.
On notera que Nvidia s´intéresse particulièrement à la consommation en proposant l´Hybrid SLI qui consiste à utiliser une solution graphique intégrée au chipset lorsque les besoins en affichage sont réduits. Lorsque l´affichage requiert davantage de performance video, la carte graphique, nettement plus gourmande, prend le relais.
Nota Bene
Si on utilise la mise en veille prolongée, il semble que les fréquences ne sont pas conservées. Il faudra relancer atitool pour les corriger.
Tout comme les processeurs, les cartes video commencent à pouvoir fonctionner à différentes fréquences selon l´utilisation qui en est faite (série HD3xx0 chez ATI entre autre). Cependant, pour changer ces fréquences, il est nécessaire de modifier le BIOS de la carte video.
A titre d´exemple, nous allons nous baser sur une HD3850 AGP de powercolor et décrire la démarche.
NB
Ces manipulations peuvent rendre HS la carte video de façon quasi irrémédiable et met fin à la garantie de la carte. Une machine STABLE est indispensable.
Dans un premier temps, il faut s´assurer de la stabilité de la carte video aux fréquences désirées. Pour cela, on pourra se contenter d´un underclocking avec les outils précédents, en se forçant à travailler en mode 3D (un jeu notamment) : en effet, les logiciels comme Atitool ne modifient que la fréquence 3D.
Dans un second temps, il faut extraire le BIOS de sa propre carte video, avec ATIWinFlash par exemple, et cliquer sur charger l´image pour copier le BIOS sur le disque dur. On veillera alors à mettre de coté une copie non modifiée.
WinFlash : sauvegarder son BIOS
Dans un second temps, on modifie les fréquences de fonctionnement (après s´être assurée de la stabilité, rappelons-le) avec ComputerBase ATi BIOS-Editor:
On charge le BIOS précédement récupéré en faisant File>Open Original BIOS, et on modifie les fréquences. Attention cependant, on peut aussi modifier les tensions d´alimentations... Comme pour les processeurs, on peut diminuer fortement la consommation, mais si l´affichage ne peut plus se faire, ce sera trop tard !
ComputerBase ATi BIOS-Editor : Modification des fréquences (faire survoler la souris)
On sauvegarde alors le BIOS modifié sous un autre nom (File>Save modded BIOS as), puis on le charge avec ATIWinFlash. Cette fois, il s´agit de remplacer le BIOS de la carte video (via Enregistrer) : c´est l´étape la plus cruciale pendant laquelle il ne faut surtout pas de coupure électrique.
Le tableau ci dessous donne les gains en consommation par rapport aux réglages d´usine de la carte video.
| BootUp | 2DClocks - Low 3D Clocks | High 3D Clocks | UVD Clocks | |
|---|---|---|---|---|
| Consommtion sur le GPU | - 75 % | - 43 % | + 21% | - |
| Consommation sur la mémoire | - 46 % | - 46 % | + 21% | - |
En considérant que la consommation provient essentiellement de la mémoire et du GPU, on réduit donc d´au moins 45% la consommation de la carte video lorsque celle-ci est peu nécessaire ! En contrepartie, sous les jeux, on a poussé un peu la carte de sorte à garantir de meilleures performances, ce qui se traduit par 21% de consommation en plus.
NB
Pour la tension du GPU (VCore), on peut diminuer la valeur pour réduire la consommation, mais si on descend trop, la carte ne marchera pas, rendant impossible la restauration du BIOS (à moins d´utiliser un script... uniquement pour les utilisateurs très avertis).Concernant le choix de la solution graphique, on retiendra :
Etant donné que c´est elle qui alimente le processeur, on peut penser qu´elle peut avoir son importance, surtout avec le D.E.S (Dynamic Energy Saver) de Gygabyte, ou encore le EPU de Asus, qui consistent à partiellement désactiver une partie des circuits de puissance lorsque le processeur nécessite peu d´énergie.
TT-Hardware propose d´ailleurs un test particulièrement intéressant à ce sujet. On retiendra que s´il y a bien réduction de la consommation, il ne faut pas oublier que les chiffres annoncés par les fabricants correspondent à des cas bien précis... où les composants sont en veille ou en hibernation, i.e. lorsqu´ils consomment déjà vraiment peu. En pratique, la réduction de la consommation est moindre : moins de 7W dans le meilleur des cas selon cet article ! Au prix du kW.h, autant le dire de suite, ce genre d´option n´est intéressant que si son surcoût est nul à l´achat de la carte mère. On gagnera nettement plus à gérer convenablement le refroidissement de la machine, ou en abaissant un peu la tension.
Le choix SATA/IDE se pose pour les machines que l´on souhaite upgrader ou les disques qu´on souhaite placer dans un boitier externe. A disque identique, on préfèrera l´interface SATA qui permet de profiter de fonctions avancées comme le NCQ qui améliorent les performances. Pour les disques externes, l´avènement de l´eSATA (qui n´est autre qu'une connectique plus robuste compatible avec le SATA) pousse les disques IDE à disparaitre, car on peut alors connecter un disque externe sans AUCUNE perte de performances, contrairement au bridage de l´USB.
Le tableau suivant compare deux versions identiques du T7K500 (500 Go) de Hitachi :
| T7K500 500 Go (SATA) | T7K500 500 Go (IDE) | |
|---|---|---|
| Idle (minimum / moyen) | 5.8 W / 3.4 W | 4.8 / 2.4 W |
| Lecture / Ecriture (en moyenne) | 11.3 W | 10.3 W |
| Lecture / Ecriture (en moyenne, mode silencieux) | 8.9 W | 7.9 W |
| Veille | 1.8 W | 0.8 W |
| Veille profonde | 1.6 W | 0.6 W |
Comparaison de la consommation des T7K500 de Hitachi selon l´interface
Contre toute attente, les disques SATA tendent à légèrement plus consommer que les versions IDE... et c´est pareil pour la série T7K250 ! Après appronfondissement, c´est le cas sur presques tous les disques Hitachi... et pareil chez Western Digital.
Cependant, on est largement en dessous des 15W des disques IDE d´il y a quelques années.
Le monde des alimentations évolue peu, mais dans le bon sens, avec le label 80+ qui garantie un rendement de 80% de l´alimentation. Cela signifie que pour délivrer 100W à l´ordinateur, l´alimentation ponctionne 100W / 0.8 = 125W au plus à la prise. Par rapport à la simple norme ATX (rendement de 70% environ au moins), la consommation énergétique est moindre.
Vu que ce rendement intervient pour tout élément interne au PC, c´est une pièce importante pour diminuer sa consommation ! On pourra rapidement économiser une dizaine d´euros par an, voire nettement plus si l´utilisation est conséquente.
Pour vous aider à mieux choisir, direction MatBe, avec son comparatif de 105 alimentations (26 avril 2007).
On notera que certains fabricants n´hésitent pas à aller encore plus loin avec des rendements annoncés supérieurs au label 80+.
Bien sûr, ce sera sans fils. Pourquoi ? Tout simplement parce que les solutions sans fils ont systématiquement une rendement moins bon que le filaire, et ce sera toujours le cas sur de courtes distances (quelques m à quelques dizaine de m). Pour les petits périphériques (clavier, souris), on notera surtout le problème des batteries/accumulateurs, qu´il faut fabriquer et recharger (avec un rendement souvent assez faible).
Au niveau sécurité, le filaire devance largement les solutions sans fils (WiFi, Bluetooth...) tout en offrant des performances nettement plus élevées, et une pollution electro-magnétique nettement plus faible. Pour peu que la situation le rende possible, favoriser un réseau filaire, d´autant qu´avec les BOX, la mise en place d´un tel réseau domestique ne demande... que quelques câbles Ethernet ! On veillera à désactiver le réseau WiFi de sa box s´il n´est pas utilisé (et éventuellement prendre en compte son FAI), vu que cette dernière consomme déjà beaucoup d´énergie :
| Box Internet (consommation en Wh) | Décodeur TV (consommation en Wh) | Consommation annuelle (kWh) (*) | Coût annuel (*) | Efficacité (*) | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| En veille | En fonctionnement | En veille | En fonctionnement | ||||
| Alice | 8,6 | 9,2 | 11 | 11,7 | 173 | 19 € | 23 % |
| Darty | 9 | 9.3 | 21(**) | 21(**) | 263(**) | 29 €(**) | 20 %(**) |
| Free | 8.2 | 8.4 | 14 | 16.5 | 198 | 22 € | 23 % |
| Neuf | 11.1 | 11.5 | 9.2 | 11.6 | 182 | 20 € | 25 % |
| Orange | 8.5 | 9.1 | 7.2 | 9.9 | 143 | 16 € | 26 % |
| Télé2 | 10.5 | 11 | 7.1 | 7.6 | 156 | 17 € | 25 % |
Source : "60 millions de consommateurs", octobre 2007
(*)Pour une utilisation d´Internet 3h par jour, et de la télévision 4h par jour
(**) Mesures réalisées non pas sur le décodeur standard, mais sur le décodeur "Premium" de l´offre Dartybox, qui inclut un disque dur
Au tout début, ont été mentionnés les options d´alimentations... Un certain nombre d´options annexes sont disponibles :
Les options de gestion d´énergie sous XP
Plus ces durées seront courtes, plus conséquentes seront les économies réalisées.
On pourra aller plus loin en minimisant les ressources utilisées par les applications en tâche de fond, de sorte à minimiser l´utilisation du SWAP (i.e du disque dur, qui consomme nettement plus lorsqu´il "gratte").
Etant donné que les ordinateurs consomment nettement plus lorsqu´ils sont sollicités, on veillera à limiter leurs activités dans des tâches inutiles... comme l´envoie de SPAM parce que la sécurité a été compromise. On surveillera donc l´activité de la machine, notament lorsque celle-ci est sensée être faible.
Pour plus de détails, et pour ne pas faire doublon avec des sujets déjà abordés, on se rendra à cette page : Sécuriser son PC.
Pour combattre la consommation inutile des machines en veilles comme :
...rien de tel que de les débrancher définitivement ! Tous ensembles, la consommation peut représenter une dizaine de W en veille (hormis pour l´unité centrale, c´est indiqué dans la documentation des appareils). Brancher tout ce beau monde sur une seule multiprise à interrupteur, c´est une solution simple pour tout éteindre définitivement d´un tout petit geste. Cependant, de part leur fonctionnement, les alimentations pour PC peuvent nécessiter un courant conséquent lors de la mise sous tension : par expérience, même une multiprise sensée supporter 3200 W avec un bouton poussoir (photo de gauche) au lieu d´un bouton à bascule (photo de droite) ne tiens pas très longtemps à ce régime.
Multiprise avec bouton poussoir (photo de gauche) et bouton à bascule (photo de droite)
Réduire la consommation de nos machines s´inscrit dans deux démarches aux intérêts distincts :
Très rapidement survolée, la question du refroidissement est primordiale, tant pour la longévité des pièces, que leur consommation : Presence PC a démontré qu´avec un ventilateur consommant 1W, on pouvait en fait réduire la consommation des éléments mieux refroidis de 20% (gain de 12W sur un peu plus de 50, sur une machine extrêmement peu gourmande, car prévue pour fonctionner en énergie solaire)... Sachant que des ventilateurs de 80 à 120 mm à mi vitesse consomment de l´ordre du W, c´est très rapidement intéressant, surtout lorsque les températures chutent de 40°C comme avec le mod de la HD3850, pour lequel, avec des Noiseblocker SE2 en série, la consommation des ventilateurs culmine à 0.8 W ! On veillera aussi à dépoussiérer les dissipateurs pour garantir un refroidissement optimal.
Les autres principales actions à mener concernent :
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