电脑功耗测试:我们到底需要多少瓦?
电脑功耗测试：我们到底需要多少瓦？
测试背景
如何为电脑系统选配合适的电源是一个永恒的话题，特别是当配置太过高档，而机箱自带的300--400瓦电源无法应付的时候。当然啦，你也可以简单一些，直接去买一个1000瓦级别的电源就好啦，不过这么做可能会很浪费。很多时候我们无法搞清楚一台电脑中各个部件到底消耗了多少瓦电力，这是因为：显卡和CPU厂商为了保险起见，总是夸大产品的实际功率需求；各种各样的功耗计算器总是使用笼统的数据；很多计算机类媒体对于电脑实际功耗的测量非常匮乏。
当你打开一片硬件评测文章，翻到其功耗测试部分，你会发现功耗数据是通过墙上的220V市电插座测试出来的。这种测试非常容易，只要花不到50美元买一块消费级的功率表就可以了，它可要比那些严谨认真的测试工具便宜多了。
通常情况下，这种功率表的准确性还是相当高的，特别是当负载为几百瓦并且属于非线性负载的时候（计算机电源，特别是没有主动PFC的电源，就是一种非线性负载）。这种功率表中包含一个专用的微控制器，可以通过时间对电流电压积分，从而计算出负载消耗的有功功率。
几乎每一个计算机类媒体在测试功耗时，都会采用这种消费级的功率表。我们实验室里也有一个，但
是并不用它来做严谨测试，只是在需要对某台计算机的功耗作出快速估计的时候才会使用，因为它很方便，不需要做什么准备工作。
消费级功率表所提供的测量结果与电脑的实际功耗并不完全相符，这是因为：
（一）电源自身的效率没有考虑进去。比方说某个电源的转换效率为80%，当负载实际消耗为500瓦时，这个电源将从220V市电中消耗
500/0.8=625瓦。如果采用这种测量方式的话，将会得出625的结论，你可能会据此去选择额定功率为650瓦的电源，而实际上550瓦的电源就够用了。当然，你也可以把效率因素考虑进去，重新计算结果，但这要求你必须首先把电源详细测试一遍，记录它在不同负载下的效率值。这样做显然非常麻烦，而且测试结果也不够准确。
描写端午节的优美句子（二）这种测量方式得到的是平均值而非最大值。现代的CPU和显卡的功耗，能够在极短的时间内发生极大的改变。采用这种测量方式的话，你将无法看到电流在极短时间内的变化（spike），因为这些极短时间内的变化（spike）都被电源里面的电容器消除掉了。
（三）这种测量方式无法告诉我们负载是如何分布的，比如+5V，+12V，+3.3V的电流各是多大，这些信息非常有趣，同时又很重要。
草量级是什么意思
（四）最后也是最重要的一点。这种测量方式无法告诉我们CPU消耗了多少瓦，而显卡又消耗了多少瓦，你仅仅能得到一个所谓的“系统整体功耗”。
除了用消费级功率表来测量以外，还可以通过测量电源内部各路电流的大小来计算功耗。这种方式从技术上实现比较困难，但也不是完全不可能，比如技嘉的Odin GT电源就采用了这种设计，其内建了一个功率表。技嘉的Odin GT电源完全可以用来组建一个功耗测试平台，事实上这是一个蛮不错的方案，我们之所以没有选择它，是因为我们想要组建一个更加普遍和灵活的测试平台。
测试设备和测试方法
最简单的方法，就是通过在电源的各路电缆中串入分流器（一种阻值很小的电阻器）来测量电流大小，但是这种想法马上就被抛弃了。因为大电流级别的分流器不仅个头相当大，而且其压降为几十毫伏，这对于电源里的+3.3V这一路来说确实大了点。值得庆幸的是，Allegro微系统公司生产了非常优秀的基于霍尔效应的线性电流传感器，这种传感器能够将其传导通路中电流产生的磁场转化为输出电压，同时具有以下优点：
*当测试电流通过其传导通路时，传导通路的内阻不超过1.2毫欧。这样的话，即使测试电流高达30安培，压降也只有36毫伏。
*该传感器具有线性特征，输出电压与测试电流成正比关系，这样就不必涉及到复杂的算法。
*该传感器的传导通路和感应部分是电气绝缘的，因此它们可以用来测量不同电压回路中的电流，无需同步。
*该传感器采用紧凑的SOIC8封装，仅有5毫米大小。
*该传感器可以直接与模数转换器的输入端相连，无需电压等级匹配，也无需电流解耦。
我们选用了Allegro公司的30安培级别的电流传感器ACS713-30T。由于
它的输出电压和测试电流直接成正比，因此测量出输出电压以后，再乘以一个
适当的系数，就可以知道电流的大小了。输出电压可以通过万用表来测量，之
所以没有采用，是因为它很不方便，而且标准型的万用表响应速度也不够快。
再有，为了同时测量各路电流，可能需要多个万用表。这样一来，整个测试过
程将是一项繁重的体力劳动，显然很不合适，因此我们决定自己制作一套完整
的数据采集系统。
为了将传感器的输出电压模拟信号转变为数字信号以便读取，我们选用了Atmel公司的8-bit微控制器ATmega168。利用它的8通道10-bit模数转换器，我们一共连接了8个电流传感器。从图中可以看到，除了ATmega168微控制器
和8个ACS713传感器以外，还有一个相对大一点的芯片FTDI FT232RL。它是
一个USB接口控制器，测试过程中的数据就是通过它和记录电脑的USB接口相
连的。只要你愿意，你甚至可以使用正在进行功耗测试的电脑来记录它自身的
功耗数据，并没有任何使用上的限制。但假如你想从按下电源开关那一瞬间就
开始记录的话，这时就需要另一台电脑来帮忙。
这块采集卡小巧方便，大小约为80毫米x100毫米，正好可以安装在一个
电源上，而电源又可以放在一个标准的ATX机箱里面。上图照片为采集卡安装怒的拼音
市场营销是做什么的在PC Power & Cooling公司的Turbo-Cool 1KW-SR 1000瓦电源上。
这个数据采集系统在使用前必须首先经过校准。方法是让一个已知大小的
电流流经每一个测试通道，然后该电流和ACS713传感器输出电压之间的比例系
数就可以被确定下来。由此产生的8个通道的比例系数都被存储在ATmega168
微控制器的ROM里面，并且绑定到这张采集卡上。这张卡随时可以重新校准，
向ROM中写入新的系数。
图中横坐标为时间（单位：0.1秒），纵坐标为电流（单位：安培）
我们为这张采集卡开发了一套专用程序，它能够以实时模式获取每个通道
的测量数据。这套程序可以自动记录各个通道电流的瞬时值、最大值、最小值、平均值，还可以自动计算出具有相同电压的测试通道的电流总和，以及整台电
脑功耗的瞬时值、最大值、最小值、平均值。
顺便说明一点：分别测量各路电流的最大功耗，再把它们加起来得到总的
最大功耗，这样做是不对的，因为各路峰值电流有可能是在不同时刻出现的。
比如对于硬盘来说，在按下开机按钮后5秒钟主轴马达启动时，+12V达到3安
煮速冻饺子要多久熟培的峰值电流，而显卡则在FurMark测试开始后其+12V才达到10安培的峰值
有趣的生日礼物
电流。这是否意味着系统中+12V总的最大电流消耗就是13安培呢？显然不是。因此这套程序采用的是计算系统每时每刻的瞬时功耗，然后再从中选出最大值，得到最大功耗。
在这套程序中，你可以为8个测试通道分别选择不同的名字和颜，所有
的测量结果都以图表的形式显示出来，可以保存为图片格式，也可以保存为文
本格式。采样频率设定为每秒钟10次，虽然采样次数可以继续增加，但是那样
做并没有必要，因为数据量太大并且测量结果也没有什么变化。需要说明的是，这套系统并没有去测试实际的电压值，它在计算功率的时候，是通过假定
+12V/+5V/+3.3V各路电压都是理想的12.0V/5.0V/3.3V来完成的。在本次测试中，主板+12V和硬盘+1
2V所消耗的电流被放在一起。以后测试显卡功耗的时候，我们会把主板上PCI Express显卡插槽所消耗的电流单独拿出来测量。
现在我们有了一个连接方便、使用简单、用途广泛并且足够精确的功耗分
析系统，既可以用来测试“系统整体功耗”，又可以用来分析某一具体部件的

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。