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同样是采用电池供电的设备,手机和笔记本电脑有什么差别?性能方面的差距毋庸赘言,但它们在续航能力方面的差异却非常明显。如果手机待机时间低于3天,会被认为待机时间太短,而笔记本电脑使用电池供电能达到5小时使用时间的却不多见。那有没有笔记本电脑可以使用电池工作24小时呢?CHIP本期极限测试让你大开眼界。
笔记本电脑的电池使用时间一直都是CHIP测试时非常关注的项目之一,它和体积、重量一起组成了评价笔记本电脑移动能力的最重要指标。不过,与体积和重量这些更容易通过视觉和触觉所感知的参数相比,电池使用时间受各种因素的影响较大,难以评估。延长电池使用时间更为复杂,其限制因素包括了性能限制、零部件选择、功能配置、硬件设计、软件开发等,涉及电子、机械、软件等多个领域。
正因为其复杂性,所以超薄的笔记本电脑比比皆是,而能够具有超长电池续航能力的产品却寥寥无几。很多超薄型笔记本电脑因使用了低功耗CPU、小尺寸屏幕,才得到了不错的电池使用时间。在本次极限测试中,CHIP没有选择这样的产品,而是选择了具有大尺寸屏幕、高性能CPU、扩展功能完备的主流、甚至高端笔记本电脑,看其在保证正常使用的情况下,如何能够24小时全天工作。
不降低性能标准的选择
电池使用时间诚然可贵,但不能因此而损失了笔记本电脑的性能,为得到高性能和低功耗,我们需要先了解一下笔记本电脑中的耗电部件。
先看CPU。以英特尔为例,共为笔记本电脑提供了T、P、L、U等4大系列的Core 2 Duo双核处理器,功耗级别从35W到10W不等。同时,CPU的最高工作频率、L2 Cache容量和FSB等直接影响CPU性能的指标也逐级降低,但产品价格却逐渐走高——低功耗是以性能下降和价格上升为代价的。
除了CPU以外,GPU也是一个能耗大户,因此在力求高续航能力的笔记本电脑中,几乎清一色地使用了整合图形芯片组。由于授权问题,支持Core 2 Duo处理器的产品只有英特尔自家的GS45/GM45。这两款产品的主要差别是芯片封装尺寸,前者封装只有22mm×22mm,更适合小巧的产品,GM45封装为传统尺寸,价格相对便宜,适合主流性能和体积的笔记本电脑使用。
在硬盘方面,SSD固态硬盘没有传统碟片式硬盘的机械结构,半导体存储的方式使它在速度和功耗方面极具优势,抗震及散热表现也更为出色,其缺点是容量价格比远远落后于碟片硬盘。
液晶屏幕是每款笔记本电脑不可或缺的组成部件,也是笔记本电脑里的高功耗部件。如果亮度相同、屏幕发光效率相同,LCD背光屏幕自身的功耗与对角线的平方成正比,也就是14英寸屏幕的功耗是12英寸屏幕的1.36倍,因此大屏幕的笔记本电脑做到低功耗难度相对更大。但14英寸的屏幕却是满足显示性能要求的底线。
可见,硬盘、内存、网络模块、光驱、扩展槽,这些零部件都会在一定程度上影响功耗,不过控制零部件功耗只是“截流”手段,能降低5%~10%耗电量的部件技术屈指可数,而扩大电池容量的“开源”手段则可以将总电池容量提升20%~200%,电池使用时间也能够线性延长。
锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Polymer)电池是目前应用于笔记本电脑的主要电池,特别是18650(18mm直径,650mm高)规格电芯最为普遍,主流容量为2400mAh~2600mAh,通常可组成容量为50Wh(6芯)~75Wh(8芯)的常规电池组。两年前的锂离子电池爆炸事件阻碍了电芯容量的继续提升。电池容量越高,危险性越大。锂聚合物电池虽然没有此风险,但价格昂贵、电芯容量低,而且呈矩形的电芯结构难以组成较大总容量的电池组。
底座电池 大容量底座电池还可以使用适配器单独充电,并且带有独立的电量显示功能
确定最终测试产品
通过选择,CHIP确定具备超长电池使用时间的笔记本电脑的基本硬件规格:高性能CPU、整合芯片组、大尺寸LED背光屏幕、SSD固态硬盘、大容量电池、内置光驱。
满足以上要求的笔记本电脑不多,CHIP优先考虑从HP EliteBook、戴尔Latitude以及联想ThinkPad等高端商用品牌中选择合适的产品。最终,HP EliteBook 6930p、戴尔Latitude E6400和联想ThinkPad T400进入了选择范围。然而现实是残酷的,因为高端定位及各自市场策略,ThinkPad T400没有集成显示芯片的版本在国内销售。Latitude E6400提供的扩展电池为光驱位安装,容量偏低。只有HP EliteBook 6930p能完全满足本次极限测试的要求。
最终,本次测试选用了配置编号为GW684AV的HP EliteBook 6930p,同时附加14.8V的8芯95Wh底座扩展电池共同完成测试。该机配备了Core 2 Duo P8400处理器、GM45芯片组、14英寸WXGA LED背光屏幕、单条2GB DDR2 800内存、DVD刻录机以及80GB SSD固态硬盘。在测试此款机器之前,CHIP还测试过配置编号为FY162PA的HP EliteBook 6930p,其配置有别的地方为Core 2 Duo T9400、2GB DDR2 800×2、Mobility Radeon HD 3450 256MB独立显示芯片、250GB 5400r/m碟片硬盘、6芯主电池。
BIOS设置 在BIOS中调整硬盘工作模式,关闭不常用的功能
BIOS设置 在BIOS中关闭USB、1394等接口进一步降低系统功耗
测试环境
软件对电池使用时间的影响不能忽略,操作系统的影响首当其冲,在这里CHIP选择了Windows XP Pro SP3中文版。除此之外,整台电脑的所有驱动程序均在惠普官方网站获取,其中包括了芯片组驱动程序、显示卡驱动程序、其他硬件驱动程序等。为了减少后台程序的影响,所有惠普特色的应用软件都没有安装,特别是在BIOS中禁用了快速查看程序QuickView。
Windows XP的设置中,不仅要关闭桌面图标、取消背景图片、设置为黑色桌面,还要关闭自动升级、防火墙等后台进程。能源管理设置参数中,CPU模式为自动,即“便携/袖珍式”或“已平衡”,并禁止关闭屏幕、禁用休眠支持、禁用休眠/待机,磁盘空闲关闭时间为3分钟。需要进行能源管理设置的项目还有GM45芯片组集成的GMA 4500MHD核心,电池供电时显示其色深降为16位、加速特性为最佳省电模式。测试时的屏幕亮度设置为最低,并禁用亮度传感功能。HP EliteBook 6930p的LED背光屏幕亮度设置为最低时,亮度仍有60cd/m2以上,可以满足文字处理需要。
基本测试
CHIP使用MobileMark的Performance(性能)模式测试电池使用时间,其中仿真了20余款主流多媒体处理、办公软件的混合应用和并行应用性能,系统负载比DVD回放和网页浏览更高、更具有起伏变化。这两款电脑使用容量相同的6芯标准电池,其中带有独立显示芯片的高配置机型的电池使用时间为231分钟,而配置偏向于低功耗的机型,电池使用时间长达413分钟!延长79%。排除操作系统差异,由配置变化直接带来的影响超过50%。在同等设置情况下单独使用8芯的扩展电池,使用时间为720分钟,这就意味着两颗电池同时安装,使用时间长达1133分钟,折合为18.9小时。实际测试后双电池同时供电使用时间为1136分钟,证明两颗电池的使用时间为线性叠加,不受两组电池不同电压的影响。
在通常的概念中,CPU的工作模式为最大电池管理,即CPU工作频率、电压均锁定为最低时,其功耗最低。但在实际测试中,CPU处于此种工作模式时的电池使用时间几乎与处于自动模式时一致!可是性能成绩却下降了26%。由此可见用户在通常使用中,错误或不当的参数设置,结果事与愿违,不仅没有得到更长的电池使用时间,还影响了性能及使用感受,日常使用时应予以避免。
突破性测试
虽然HP EliteBook 6930p已经具备接近19小时的超长电池使用时间,但离CHIP的测试目标还有相当的距离。下面我们通过更细节的参数设置进一步延长电池使用时间。
首先进行的是相对简单的设备参数调整。减少设备数量是降低功耗的有效方式,这种减少不仅仅是操作系统层面的,而且要深入到硬件设备。CHIP在之前的设置基础上,在BIOS中禁用了可以禁用但不影响整机功能的USB接口、串口、并口、读卡器、智能卡插槽、ExpressCard插槽、IEEE1394接口等设备,同时软件关闭了无线网卡、蓝牙等功能,并物理移除了光驱模块,并设置为静音模式。通过以上的设备功能调整,HP EliteBook 6930p的电池使用时间被延长到1265分钟,折合为21.1小时,比上次测试时间延长了10%,意味着整机功耗下降了10%,下降幅度相当可观。
进一步的节能设置要求更高,需要重新安装操作系统。Windows XP虽然支持AHCI(Serial ATA Advanced Host Controller Interface,SATA高级主控接口)磁盘控制模式,但没有集成驱动程序。HP EliteBook 6930p配备了SSD硬盘,SSD硬盘在AHCI模式下支持特殊的优化功能,能够有效减少磁盘操作次数,降低功耗。但如果没有AHCI驱动程序支持,直接在BIOS中切换ATA和AHCI模式,就会不可避免地出现蓝屏。HP EliteBook 6930p的默认磁盘控制模式为ATA,要使用高级AHCI模式,就需要在Windows XP安装开始时通过软盘挂载驱动程序。
确认硬盘工作模式 开启固态硬盘的AHCI模式后进一步降低功耗
调整显示卡能源设置 通过显示卡的控制面板,将显卡设置为最节电模式
除了使用AHCI磁盘控制模式外,此次测试中还将硬盘关闭时间缩至最小,即硬盘3分钟无使用后即行关闭。到这里,HP EliteBook 6930p的电池使用时间延长到了1347分钟,折合为22.5小时。但与以往的设置调整相比,关闭硬盘带来了负面影响:应用程序平均响应时间由0.62s变为0.63s。仅仅是对硬盘的两个参数设置“动了手脚”,就带来如此大的成绩差异,有些出人意料。测试到这里,我们逐渐接近了24小时的续航目标。
极限时间测试
在连续20天的测试中,CHIP经过一次次设置调整后,逐渐将电池使用时间拉长。这里还要重新强调一次,电池使用时间的延长,不能以牺牲性能为代价。本着这一原则,CHIP调整了最后一个对电池使用时间有决定性作用的参数。在此之前,这个参数的调整是禁忌。
之前的测试中,HP EliteBook 6930p的屏幕被设置为始终开启,这种设置下,即使没有程序在前台运行,屏幕也是开启的。最后一轮测试中,我们将屏幕关闭时间设置为1分钟,即有前台程序运行的时候,屏幕正常开启,亮度为60cd/m2左右。进入间歇期后,屏幕将自动关闭。此次测试结果更为惊人,电脑的使用时间达到1539分钟,折合为25.7小时,考虑电池衰减因素后,其使用时间可以达到27.0小时,大大超出了惠普宣称的24小时使用时间!
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