Energy consumption of modern computers can vary widely

Méthodologie d'utilisation du calculateur d'économies d'énergie des ordinateurs clients Dell
Calculateur d'économies d'énergie des ordinateurs clients Dell
Objectif :
Le calculateur d'économies d'énergie des ordinateurs clients Dell est un outil permettant aux
clients d'estimer l'énergie consommée par un ordinateur au cours d'une année ainsi que les coûts
connexes d'exploitation du système au cours de cette même période. Le calculateur reflétera le
profil d'utilisation de l'utilisateur ainsi que le type de système utilisé avec un certain choix de
configuration système afin de générer les estimations annuelles de coûts et de consommation
énergétique. Il permet de choisir des fonctions d'économie d'énergie et de comparer les
économies de coûts réalisables grâce à ces fonctions.
Le calculateur dispose de plusieurs options permettant au client de configurer les composants
système afin de créer une correspondance pertinente entre le système réel du client et celui
configuré dans le calculateur. Il est destiné à fournir aux clients une estimation de la
consommation et des coûts énergétiques annuels du système qu'ils possèdent ou ont l'intention
d'acquérir.
Le calculateur comporte une fonction qui reflète les états de temporisation avant mise en veille
sur les systèmes équipés d'options de gestion de l'alimentation, comme Energy Smart. Ce
calculateur d'énergie utilise les valeurs de temporisation programmées qui sont associées aux
options de gestion de l'alimentation sélectionnées par l'utilisateur. Ces valeurs sont utilisées pour
calculer l'énergie consommée par le système, par exemple, lors d'une pause déjeuner d'une
heure ou de pauses de 20 minutes le matin ou l'après-midi. Ainsi, le calculateur tient compte des
états de faible consommation d'énergie du système au cours des pauses quotidiennes et permet
de diminuer les estimations de consommation énergétique et de coûts annuels pour refléter une
consommation réaliste du système. La Figure 2 illustre le profil d'un système dans les états de
veille.
Description générale de la consommation d'énergie des
systèmes informatiques :
La consommation d'énergie des ordinateurs modernes peut varier considérablement en fonction
de l'application ou de la tâche exécutée par l'ordinateur. La tâche réalisée par l'ordinateur et le
logiciel exécuté (le système d'exploitation ainsi que l'application utilisés) représentent des
facteurs déterminants pour la consommation réelle d'énergie à tout moment.
Le calculateur en ligne d'économies d'énergie Dell répartit les charges de travail éventuelles d'un
système informatique en trois catégories principales d'utilisation active et deux catégories
d'utilisation non-active comme suit :
1. Veille prolongée/Arrêt : état de consommation le plus faible pouvant être atteint par
le système lorsque le cordon d'alimentation est branché. Tous les composants
électroniques majeurs du système sont mis hors tension à l'exception des circuits
nécessaires pour détecter l'activation du bouton d'alimentation par l'utilisateur ou des
événements d'activation du système comme la fonction Réveil sur réseau local.
2. Veille : état de faible consommation d'énergie, comme le mode de suspension sur
RAM, dans lequel le système n'exécute pas de codes de manière active et le
moniteur est hors tension. Dans le système, seuls sont activés la mémoire, les
circuits nécessaires pour conserver les états de la mémoire et ceux requis pour
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détecter les commandes de l'utilisateur et les événements d'activation. En mode
veille, le système peut réagir aux actions de l'utilisateur (mise sous tension, utilisation
du clavier ou de la souris, demandes d'activité de réseau...) et peut revenir à un état
de fonctionnement normal en quelques secondes seulement.
3. Inactif : l'ordinateur est en fonctionnement mais se caractérise d'une manière
générale par l'absence d'action de l'utilisateur et par une image fixe de l'écran. Dans
ce mode, le système peut être en état d'affichage du bureau ou présenter une
application ouverte mais inactive.
4. Productivité : l'utilisateur exécute des activités habituelles, telles que l'envoi de
courriers électroniques, la création de documents ou la navigation Web en faisant
appel à des applications bureautiques standard.
5. Performances maxi : l'utilisateur exécute une application hautes performances, des
calculs scientifiques complexes, des tâches de modélisation ou des jeux en 3D qui,
parce qu'ils utilisent beaucoup de ressources système, augmentent la consommation
énergétique.
Le système passe d'un état à l'autre en fonction de l'activité de l'utilisateur et/ou des conditions
de temporisation lorsqu'il est configuré pour les temporisations vers des états de faible
consommation d'énergie.
Gestion de l'alimentation des ordinateurs
La Gestion de l'alimentation des ordinateurs (Computer Power Management, CPM) est l'une des
méthodes parmi les plus écoénergétiques utilisées sur les systèmes informatiques. Lorsqu'elle est
activée sur un système correctement configuré, la Gestion de l'alimentation des ordinateurs (CPM) fait
passer l'ordinateur à un état de faible consommation d'énergie (Veille ou Veille prolongée) suite à une
période déterminée d'inactivité du système. Les ordinateurs non configurés pour ce type de gestion
de l'alimentation restent dans un état d'inactivité du système et continuent par conséquent à
consommer une quantité importante d'énergie.
Le calculateur d'économies d'énergie offre un vaste choix de valeurs de temporisation pour les
systèmes de gestion de l'alimentation et reflète avec précision les temporisations proposées par
Dell sur ses systèmes informatiques.
Les clients utilisant leurs propres images de système d'exploitation (SE) ou modifiant l'image standard
habituellement fournie par Dell doivent comparer leurs valeurs de temporisation aux valeurs
configurées par Dell afin de déterminer quels paramètres reflètent le mieux leurs mises en œuvre.
Estimation de la consommation d'énergie :
Afin de calculer l'énergie consommée par un ordinateur au cours d'une année, il convient de
décrire dans un premier temps le mode d'utilisation du système tout au long de cette même
année. Nous définissons l'année comme ensemble de jours ouvrés et de jours non ouvrés.
L'utilisateur doit par conséquent définir dans un premier temps un jour ouvré et un jour non ouvré
types utilisés dans les calculs. Les valeurs saisies sont employées pour définir un jour ouvré type,
comme l'illustre la Figure 1. Par défaut, le calculateur prend en compte sept heures d'exécution
d'applications de Productivité et une heure d'applications de Performances maxi quotidiennes.
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Productivité
Pause
Performances maxi
Productivité
Déjeuner
Productivité
Pause
Performances maxi
Productivité
Consommation
électrique
Modèle d'utilisation quotidienne
Heures
Temps de travail d'un jour travaillé
Par défaut, 2 pauses de 20 min sont programmées quotidiennement.
Pause déjeuner d'1 heure
Figure 1
La consommation d'énergie des applications de Productivité est représentée en mesurant l'énergie
moyenne consommée lors de l'exécution de tests de productivité bureautique SysMark et les charges
de travail hautes performances sont représentées par l'énergie moyenne mesurée lors de l'exécution
de tests 3DMark.
La Figure 1 illustre le profil d'un jour ouvré type, l'axe des abscisses indiquant le temps et les hauteurs
de blocs représentant grossièrement l'énergie consommée par le système au cours de ces périodes.
Les pauses et pauses déjeuner sont représentées sous la forme d'un bloc de hauteur fixe, mais elles
comportent en réalité des variations de consommation importantes sur l'intervalle de temps lorsque
les valeurs de temporisation sont suffisamment courtes. Ces périodes seront décrites avec plus de
précision dans la section suivante.
La journée de travail se compose d'une séquence le matin et d'une séquence l'après-midi interrompues
par une pause déjeuner. Ces deux séquences comportent également respectivement une pause de
20 minutes qui offre des possibilités supplémentaires de réduction de la consommation énergétique.
Les périodes d'activité du matin et de l'après-midi incluent la séquence ci-après.
1.
2.
3.
4.
Séquence de travail en Productivité
Séquence de travail en Performances maxi
Pause
Séquence de travail en Productivité
Les pauses du matin et de l'après-midi offrent au modèle la possibilité de tenir compte de
certains avantages des valeurs de temporisation plus courtes parmi les valeurs de temporisation
d'Energy Star et Energy Smart et reflètent mieux les passages des utilisateurs en salle de repos
ou les périodes de lecture ou de discussion prolongées au cours de la journée.
Lorsque la gestion de l'alimentation est activée dans le calculateur en ligne, ce profil, ainsi que les
valeurs de temporisation pertinentes plus courtes que Dell configure dans les paramètres du système
d'exploitation ou du BIOS, sont utilisés pour les calculs de la consommation annuelle d'énergie.
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Transition d'un état d'inactivité vers un état à faible consommation
d'énergie
Les systèmes d'exploitation Microsoft® Windows® (XP, Vista® et Windows 7) offrent non seulement la
possibilité de passer à des états de faible consommation d'énergie, mais permettent également de
contrôler le moment où les systèmes exécutent ces transitions ainsi que les états d'alimentation qui
seront utilisés pour réaliser ces transitions.
Une séquence de transition type est illustrée dans la Figure 2 ci-dessous.
Consommation
électrique
Séquence de réduction de la consommation électrique
pour le délai d'attente lorsque l'utilisateur est absent
État
d'inactivité
INACTIF
Veille
Veille prol.
Durée (h)
Dveille
Dveille prol.
Dabs. La période d'absence de l'utilisateur peut se terminer n'importe où dans cette zone
Dveille : temps de transition de l'état d'inactivité vers le mode Veille
Dveille prol. : temps de transition du mode veille vers le mode Veille prolongée
Dabs. : durée totale d'absence de l'utilisateur
Figure 2
Les systèmes dont la gestion de l'alimentation est inactive restent en mode de consommation
inactif sur l'ensemble de la période d'inactivité du système.
Les systèmes dont la gestion de l'alimentation est active sont généralement configurés pour
passer à des états de faible consommation d'énergie, selon ce profil, en se mettant en Pause ou
Veille dès lors que l'utilisateur est resté inactif sur le système pendant une période de temps
déterminée (Dveille) et en passant ensuite à l'état de Veille prolongée ou Arrêt lorsque le système
reste inutilisé pendant une période de temps prolongée (Dveille prol.).
Dell entre des valeurs par défaut pour ces fonctions de temporisation sur tous ses produits
expédiés. Les valeurs de temporisation réduites permettent de réaliser des économies d'énergie
plus substantielles (le système passe plus de temps en mode à faible consommation) au
détriment d'éventuels désagréments (l'utilisateur doit attendre plus longtemps avant de pouvoir
utiliser le système). Dell propose des paramètres plus efficaces (valeurs de temporisation
réduites) pour les systèmes qui répondent aux exigences Energy Star et pour les plateformes
Dell Energy Smart.
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Le tableau 1 ci-dessous illustre les valeurs de temporisation de gestion de l'alimentation utilisées
dans le calculateur.
Temporisation avant mise
en veille (en heures)
Temporisation avant mise en
veille prolongée (en heures)
Temporisation du moniteur
Aucune
Par défaut
Energy Smart
Energy Star
Jamais
1
0,25
0,25
Jamais
Jamais
4
18
0,5
0,5
0,25
0,25
Tableau 1
Les jours non ouvrés sont représentés en utilisant les modes Inactif, Veille, ou Veille prolongée
pendant 24 heures pour les cas de systèmes sans gestion de l'alimentation (CPM) et avec
gestion de l'alimentation (CPM) activée, respectivement.
Par défaut, le nombre de jours de travail par an est de 250 jours.
Calcul de la consommation énergétique
L'approche utilisée par Dell pour calculer la consommation annuelle d'énergie consiste à définir un
profil de consommation type pour un jour ouvré type et un autre pour un jour non ouvré ou jour
d'inutilisation du système et de calculer ensuite la consommation d'énergie pour chacun de ces
jours. La multiplication de ces résultats par le nombre annuel de jours ouvrés et non ouvrés donne
la consommation d'énergie annuelle estimée du système.
Jours ouvrés
Les jours ouvrés sont calculés comme suit selon l'Équation 1.
𝑬𝑾𝑶𝑹𝑲𝑫𝑨𝒀 = 𝑬𝑷𝑹𝑶𝑫 + 𝑬𝑴𝑨𝑿𝑷𝑬𝑹𝑭 + 𝑬𝑳𝑼𝑵𝑪𝑯 + 𝑬𝑩𝑹𝑬𝑨𝑲
Équation 1
Où
EWORKDAY
EPROD
EMAXPERF
ELUNCH
EBREAK
=
=
=
=
=
Énergie totale consommée au cours d'une journée de travail type
Énergie totale consommée par l'exécution des applications de Productivité
Énergie totale consommée par l'exécution des applications de Performances maxi
Énergie totale consommée pendant les pauses déjeuner
Énergie totale consommée pendant les pauses
Chacune de ces valeurs énergétiques unitaires est calculée en multipliant la consommation
moyenne du système au cours de cette période par le temps total passé par le système dans
l'état en question. Ce calcul est relativement simple pour les périodes de Productivité et
Performances maxi, mais s'avère plus complexe pour les pauses et pauses déjeuner.
Pendant les pauses et pauses déjeuner, il convient de prendre en compte les temporisations vers
des états à faible consommation d'énergie relativement à la durée de la pause ou pause
déjeuner. Lorsque les temporisations sont très courtes le système reste en état Inactif et passe
en mode Veille prolongée lorsque les temporisations sont suffisamment longues. Les temps de
Veille et de Veille prolongée doivent être pris en compte dans ces calculs et sont configurés par
l'utilisateur à travers les choix de gestion de l'alimentation. Ces temps sont illustrés ci-dessus
dans le Tableau 1.
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Jours non ouvrés
Les jours non ouvrés sont calculés en partant de l'hypothèse que le système se trouve dans un
état d'alimentation immuable sur la totalité de la journée (24 heures). L'état d'alimentation utilisé
sera déterminé par le paramétrage choisi pour la gestion de l'alimentation. L'absence de gestion
de l'alimentation laisse le système dans un état Inactif. Les autres choix permettent de faire
passer le système à l'état de Veille ou à celui de Veille prolongée en fonction des valeurs de
temporisation correspondantes.
Calculs et mesures de la consommation d'énergie du système
L'un des problèmes importants rencontrés lors de la création d'un outil de calcul comme celui-ci
consiste à trouver le moyen d'acquérir les données nécessaires au calcul de la consommation
d'énergie annuelle. Avec 5 zones de sélection et une moyenne de 5 choix pour chacune d'elles,
le nombre de configurations système possibles pris en compte par le calculateur dépasse trois
mille par châssis. Pas moins de 12 000 heures seraient nécessaires pour tester l'ensemble de
ces options en faisant appel aux applications de test de performances décrites.
Afin de contourner ce problème de durée des tests, Dell a développé un modèle mathématique
de consommation d'énergie pour les systèmes proposant des systèmes et des options de sélection
représentés sous la forme de valeurs types de consommation d'énergie. Ces données
sont recueillies et comparées à un sous-ensemble choisi de configurations possibles du système.
Tout porte à croire que cette méthode offre aux utilisateurs des informations beaucoup plus
pertinentes que la simple proposition d'un nombre limité de configurations de systèmes,
lesquelles pourraient ne pas correspondre aux systèmes acquis. Elle propose d'autre part une
matrice de test plus facile à gérer.
Listes déroulantes connexes à la consommation
S'agissant de la définition du profil de consommation quotidienne, les listes déroulantes (par
exemple, nombre d'heures par jour pour la Productivité, nombre d'heures pour les Performances
maxi, nombre de jours ouvrés par an et coûts énergétiques) s'appliquent aux trois systèmes dans
la fenêtre d'affichage. Les options de configuration dans la fenêtre d'un système n'affectent que
le système en question.
Variabilité des économies d'énergie
Ce calculateur d'économies d'énergie est un outil destiné à aider les clients à :
Comprendre la consommation d'énergie des produits client
Fournir des valeurs numériques pouvant être utilisées dans les calculs types de
charges calorifiques et les calculs de coût total de possession
Identifier les impacts énergétiques des configurations système choisies
Souligner les avantages de la mise en œuvre d'une gestion de l'alimentation sur les
systèmes client
Démontrer les bénéfices en termes de coûts énergétiques annuels des options de
configuration écoénergétique Dell
Le calculateur propose des estimations basées sur la méthodologie ci-dessus mais son champ
d'application comme son exactitude ne sauraient couvrir toutes les éventualités. Il ne comporte
pas toutes les options de configuration système possibles qu'aurait un utilisateur lors de l'achat
d'un produit. Certaines des options de configuration qu'il propose présentent un nombre de choix
inférieur à ceux disponibles lors de l'achat du système.
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Méthodologie d'utilisation du calculateur d'économies d'énergie des ordinateurs clients Dell
En raison de la variation de la consommation énergétique propre à chacun des éléments
qui composent le produit final, tout système donné peut consommer plus ou moins d'énergie
que ce qu'estime cet outil de calcul.
Valeurs par défaut
Le calculateur offre aux utilisateurs la possibilité de configurer le profil d'utilisation du produit.
Cela permet à l'utilisateur de décrire la charge de travail et l'utilisation annuelle typiques du
produit dans son environnement.
Le calculateur saisit des valeurs par défaut dans de nombreux champs. Ces valeurs par défaut
sont basées sur l'expérience Dell et représentent l'utilisation caractéristique de nos produits dans
un environnement de bureau. Les valeurs par défaut simulent une journée de travail de huit
heures interrompue par une pause déjeuner d'une heure à la mi-journée et des pauses le matin
et l'après-midi. La charge de travail quotidienne sélectionnée par défaut est de sept heures
d'applications de type bureautique, ce qui simule les tâches informatiques habituelles des
employés comme l'envoi de courriers électroniques, la création de documents ou la navigation
Web, etc. Une heure d'exécution d'applications hautes performances est incluse pour simuler les
analyses anti-virus exécutées en arrière-plan, les mises à jour de logiciels ou autres programmes
gourmands en ressources. L'ajout de la consommation en hautes performances dans la
configuration par défaut fournit également plus de visibilité quant aux coûts énergétiques annuels
de la puissance de fonctionnement à hautes performances du système.
La méthode de définition du jour ouvré semble être beaucoup plus facile à comprendre et à
configurer par les utilisateurs que ne pourrait l'être une liste des états d'alimentation du système
et des heures annuelles passées dans chaque état.
Par défaut, le nombre de jours ouvrés par an est de 250 jours. Ceci représente 50 semaines de
travail par an.
Le Tableau 2 ci-dessous illustre les valeurs par défaut utilisées par le calculateur.
Ces valeurs ainsi que les valeurs de temporisation de la gestion de l'alimentation du Tableau 1 cidessus seront utilisées pour définir la consommation d'énergie annuelle estimée des produits
client Dell.
Valeurs par défaut
Nombre d'heures quotidiennes d'exécution
d'applications bureautiques
Nombre d'heures quotidiennes d'exécution
d'applications Hautes performances
Nombre de jours ouvrés par an
Coûts énergétiques ($/kWh)
Tableau 2
7
1
250
0,10
Calculs des économies d'énergie réalisées
Les estimations d'économies d'énergie sont calculées pour les colonnes 2 et 3 par rapport à la
configuration de référence de la colonne 1 de l'outil. (Veuillez clarifier la phrase précédente afin de
préciser à quel tableau, figure ou graphique vous faites référence pour chaque colonne.) Les
économies réalisées sont calculées en soustrayant la consommation énergétique annuelle du
système actuel de la consommation énergétique annuelle du système de référence. Les économies
annuelles estimées en devise locale sont calculées en appliquant ensuite le coefficient en vigueur
de coût de l'électricité aux économies calculées en kilowattheures. (Le service juridique part du
principe que ces données varient selon les régions et qu'elles ne se basent pas uniquement sur
les coûts et économies d'énergie aux États-Unis.)
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Les estimations des émissions de CO2 évitées et des trajets de véhicules également évités sont
calculées en utilisant les coefficients de conversion disponibles sur le site Internet de l'Agence de
protection de l'environnement (EPA), à la page consacrée à l'outil de calcul des émissions de gaz
à effet de serre.1
L'outil calcule en premier lieu le volume des émissions de CO2 évitées sur la base
des économies d'énergie annuelles en utilisant l'Équation 2 ci-dessous.
Équation 2
7,18 x 10-4 tonnes de CO2 / kWh
L'Équation 3 décrit la combinaison des coefficients de conversion du site Web de l'agence EPA
utilisés pour déterminer le coefficient de conversion des trajets en voiture évités en miles.
Équation 3
7,18 x 10-4 tonnes de CO2 / kWh * 1/8,81 x 10-3 gallons d'essence / tonne de CO2 * 19,7 miles par
gallon moyenne en voiture/camion = 1,61 miles évités par kWh
1
http://www.epa.gov/cleanenergy/energy-resources/calculator.html
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