B for Battery: qualche numero.

Come detto, sto facendo facendo alcuni test per capire come mai Vista sul MacBook consumi la batteria molto piu' rapidamente di Leopard.

A dire il vero, prima di leggere i risultati di AnandTech non mi ero mai accorto di differenze cosi' vistose nell'uso del mio MacBook.

Il primo test che sto facendo consiste nel riprodurre un filmato QuickTime tramite il QuickTime player che e' disponibile sia per Leopard che per Vista.
Il filmato e' un trailer in alta definizione del film "V for Vendetta", il file pesa circa 140 MB, e' compresso nel formato H.264 con risoluzione 1920x1080.

Sul display del MacBook lo riproduco con zoom al 50% e con il livello dell'audio di sistema a zero. Quest'ultima scelta e' motivata da due ragioni:

- preservare la mia sanita' mentale :)
- eliminare un'altra variabile dal contesto del cosumo

Il secondo motivo e' meno banale di quanto possa sembrare per il semplice motivo che il livello dell'audio e' parecchio diverso sotto Leopard e sotto Vista.
Con Leopard il volume massimo e' decisamente piu' alto che con Vista. Non so se si tratta solo di un aspetto legato al sistema operativo o se intervenga in qualche modo il firmware, fatto sta che la cosa si nota parecchio e quindi ho preferito rimuoverla dall'equazione.

Per il resto ho lasciato WiFi, bluetooth e tutto il resto acceso.

L'altra cosa che non avevo mai notato e che invece mi e' apparsa evidente dopo aver fatto alcuni test e' che a parita' di livello di luminosita' il display e' molto piu' luminoso quando si usa Vista.

Il controller della luminosita' e' fatto da Apple anche per Vista, e sostanzialmente e' un pezzo di software che parla col firmware (Apple usa EFI e non BIOS).
Ci si aspetterebbe che la luminostia' sia del tutto indipendende dal sistema operativo, vada per i colori che cambiano a seconda del profilo colore selezionato e infatti sul Leopard sono piu' caldi mentre su Vista sono un po' piu' freddi, ma non e' certo questa la differenza che sorprende.
Invece trovo del tutto irragionevole che il controller della luminostia' sia diverso a seconda del sistema dato che e' scritto da Apple e che non ci sono motivi per cui debba essere diverso.
Vista sostanzialmente non mette bocca su questo parametro, non fa altro che interfacciarsi all'utility di Bootcamp che a sua volta parla con EFI.

Anche portanto la luminosita' a zero la diffenza tra Vista e Leopard e' notevole.
Nel caso di Leopard il monitor risulta virtualmente spento, anche se ponendosi quasi paralleli allo stesso si riesce ad intravedere le immagini del video, soprattutto quelle piu' chiare, comunque risulta evidente che il display non e' spento del tutto.

Con Vista non serve neppure mettersi di lato, anche frontalmente si vede benissimo che il display non e' spento e i fotogrammi piu' chiari si vedono chiaramente.

Dato che il consumo del display aumenta con l'aumentare della luminosita' cio' significa che siamo gia' incappati in un primo problema, ovvero se misuriamo la durata della batteria a parita' di livello di luminosita' in realta' stiamo confrontando mele con pere perche' sotto Vista il display sta consumando di piu' avendo una luminosita' maggiore.

Ecco qualche numero per iniziare a ragionare.

Autonomia di Vista con:

display al 100% e profilo batteria High Performance: 2:14.
display al 100% e profilo batteria Balanced: 2:24.
display al 100% e profilo batteria Power Saver: 2:30.

display al 50%: e profilo batteria Balanced: 2:30.

Autonomia di Leopard con:
display al 100% e profilo equivalente al Balanced: 2:35.
display al 50% e profilo equivalente al Balanced: 2:40.

Per curiosita' ho provato anche XP con profilo Portable/Laptop e display al 100%: 1:45.

La prima cosa che balza all'occhio e' che siamo ben lontani dai risultati di AnandTech nei quali la riproduzione DVD su Vista ha un'autonomia della meta' rispetto a Leopard.

L'altra cosa e' che il cambio di profilo della batteria ha effettivamente degli effetti sull'autonomia della batteria anche se non cosi' vistosi come magari ci si potrebbe aspettare.

Quello che e' inatteso e' che XP abbia una performance cosi' scarsa anche se c'e' da dire che sotto XP l'uso della CPU da parte del QuickTime player e' molto piu' intenso che sotto Vista. A questo punto ho provato a usare VLC al post del QuickTime player e indovinate un po'? 2:25 di autonomia!

Le miei prime conclusioni sono che: l'autonomia e' fortemente condizionata dal software che si sta usando, e il test con XP ne e' la prova.
Diminuendo la luminosita' del 50% si aumenta l'autonomia di meno del 5%.
Che ruolo giochi il firmware nell'equazione dell'autonomia non e' di facile individuzione.
Se la riproduzione di un filmato da' risultati cosi' diversi rispetto alla riproduzione di un DVD viene il sospetto che la causa sia in qualche modo la gestione di basso livello della periferica e non un problema intrinseco del sistema operativo.

I pochi test che ho effettuato servono solo per dare una prima bozza del contorno del problema.
Analisi piu' precise richiederebbero misurazioni dei consumi istantanei tramite amperometro, ma purtroppo il sistema di alimentazione del Mac non rende facile questo tipo di misurazione.
Sto valutando se usare PowerTop sotto Linux per valutare in modo piu' accurato i consumi delle varie periferiche/componenti.

B for Battery: prefazione.

La capacita' di Vista nell'utilizzare al meglio la batteria dei laptop e' sempre stato un argomento spinoso.
Fin dall'uscita di Vista si e' letto che il nuovo OS di Microsoft consumasse la batteria piu' velocemente di XP a causa della sua "pesantezza".

Chiaramente la "pesantezza" e' un concetto del tutto qualitativo e per nulla quantitativo e quindi e' piuttosto azzardato fare affermazioni sull'effettivo uso della batteria fatto da Vista senza corroborare il tutto con dati numerici significativi.

Prima di addentrarci nel dettaglio di come Vista sia o no efficiente nell'uso della batteria cerchiamo insieme di capire meglio quali siano le variabili in gioco.

Il consumo energetico complessivo e' determinato dalla somma dei consumi dei vari componenti. Ogni componente ha consumi che dipendono da diversi parametri.
Ad esempio il display puo' essere settato a diversi valori di luminosita' che hanno ovviamente diversi valori di consumo. Per fortuna (fortuna ai fini della nostra valutazione) gli LCD hanno un consumo costante per un determinato valore di luminosita' e non dipende dai colori visualizzati.
Una schermata interamente bianca consuma quanto una interamente nera o di qualunque altro colore. Questo ad esempio non e' vero sui display al plasma usati per le TV dove il consumo cambia anche di molto a seconda del colore visualizzato.

Le misurazioni che andro' a fare sono tutte caratterizzate dal mantenere costante la luminosita' del display durante tutto lo svolgimento di un singolo test, in questo modo la % di consumo di un display si puo' considerare un fattore del tutto indipendente dal sistema operativo usato.

Oltre al display i consumi sono determinati dalla CPU, dalla scheda madre, dall'hard disk, dalla RAM, dal lettore DVD e dai moduli di rete (WiFi e BT, la connessione cavo ethernet nei miei test non la uso).

Assumiamo che il consumo della scheda madre e della RAM siano anch'essi pressapoco indipendenti dall'OS usato o che la variazione % sia trascurabile.

Restano CPU, hard disk, DVD, WiFi e BT.

Determinare se un OS fa un buon uso di queste componenti non e' chiaramente facile, come non e' facile determinare la % di contributo di ciascuna di queste componenti nel calcolo complessivo dei consumi.

Tramite una serie di test focalizzati di volta in volta su varie componenti provero' ad isolare dei dati che permettano di fare valutazioni il piu' possibile oggettive sui consumi.

In tutto questo pero' c'e' un fattore che spesso si dimentica: il firmware.
Sui PC con windows il firmware e' rappresentato dal BIOS, che altro non e' che quello strato software che fa da intermediario tra il sistema operativo e l'hardware.

Che ruolo gioca il BIOS nel contesto del consumo energetico?
Dalla mia esperienza con il portatile Dell direi che gioca un ruolo non da poco.

Solo aggiornando il BIOS l'autonomia del Dell e' incrementata di circa il 25%, un valore non certo trascurabile.

L'hardware attuale dei portatili permette tutta una serie di ottimizzazioni da parte del software al fine di massimizzare l'uso della batteria.
Ad esempio le CPU possono essere fatte lavorare a pieno regime, a meta' regime oppure a un regime che varia in base al carico. L'hard disk puo' essere messo in stato di riposo e via dicendo.

Quello che viene naturale chiedersi e' quanto incidano le ottimizzazioni di un sistema operativo sul risparmio energetico e di conseguenza sulla durata della batteria.

A leggere questo articolo di AnandTech sul nuovo MacBook Pro in alluminio si direbbe che il sistema operativo gioca un ruolo fondamentale e che il margine di rispamio/speco e' enorme.

Prendiamo uno dei dati che ritengo piu' significativi tra le misurazioni fatte da AnandTech: lo stesso computer sotto Leopard riproduce un DVD ininterrottamente per 3 ore e 7 minuti, mentre sotto Vista la durata e' meno della meta', ovvero 1 ora e 30 minuti.

La differenza e' davvero enorme e sembrerebbe che la colpa di questa differenza sia completamente imputabile al sistema operativo. Ma e' davvero cosi'?

Non credo si possa dare una risposta definitiva basandosi solo su questo dato e infatti l'articolo di AnandTech dice (giustamente) che "Figuring out why OS X seems to be better for battery life is nearly impossible" (Capire perche' OS X sembri migliore per la durata della batteria e' praticamente impossibile).

Pero' credo anche che effettuando alcuni test si possa per lo meno raccogliere ulteriori dati utili a comprendere meglio le variabili in gioco e se non arrivare ad una risposta definitiva per lo meno fare un po' di chiarezza sulla questione.

Per questo da un paio di giorni ho iniziato a fare una serie di test usando il MacBook. I test avvengono sia su Vista avviato tramite Bootcamp che su Leopard.

La durata di ogni test varia tra le 2 ore e le 4 ore piu' il tempo per riportare la carica della batteria al 100%, quindi come si puo' facilmente immaginare ci vorra' parecchio tempo per concludere tutti i test che sto effettuando, ma posso preannunciare che ci sono gia' risultati "interessanti" oltre a "scoperte" del tutto inaspettate e decisamente "strane".

Effetto collaterale.

Prima di installare Vista x64 ho fatto un giro sul sito di supporto di Dell per vedere se per caso c'era un aggiornamento del BIOS per l'Inspiron 9400.

In effetti c'era la versione A09 che e' uno step successivo a quella che avevo.
Dopo averla installata ho piacevolmente scoperto che l'autonomia della batteria e' sensibilmente aumentata. Sin dai primi giorni d'utilizzo del portatile ho avuto un'autonomia di poco superiore alle 2h, grossomodo tra le 2h:05m e le 2h:10m.

Ora pero' e' di 2h:30m - 2h:35m e questo a prescindere dal sistema operativo (ho verificato anche con XP Pro).
Chiaramente le 2h:30m si hanno facendo un uso "leggero", perche' basta utilizzare un po' il lettore DVD per veder calare sensibilmente l'autonomia residua che e' pesantemente condizionata anche dalla scheda video (nVidia GeForce Go 7900) che non e' certo parca nei "consumi".

In tema di Dell, e' di oggi la notizia che le vendite hanno ripreso a crescere portando l'azienda texana di nuovo avanti ad HP, la cosa mi fa piacere perche' sono molti anni che uso Dell (ma non solo) e mi sono trovato sempre molto bene.

Troppi cavalli.

[UPDATE: ho preso un granchio, e anche bello grosso, in effetti settando l'opzione del Power Plan su balanced si ottiene la regolazione automatica del moltiplicatore del clock come da figura a lato (dove in questo caso il moltiplicatore e' a 10) senza bisogno di ricorrere ad utilities di terze parti.

Ho anche verificato che con la CPU in idle il moltiplicatore scende a 6x e il VID scende a 0,950V.

Grazie a Sirus e agli altri per l'info!]


Una delle cose che ancora manca ai sistemi operativi attuali e' la piena e completa integrazione con l'hardware, non nel senso di capacita' di utilizzarlo, ma nel senso di capacita' di utilizzarlo in modo ottimale.

Le CPU vengono sostanzialmente usate a manetta anche quando non servirebbe. Ci sono alcuni parametri configurabili da pannello di controllo, ma sono ben poca cosa, e alla fine tra un settaggio e l'altro le differenze sono minime e comunque non intervengono sui parametri della CPU.

Paul Allen, aveva provato, chiedendo aiuto pure a Linus Torvalds, a portare sul mercato CPU completamente controllabili via software, in modo da ottenere computer in grado di consumare il minimo indispensabile con evidente grande vantaggio in termini di autonomia per i portatili e comunque di basso dispendio energetico in generale. Purtroppo il progetto Transmeta ricorda tanto il cubo nero di Steve Jobs a cavallo tra gli anni '80 e '90: troppo avanti per certi aspetti e troppo limitato da alcuni vincoli della tecnologia del momento.
Speriamo che anche l'idea Transmeta un giorno rinasca cosi' come e' rinato NeXT Step nell'incarnazione OS X.

Per ora per cercare di ottimizzare l'utilizzo della CPU ci si deve appoggiare a utilities terze parti che ne permettono la configurazione in base ad alcuni parametri.

RightMark CPU permette di modificare il clock della CPU agendo sul moltiplicatore del clock di base (il FID che si vede in figura), e permette anche di cambiare la tensione di alimentazione della CPU (il VID).

Di solito queste modifiche si fanno per aumentare le prestazioni della CPU, ma ci sono situazioni nelle quali invece e' piu' sensato voler fare il contrario.

Di default il Core 2 Duo del mio portatile funziona con clock a 2 GHz e tensione di 1,163V, con consumi massimi che sono intorno ai 35 Watt. La potenza di calcolo della CPU e' pero' utilizzata a pieno molto raramente, tant'e' che scegliendo un settaggio che ne riduce il clock alla meta' (1 GHz) non si notano assolutamente differenza apprezzabili, salvo utilizzando applicazioni realmente CPU intensive, una di queste e' Virtual PC che va decisamente meglio con il clock a 2 GHz.

Non aspettatevi di raddoppiare l'autonomia della batteria, perche' la CPU e' solo una delle componenti che assorbono energia, hard disk e monitor hanno altrettanta voce in capitolo, pero' si hanno sicuramente degli incrementi e inoltre si ha un minor intervento delle ventole di raffreddamento (nelle due figure il fatto che 2 GHz la temperatura sia piu' alta e' un fatto del tutto casuale, nel senso che comunque le temperatura massime sarebbero ben oltre i 50 gradi e solo l'intervento delle ventole le riporta sotto quella soglia).

In conclusione sono ancor piu' convinto della scelta fatta a suo tempo quando decisi di prendere la CPU a 2 Ghz invece di spendere qualche centinaio di euro in piu' per le CPU a 2,16 GHz o a 2,33 GHz, che offrono prestazioni di poco superiori solo in rarissimi casi e che pagono comunque dazio alla lentezza del disco e delle altre componenti (BUS e Ram).