Aus LinuxUser 06/2008

Energie sparen per Software

Gewusst, wie!

Mit der richtigen System- und Softwarekonfiguration bringen Sie Ihrem Rechner im Handumdrehen das Stromsparen bei.

Nicht nur steigende Strompreise bieten einen guten Grund, am heimischen PC Strom zu sparen: Mit Notebooks hat man die Freiheit, auch unterwegs die Arbeit oder das digitale Vergnügen fortzusetzen. Läuft aber der Akku leer, ist damit auch hier Schluss.

Der Energieverbrauch eines Computers teilt sich auf seine mehr und weniger stromhungrigen Komponenten auf: Da wären neben rein elektronischen Bauelementen wie CPU, Hauptspeicher und Mainboard auch mechanische Komponenten wie das optische Laufwerk und die Festplatte. Zu den größten Stromfressern zählen der Bildschirm, der Prozessor, die mechanischen Komponenten und die Grafikkarte.

Grundsätzlich geben sich Notebooks viel genügsamer, verbauen die Hersteller doch in Hinblick auf die Akkulaufzeit stromsparendere Hardware. Kommt ein portabler PC mit durchschnittlich 20 Watt aus, verbucht selbst ein sparsamer Desktop-PC rund 80 Watt – den Monitor nicht gerechnet.

Der Linux-Kernel und viele Anwendungen stellen verschiedene Features bereit, mit denen Sie den Stromverbrauch absenken können – sei es, um die Akkulaufzeit zu erhöhen oder den Geldbeutel zu schonen. Bis vor kurzem galt der Energiehunger von Desktop-PCs als uninteressant. Anders verhält es sich dahingegen bei Notebooks, da diese eine nur sehr begrenzte Stromquelle besitzen: den Akku. So kommt es nicht von ungefähr, dass die Stromsparfunktionen und -software fast ausschließlich auf den Notebook-Betrieb abzielen.

Verbrauch messen

Um sich über den Energieverbauch eines Notebooks im Akkubetrieb zu informieren, haben Sie die Wahl zwischen bereits in den Desktop integrierten Tools und zusätzlicher Software. Unter Gnome teilt Ihnen die Energieverwaltung, deren Icon (ein Batteriesymbol) Sie im unteren Panel finden, den Verbrauch mit (Abbildung 1). Unter KDE kompilieren und installieren Sie beispielsweise den KThinkBat-Monitor [1], der neben der Restladung von bis zu zwei Akkus auch den Energiekonsum des Notebooks in Watt anzeigt (Abbildung 2).

Abbildung 1: Die Gnome-Energieverwaltung zeigt nicht nur den momentanen Energieverbrauch an, sondern bereitet weitere Energieverbrauchsinformationen in einem Diagramm auf.
Abbildung 1: Die Gnome-Energieverwaltung zeigt nicht nur den momentanen Energieverbrauch an, sondern bereitet weitere Energieverbrauchsinformationen in einem Diagramm auf.
Abbildung 2: KThinkBat zeigt Ihnen aus dem KDE-Kicker heraus Informationen über den Akkuzustand und den Energieverbrauch..
Abbildung 2: KThinkBat zeigt Ihnen aus dem KDE-Kicker heraus Informationen über den Akkuzustand und den Energieverbrauch..

Am Desktop-PC hilft nur der Anschluss eines externen Strommessgeräts, um den Verbrauch zu messen und so Sparmaßnahmen zu testen. Mit der einfachen Formel Verbrauch in Watt * Tägliche Betriebsdauer in Stunden * 0,365 * Strompreis pro kWh erhalten Sie ein ungefähres Maß dessen, was der Rechner an Stromkosten im Jahr verursacht.

Strom sparen

Das Display und die CPU erweisen sich meist als die größten Stromfresser, wobei sich der Energiehunger beider Komponenten bis zu einem bestimmten Grad recht einfach minimieren lässt. Über die Stromspar-Applets von Gnome und KDE weisen Sie mit wenigen Mausklicks externe LC-Displays und CRTs an, nach einer bestimmten Leerlaufdauer des Rechners abzuschalten. Zum Einsatz kommt dabei DPMS. Auf Notebooks wächst die Funktionalität von KPowersave (Abbildung 3) oder des PowerManagers (Paket kde-guidance-powermanager) und des Helligkeitsapplets von Gnome um einiges an: Hier regeln Sie nicht nur das An und Aus der Anzeige, sondern dimmen das LCD. Bereits das Herunterregeln der Helligkeit spart über 10 Prozent Energie des Testrechners (Lenovo X61s).

Abbildung 3: Das Konfigurationsmenü von KPowersave ermöglicht erweiterte Stromsparfunktionen.
Abbildung 3: Das Konfigurationsmenü von KPowersave ermöglicht erweiterte Stromsparfunktionen.

Des Rechners Kern

Auch der Prozessor erweist sich als Stromfresser. Lange Zeit nahm die CPU unter Last und im Leerlauf die gleiche Leistung auf. Diesem Zustand wirken seit einigen Jahren die Stromspartechniken Powernow und Cool’n’Quiet von AMD sowie Speedstep von Intel entgegen. Dahinter stecken je nach CPU mehrere umschaltbare Kombinationen von Taktfrequenz und Prozessorspannung („P-States“) – welche davon Ihr PC unterstützt, zeigt Ihnen das Programm Powertop an, auf das wir später noch eingehen.

Distributionen mit aktuellem Kernel bringen diese Funktion sowohl auf Notebooks als auch auf Desktop-PCs ohne jeden Konfigurationsaufwand mit. Das Anpassen der Taktfrequenz, neuhochdeutsch: Frequency-Scaling, arbeitet unter Linux mit vielen auch älteren Prozessoren zusammen. Bei Leerlauf taktet der Linux-Kernel die CPU herunter, bei Last wieder herauf. Ondemand und Dynamisch nennen das die grafischen Stromsparapplets in Gnome und KDE (Abbildung 4).

Daneben können Sie den Rechner in die Modi Leistung (CPU taktet nicht herunter) und Energiesparen (CPU arbeitet immer auf niedrigstem Takt) schalten. Nicht immer erweist sich der letztgenannte Zustand als ideal, um Strom zu sparen. Das liegt wiederum am Prozessor, der bei hoher Last viel Energie verbraucht. Wechselt er bei Beanspruchung nicht in eine höhere Taktfrequenz, in der er die Arbeit schneller erledigen kann, bleibt er länger im Zustand hohen Energieverbrauchs. Die dynamische Taktung stellt hier die bessere Lösung dar: Die CPU erledigt die Aufgaben mit maximaler Geschwindigkeit und versinkt danach wieder in den Tiefschlaf.

Abbildung 4: Mit KPowersave stellen Sie mit zwei Mausklicks das Frequenzverhalten deS Prozessors ein.
Abbildung 4: Mit KPowersave stellen Sie mit zwei Mausklicks das Frequenzverhalten deS Prozessors ein.

Es gibt jedoch Übeltäter, die den Rechner in den stromsparenden Ruhepausen zwischen den produktiven Zuständen stören: Sie wecken den Prozessor – selbst im Leerlauf – mitunter mehrere hundert Mal pro Sekunde auf. Auch das kostet Energie. Bis Kernel 2.6.21 (respektive 2.6.23 bei der 64-Bit-Architektur) beteiligte sich der Kernel selbst durch den 1000-Hz-Takt des Timer-Interrupts am ständigen Aufwecken der CPU. Viele Userspace-Programme und Kernel-Module setzen darüberhinaus hochfrequente Timer ein, die beispielsweise regelmäßig Tastatureingaben abfragen.

Ausfindig machen Sie diese Ressourcenverschwender mit dem Programm Powertop [2], das auf jeder Linux-Distribution mit Kernel 2.6.21 oder höher arbeitet. Bei älteren Distributionen müssen Sie eventuell einen aktuellen Kernel selbst kompilieren ([3],[4]). Dann kopieren Sie das Powertop-Archiv von der Heft-DVD auf den Rechner und entpacken es. Haben Sie eine grundlegende Kompilierumgebung installiert, genügen wenige Kommandos, um Powertop zu übersetzen, einzuspielen und zu starten: Sie geben mit administrativen Rechten versehen die Befehlskette make && make install && powertop ein.

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