EcoQoS donne aux applications Windows 11 une meilleure autonomie de la batterie

L'une des différences entre les systèmes d'exploitation pour ordinateur de bureau et pour mobile est la quantité de travail qui s'effectue en arrière-plan. Les systèmes d'exploitation pour smartphones sont très agressifs lorsqu'il s'agit d'éteindre le processeur le plus rapidement possible pour économiser de l'énergie, limitant souvent les applications et les services pouvant s'exécuter en arrière-plan, ou reportant la maintenance du système d'exploitation jusqu'à ce que votre appareil soit branché et connecté au Wi-Fi pendant la nuit. Sous Windows, une grande quantité de code peut s'exécuter en arrière-plan pour effectuer des tâches utiles telles que la recherche de logiciels malveillants, l'indexation de fichiers pour la recherche, le téléchargement de fichiers pour la synchronisation dans le cloud ou le téléchargement et l'application de mises à jour pour réduire le temps que vous passez à regarder une mise à jour Windows. écran de redémarrage.

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Windows utilise une logique sur les applications que vous utilisez afin que l'activité en arrière-plan n'affecte pas les performances de ce que vous faites sur votre PC, mais de plus en plus, il inclut également une logique pour réduire la quantité d'énergie utilisée par le système, pour augmenter la durée de vie de la batterie (ou réduire votre facture d'électricité pour un PC de bureau). Les applications de la plate-forme Windows universelle sont conçues pour être suspendues sans perdre de données, mais la plupart des applications ne sont pas des applications UWP. Windows 8 a ajouté un modérateur d'activité de bureau qui interrompt les applications de bureau et limite les services pour les applications tierces afin qu'elles ne déchargent pas votre batterie pendant que votre PC est en veille, mais cela n'affecte pas la consommation d'énergie lorsque votre PC est allumé.

Sept profils d'alimentation sont inclus avec Windows (et vous pouvez les personnaliser ou créer le vôtre avec l'utilitaire POWERCFG). La faible consommation et la veille (ou l'écran éteint) optimisent la consommation d'énergie, la réalité mixte et le mode jeu optimisent les performances soutenues, mais ils affectent tous les logiciels et services en cours d'exécution.

Si vous écoutez de la musique pour vous aider à vous concentrer pendant que vous travaillez, vous ne voulez pas que cela soit désactivé pour économiser de l'énergie, mais vous n'aurez peut-être pas besoin des scripts sur une page Web que vous ne regardez pas continuer à fonctionner en arrière-plan. Vous ne voulez pas non plus que des fonctionnalités d'économie d'énergie vous ralentissent lorsque vous essayez d'ouvrir le menu Démarrer ou de charger une application (ou d'ouvrir le Gestionnaire des tâches pour voir ce qui utilise toutes les ressources de votre PC), ce qui signifie rendre la gestion de l'alimentation plus efficace. granulaire.

En 2017, Microsoft a ajouté une fonctionnalité (initialement appelée Power Throttling et également connue sous le nom de Quality of Service ou QoS) à Windows 10 pour exécuter des tâches en arrière-plan de la manière la plus économe en énergie.

Toutes les tâches n'ont pas besoin des performances les plus élevées possibles de la part du processeur. Windows essaie donc de détecter quelles applications ont besoin de performances élevées : applications de premier plan, tout ce qui joue de la musique et d'autres tâches dont dépendent les applications. Ensuite, il utilise les niveaux de qualité de service pour régler le processeur à l'aide de la gestion de l'alimentation du processeur et de la planification afin d'obtenir l'équilibre approprié entre performances et efficacité énergétique pour différents processus et threads : les applications au premier plan ont besoin d'une QoS élevée, les applications visibles mais non ciblées obtiennent une QoS moyenne, et les applications et autres activités minimisées, cachées ou en arrière-plan peuvent faire face à une QoS inférieure.

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Il existe également des niveaux de qualité de service spécifiques pour la lecture de médias tels que l'audio, qui peuvent nécessiter une plus grande priorité. Chaque niveau a des paramètres de gestion de l'alimentation spécifiques, nous a dit Microsoft. Cela peut signifier définir une fréquence CPU maximale ou, si le CPU a la logique de contrôler sa propre vitesse d'horloge (appelée contrôle de fréquence autonome), lui dire d'optimiser les performances ou l'efficacité d'un thread d'exécution spécifique. Si le PC dispose d'un processeur "hétérogène" qui mélange des cœurs plus petits et moins puissants et des cœurs plus grands et plus puissants, le niveau de qualité de service du thread peut également contrôler le type de cœur sur lequel le thread s'exécute.

Vous pouvez contrôler l'agressivité avec laquelle Windows limite les applications et les services en arrière-plan en cliquant sur l'icône de la batterie dans la barre des tâches et en modifiant le mode d'alimentation ; L'économiseur de batterie et le paramètre d'alimentation recommandé s'efforcent de maintenir le processeur dans la plage de fréquences la plus économe en énergie et si vous choisissez les meilleures performances, il n'y aura pas de limitation de puissance. Vous pouvez également désactiver cette option pour des applications spécifiques en consultant la liste Utilisation de la batterie par application dans Paramètres, Batterie et en vous assurant qu'elle n'est pas définie sur Géré par Windows.

Passer à l'éco

Au départ, l'idée était d'améliorer la durée de vie de la batterie des ordinateurs portables et des tablettes, mais la durabilité devenant un problème clé pour Microsoft, l'efficacité énergétique est importante même sur les PC alimentés par le secteur.

Généralement, la limitation de l'alimentation prend en compte si le PC est branché, le niveau de la batterie et le réglage du curseur du mode d'alimentation de Windows. Mais certaines tâches (ou applications entières) n'ont généralement pas besoin de hautes performances, comme les mises à jour, les moteurs de synchronisation, les services d'indexation et d'autres choses qui s'exécutent toujours en arrière-plan. Pour Windows 11, les développeurs d'applications peuvent baliser un thread dans leur code, ou un processus entier, avec un nouveau niveau de QoS appelé EcoQoS et Windows saura toujours optimiser le CPU pour exécuter ce code avec la plus grande efficacité énergétique, quel que soit le mode d'alimentation et niveau de batterie.

Différents processeurs ont des performances et des caractéristiques de puissance différentes, de sorte que la meilleure fréquence de processeur pour l'efficacité énergétique avec EcoQos variera d'un processeur à l'autre, mais sur de nombreux processeurs modernes, elle se situera entre 1,0 GHz et 1,6 GHz. Au départ, Microsoft nous dit qu'EcoQoS fonctionne mieux avec la plupart des derniers processeurs mobiles Intel de 10e et 11e générations, les processeurs mobiles AMD Ryzen série 5000 et la série de processeurs Qualcomm. Power Throttling s'appuie sur une technologie comme Intel SpeedStep qui se trouve dans les processeurs plus anciens, mais actuellement, l'utilisation d'EcoQos n'améliorera pas autant la consommation d'énergie sur les processeurs plus anciens. Au fil du temps, Microsoft travaillera avec les fournisseurs de silicium pour obtenir le réglage du processeur EcoQoS pour une plus large gamme de processeurs et pour l'apporter aux ordinateurs de bureau.

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La nouvelle microarchitecture x86 Core qu'Intel vient d'annoncer pour les prochains processeurs Alder Lake, qui incluent différents cœurs de processeur conçus respectivement pour la performance et l'efficacité, rendra la limitation de puissance et l'EcoQoS plus efficaces en donnant à Windows plus d'informations sur l'état de chacun core et plus de détails sur les threads qui y sont exécutés.

Comme l'a expliqué Mehmet Lyigun, responsable du développement des partenaires Microsoft, lors de la journée de l'architecture d'Intel, Windows 11 tirera parti de ce nouveau directeur de thread Intel ; « Une grande partie de ce travail est centrée sur le planificateur de threads du système d'exploitation, le composant du noyau qui décide quels threads exécuter et où les exécuter. Ces décisions ont un impact énorme sur les performances et la consommation d'énergie perçues par l'utilisateur, en particulier sur les appareils basés sur une architecture de processeur hybride.

"Jusqu'à présent, le planificateur n'avait aucune visibilité sur la charge de travail exécutée sur un thread, qu'il s'agisse de copier de la mémoire, de tourner en boucle ou d'effectuer des calculs complexes. En tant que tel, lorsque la demande de cœurs hautes performances dépassait l'offre, il prenait des décisions sous-optimales car il ne pouvait pas identifier les charges de travail qui bénéficieraient le plus des performances.

Au lieu de simplement savoir si une application est au premier plan ou si le développeur de l'application a défini EcoQos, le système peut s'assurer que les threads avec des exigences de performances plus élevées, comme jouer à un jeu, rendre des vidéos ou effectuer un traitement d'image complexe, sont attribués à les cœurs de performance (P-cores) et les tâches de synchronisation ou de sauvegarde dans le cloud, ou tout code étiqueté avec un niveau EcoQoS, s'exécutent sur les cœurs efficaces (E-cores).

Cette hiérarchisation est dynamique ; si une application ou une tâche de priorité supérieure démarre en cours d'exécution, d'autres threads peuvent passer d'un cœur de performance à un cœur efficace. Et c'est granulaire; l'exécution de Photoshop ou d'Office signifie que certains threads devront être sur des cœurs P, mais que d'autres threads de la même application peuvent fonctionner correctement sur des cœurs E.

"Le planificateur de threads de Windows 11 est beaucoup plus intelligent pour sélectionner dynamiquement le cœur le plus approprié, en fonction de la charge de travail pour obtenir la meilleure puissance et les meilleures performances", a expliqué lyigun. "Même lorsque tous les cœurs sont occupés, il peut préempter un thread s'exécutant sur un P-core ou le permuter avec un thread s'exécutant sur un E-core, si ce dernier peut bénéficier davantage du P-core."

Intel Thread Director donne également à Windows des conseils sur la gestion du processeur, comme éteindre complètement un cœur pour économiser de l'énergie.

Applications EcoQos

Les onglets d'arrière-plan ou les onglets de veille dans Microsoft Edge utilisent EcoQoS sur Windows 11. Lorsque vous n'avez pas consulté un onglet dans Edge pendant un certain temps, vous remarquerez qu'il est grisé ; qui interrompt les minuteries sur tous les scripts exécutés dans l'onglet, minimisant l'utilisation du processeur et indiquant à Windows qu'il peut réutiliser une partie de la mémoire pour d'autres onglets ouverts, de nouveaux onglets ou des applications système. Dans Windows 11, ces onglets d'arrière-plan sont également marqués avec EcoQoS, afin que Windows puisse planifier plus efficacement les threads du processeur qui sont toujours en cours d'exécution pour ces onglets.

L'indexation de la recherche pour Windows 11 utilise également EcoQoS, ce qui réduit la consommation d'énergie nécessaire pour analyser et indexer les fichiers. Microsoft nous dit qu'il existe d'autres exemples d'EcoQoS dans Windows 11 dont il ne parle pas encore et qu'il va l'utiliser dans plus d'endroits pour rendre Windows plus économe en énergie.

Une efficacité énergétique qui n'existe pas actuellement dans Windows 10 ou 11 est le mode Éco du gestionnaire de tâches qui est brièvement apparu dans les versions d'Insider. Cela a montré quelles applications utilisaient EcoQos et utilisaient également EcoQoS et certaines autres technologies pour donner aux utilisateurs un moyen de marquer les processus qu'ils ne voulaient pas utiliser trop de ressources sans avoir à les fermer complètement, en configurant une application en mode Eco.

Microsoft a déclaré qu'il "désactivait la fonctionnalité "Mode éco" dans le Gestionnaire des tâches afin d'affiner l'expérience et de résoudre plusieurs problèmes grâce aux commentaires de Windows Insider". Mais EcoQoS est dans les builds Insider depuis un certain temps, si vous avez le bon processeur. Et la prise en charge d'Intel Thread Director sera dans Windows 11 lors de sa livraison.