绿色计算

绿色计算的具体含义覆盖面很广，目前还没有一个公认的定义。但是一般认为绿色计算机就是符合环保概念的计算机主机和相关产品（含显示器、打印机等外设），具有省电、低噪声、低污染、低辐射、材料可回收及符合人体工程学特性的产品。1

时代要求目前全世界应用于各行各业的个人计算机中，据资料统计，每周真正使用的时间为12到24小时，依照大多数人的习惯，个人计算机在不使用时，如开会、会客、听电话、甚至下班忘了关机等时候，机器仍然在运行，在通电状态下，显示器常常闲置不用；这实 际上是在虚耗电能。同时，在机房、办公室有大量打印纸扔满垃圾箱，这样不仅消耗大量的人类赖以生存的能源，而且也严重污染了环境。近来，计算机与生态环境的关系日益密切，为了解决人类与计算机和环境部量，世办有关国家纷纷提出研制、开发、生产和应用绿色计算机。2

省电——采用3．3V低电源电压或混用3．3V和5V电源电压的微处理器芯版或相关芯片组；采用节能的平板液晶显示器；采用高效率的电源供应器等。低污染——不使用破坏臭氧层的CFC和三氯乙烷化学物持。材料可回收——这包括系统结构、外壳制造生产材料、包装材料、打印机色匣和打印纸等。符合人体工程学——操作方便、安全、人机界面友好等。

这实际上是一台安全节能型的个人计算机，即将耗电量、消耗品以及对健康和环境的危害都减小到最低限度的PC，也称绿色机器GM（greenMachine）。它超越已被人们广泛接受的人体工程学思想。人体工程学基本上是将PC用户的安全性、舒适性以及易操作性作为主要着眼点（即用户的友好性），GM则增加了对节能、无公害、净化环境等方面的考虑。

具体设计技术省电是绿色计算机的必备条件，对个人而言，也许只是微乎其微的几度电，但相对于数以百万计的个人计算机就是一笔可观的数字。因此很多制造厂在设计个人计算机时，采用不少办法使其在停机状态下电髦低于30W。早期采用在系统芯片外另加一个电源管理器件的方法，用以监控系统的工作状态。它用中断请求IRQ等系统控制信号使CPU的工作频率从33MH〔z〕降到8MH〔z〕，或使显示器进入省电状态或切民硬盘/软盘电源。后来有些厂商认为利用电源管理器成本高，功能也太多，于是转而利用键盘控制器的特性，通过监测系统状态来控制进入省电状态的时机，同时还利用基本输入输出系统（BIOS）来做适当的硬盘及外部显示器控制，这样也可达到待机状态下其功耗低于30W的要求。这种设计方法简音、经济、实用，但对更快速的系统配置，如采用486DX2－66、配置主存8MB以上，再加协处理器、网络止等，采用上述设计方法，在待机状态下就难以达到髦电低于30W的要求。近来，Intel公司推出具有省电功能的SL Enhanced 486SX、486DX和486DX2等微处理器芯片，它个具有下列两功能：提供系统管理中断方式SML （System Manage——ment Interrupt）；具有5种可能的省电方式：正常状态（Noumal State）、停止允许状态（Stop Clocd State）、停止时钟状态（Stop Clock State）、暂停自动下电（Halt Auto Powerdown），以及自动空闲下电状态（Automatic Idle Powerdown State）。目前很多厂商都综合上述方法，将电源管理芯片包含在内并支持SL Enhanced的特性，设计出一种标准的电源管理方式，对省电型的PC能更进一步省电，也能控制相应的外部设备达到省电的要求。如图1所示。为了进一步省电，还要把目前的电源设备的效率从50%提高到60%～70%，即以30W为例，民源耗电约15W，提高效率只消耗9W到12W，其它18W到20W可让系统公分利用，以增加更多的功能卡或外设，这样仍符合“能源之星”要求。另外IBM PC/1系列产品设计能够达到“瞬间进入省电状态”，且能够将当前的计算机工作状态都记录到硬盘上，并能通过按一“瞬间恢复”键，立即回复到正常工作的状态，同时软件能回复到原来进入省电前的执行状态和显示状态。这样就能把省电性和昀使用性结合起来，这是一个新发展方向。由于个人电脑中所用的VLSI电路大都会造成对环境的污染，但一旦证实是有害物质时，则应尽量避免选用。目前国际上已制定针对某些对某些特定有害化学物质进行逐年减少使用的具体规定。另外，使用较少的材料设计也是具有环保概念的行为。因为减少材料意味着加工较少、能源世省、资源开发合理。若在不得已情况下，使用有害材料时，也必须考虑到将来使用过后的回收处理和是否容易分解等问题。在设计绿色计算机时，材料的选择要考虑废弃时处理的难易，一件不易分解的元件或机器对环境的影响是很深远的。如计算机外壳采用塑料金属复合材料设计，若无后续处理，其再利用的可能性极低。所以在设计上，除了必须选用本身及制造过程中没有公害的材料外，装配上的易拆装性、无嵌入件、无螺丝等设计概念也应考虑。易拆装、无螺丝塑料外壳可一体成形，减少了零件数目，相对于传统纯铁壳设计也减少了很多零件制造加工程序。当然对防止电磁干扰设计有要求时，必须设计具有导电性能良好的铁板材料，但也要考虑到分解的可能性。选择塑料外壳的主要目的是避免烤漆、喷漆等有害环保的加工及处理。易拆装性不但组装、维修时节省很多人力物力，而且更重要的是后处理简化。在主机印制板生产时采用多道纯水清洗法，代替CFC超声波清洗，不仅减少污染，而且产量和质量都有明显的提高。另外，采用科学的计算机辅助设计（CAD）可节省材料、提高性能、减少制造工序、降低成本，这也是符合环保要求的。在包装材料上，以纸箱为主，填充缓冲物由采用碎纸屑、再生纸、纸板、纸盒，也有采用发泡棉的。对于会造成垃圾的塑料，逐浙利用可回收的塑料代替。

产品特性自从美国环保局公布“能源之星”计划以来，世界上主要计算机公司都不断推出绿色计算机产品，如IBM公司PS/2Energy Saver型PC，采用3．3伏486SLC2微处理器，使用10．4英寸的矩阵液晶显示器，在空闲时电耗为19W；又如HP公司的Laser jet激光打印机，在空闲时，电耗仅为5W；Apple公司的Macintoch Color Classic PC系列产品，空闲时，电耗为25W；还有中国台湾不少公司也在近期相继推出符合“能源之星”计划要求的绿色计算机系列，如台湾神通电脑公司的Super Green－4086和LightGreen－486 VESA系列产品等。这些产品其生产线的质量检测通过国际ISO 9001质量认证；它们处理器芯片；它们最大特色是高省电性，当系统不工作时，除主机外，其余外围设备软驱与显示器皆可进入省电模式，另外还可经由S10、P10、COM1/2、LAN、MOUSE、KEY、BOARD、HDD/FDD的系统控制来检测和控制切换模式，而且能立即准确地恢复各项功能。主机和荧幕在待机模式（STANDBY格MODE）总耗电量为35W，在睡眠模式（SLEEP MODE）耗电量低于20W。另外，主机板采用NON－CFC的水洗制造工艺，这样可减少对臭氧层的破坏。包装材料采用可回收的瓦楞纸。显示器符合VESA DPMS（DisplayPower Management Signaling）绿荧幕规范。同时支持多重省电模式：待机模式，耗电小于30W；挂起模式小于5W；信号关闭（SignalOff）模式耗电小于5W。还通过UL、FCC－B的低辐射规范，采用数字控制荧幕显示，支持交错和非交错显示模式，泪晰度可高达1280×1024。随着绿色计算机的推广应用，今后将会出现各具特色的各类绿色计算机系列产品。由于绿色计算机所涉及的层面甚广，需要多种科知识的支持。因此为了了解绿色计算机的发展趋势，促进我国绿色计算机工业的发展，特汇集有关国家的绿色计算机相关标准规范，供绿色计算机的研究、开发、生产和使用人员作参考。

标准规范省电美国环境保护署EPA“能源之星”计划1992由美国环保署（EPA）所发起，主要宗旨在于鼓励厂商生产制造节省能源之个人电脑监视器、打印机，并降低因发电所造成之空气污染。据不完全统计，加入美国能源之星计划的厂商已达190家，合计约有70%的桌上型电脑的销售量，90%以上的激光打印机市场。每家厂商已与EPA签署协定，同意推出使用时自动省电50%～70%之桌上型电脑、打印机、监视器，合格产品将以EPAEnergy Star标志加以识别。

契约内容摘要：·能源之星电脑合作厂商承诺开发省电之个人电脑（Green－PC），以节约能源并防治空气污染。其中规定，厂商的电脑系统或监视器在低电力消耗的状况下，用电小于30瓦，即可获得EPA能源之星标志。打印机则依打印速度而有不同的规范。请参考下表。表一 (490114B1.PCX)EPA承诺鼓励使用者购买巾有能源之星标章之产品；对于合作厂商在保护环境所作之公工服务给予表扬；与美国联邦政府机构合作，促其购买能源之星产品。电脑配件（如芯片、附加卡、储存设备、软件等）之后产厂商可参加能源之星配件及软件联盟（Ally）计划，内容要点大致与前述相同。

·能源之星申请程序：欲参加EPA能源之星计划的厂商，首先必须生产符合EPA规范之能源节省相关产品，自行或委托测试合格后，向EPA索取Computer/Monitor Agreement，打印机厂商索取Printer Agreement，软件、配件及售后装置厂商索取Ally－Agreement。以上文件索取方法，皆可经由传真方式，附上公司名称、地址及产品简介，EPA处理后将以邮寄方式寄出契约书、厂商签字后再寄回EPA、EPA收到厂商签字之后的契约书，经签字处理后，会连同契约影印本连同能源之星标章资讯（磁盘片、幻灯片及单色照相底片）让厂商自行制作粘贴标志，教志厂商如何贴用标章及印刷宣传。

VESA联盟（Video Electronics Standards Association）主要的目的是制定Vedio及Computer Graphics之相关标准，目前已有180余个会员申请加入其组织。由于显示器之电源消耗在桌上型电脑系统中占极显著的比例，所以希望降低显示器之电源消耗，将有助于减缓电力需求之增长。若想要让显示器之电源管理技术被广泛采用，则必须将显示器及其控制器之接口标准化，目前VESA联盟正针对此需求，提案定义显示器以进入这些状态之方法。DPMS（Display Power Management Signaling）正是主系统和其显示器传输信号的一种方法，其有四种不同的电源管理状态，并对各种状态之电源消耗作出规定。

（The Swedish Confederation of Professional Employees），而NUTEK则是其针对桌上型电脑、键盘及监视器之电力节省所作之规范。规定使用者在5～60分仲内未触及键盘、滑鼠时，设备必须自动进入suspend或off状态，最低电源消耗在4W以下，设备必须在键盘及滑鼠被触动时，或外部讯息传入时，自动恢复到on状态。重新启动的时间应与一般开机时间近似，在使用中任何未被储存的资料，应自动被储存。

禁用CFC及三氯乙烷（1）蒙特利尔议定书

1987年9月在加拿大蒙特利尔召开国际臭氧层保护会议，会议中通过蒙特利尔议定书，明确具体管制对象与各项措施，其主要目的在于保护臭氧层。议定书是根据维也纳协议的共识所制定的，已认可之国家超过11国，且这些国家在1986年的CFE叫消费量，达全世界总消费量的三分之二。因符合认可规定，帮蒙特利尔议定书于1989年1月1日起正式生效。而后管制规定条文又历经四次缔约国会议的增补修订，目前丹玫麦哥本哈根修正案为最新版本，预计于1994年1月1日起生效。

（2）标签法规

美国1990年11月15日实施“大气净化法”，其中的Section 611之规定即是“标签法规”。其主要规定是：对本法所管制的臭氧层破物质，在运输、储藏时所用的容器，含有该物的制品或制程、曾经使用过引臭氧层破博物质之产品，其外部必须巾有消费者可判读的警告标志，否则不得跨州通商

包装废弃物回收再生处理（1）德国绿点标志：德国联邦政府于1991年6月12日颁布德国包装材料法令，其主旨为减少包装壮圾，德国包装材料法令适用于所有在德国市场上流通的商品之包装。该法令的三项基本要求是：包装材料必须使用有利于环保之材料，商品包装所用之材料有利于环境，有利于其再利用或再生：严格限制商品包装之体积和重量不应超过保护和销售商品之实际需要：商品包装能够重复使用。若不能重复使用，则应进行再利用或再生处理。

该法令将包装材料分为三类，对业者具体要求如下：·运输包装包括外包装纸箱、缓冲材料、木材等，制造者和行销商必须接受下游业者退还之包装材料，并于公共垃圾处理系统之外进行再利用或再生处理。二次包装包括促销用的展示包装、多重包装等，行销商在将商品出售给消费者，必须于化共垃圾处理系统之外进行再利用或再生处理。销售包装包括彩盒及其内户含塑胶袋发泡材料等。行销商必须接受消费者还之包装材料，并于公共垃圾处理系统之外进行再利用或再生处理。业者可建立从消费者住处收集包装材料的回收系统，参加该类回系统的制造者和行销商不在上述规定管理辖之列。

（2）DSD公司及绿点标志：为解决销售包售包装的加收问题，德国零售业者、包装材料业者、联及地方政府，联合于1991年6月成立DSD公司，旨在全德范围内建立一套包装材料的回收和分类系统。业者向DSD公司申请绿点标志的使用许可，印有绿点标志的包装材料在使用后，将由DSD公司负责回收、分类、运送至再工厂处理。

电子废弃物之回收再利用根据德联邦环境部报告，德国目前每年可生产1000亿个包装废弃物及80万砘的资讯电子产品垃圾，且预计未来十年来将以10%的比例增加。对于堆积如山的资讯电子废弃物，德国联邦政府表示，资讯电子产品的制造商及贸易商应对此负责任，应负责将这些淘汰的机器回收（不管是自己回收或是经由第三者来执行）。德国电子信息产品回收处理法令预定自1994年1月1日正式生效。随着环保和节能总意识的日趋强烈，绿色计算机将越来越受到人们的欢迎，因此，世界各国都十分重视推行“绿色计算机”运动，对绿色计算机的相关规范的制订、宣贯以及有关产品的检验都十分热情。像我国台湾已成立了绿色电脑推广协会，除积极推动发展绿色计算机外，还推广宣传绿色电脑的有关国际标准，建立检验认证机构。我们也应赶上时代要求，把绿色计算机运动推向各个行业。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所