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Wie OS X Mavericks den Akku schont

05.07.2013 | 10:06 Uhr |

Als Apple 2010 das iPad enthüllte, fiel sofort die beeindruckende Batterielebensdauer auf. Mittlerweile spendiert Apple auch mobilen Macs längere Laufzeiten - Mavericks geht dabei noch einige Schritte weiter.

Im neuen Macbook Air ist der Akku etwas größer ausgefallen und der Haswell-Prozessor gewährleistet höhere Energieeffizienz - doch verspricht OS X Mavericks auch für alle anderen Macs einen geringeren Stromverbrauch - und Mobilrechnern längere Laufzeiten.

Das Zusammenspiel von Hardware und Software

Die Batterielebensdauer innerhalb eines Laptops lässt sich verbessern, indem man die Kapazität erhöht und den elektrischen Verbrauch senkt. Apple hat genau an diesen beiden Zielen gearbeitet. Die Einführung des Unibody-Gehäuses beispielsweise ermöglichte es dem Unternehmen, seine Laptops mit einer maßgeschneiderten Batterie auszustatten, die eine langlebigere Kapazität auf kleinstem Raum bietet. Zudem verbaute Apple Technologien wie etwas Solid-State-Drives (SSD) und Intels neuste CPU, um der Hardware eine Energie-Diät zu verpassen.

Das neue Macbooik Air weist – wie auch Apples andere Unibody-Macbook – individuell geformte Batterien auf. Das ermöglicht die ökonomische Nutzung des ohnehin schon knappen Platzes.
Vergrößern Das neue Macbooik Air weist – wie auch Apples andere Unibody-Macbook – individuell geformte Batterien auf. Das ermöglicht die ökonomische Nutzung des ohnehin schon knappen Platzes.
© iFixit

Hardware-Verbesserungen setzten allerdings maßgebliche Veränderungen voraus. Apple könnte zwar problemlos die Batterielebensdauer des Macbook Air verbessern, indem es den Akku vergrößerte, doch diese Entscheidung würde sowohl mit dem Design-bewussten Unternehmen als auch mit seinen Kunden im Widerstreit stehen.

Wie App Nap in Mavericks Energie spart

Ergänzend zur unentwegten Hardware-Verbesserungen hat Apple nun vermehrt in die Software-Komponente seiner Produkte investiert. Mavericks verfügt nun über einige interessante Technologien, die auf eine erhöhte Batterielebensdauer und einen geringeren Strombedarf abzielen. Darunter befindet sich beispielsweise App Nap. Diese Neuerung soll dafür sorgen, dass aktuell nicht verwendete Apps weniger Ressourcen als aktive Apps zur Verfügung gestellt bekommen und somit weniger Strom verbraucht wird.

Auf der WWDC stellte Apples Software-Chef Craig Federighi auch die neuen Energiespar-Optionen von Mavericks vor.
Vergrößern Auf der WWDC stellte Apples Software-Chef Craig Federighi auch die neuen Energiespar-Optionen von Mavericks vor.

Dies geschieht, sobald das Fenster einer App unsichtbar ist und keine Audio-Wiedergabe stattfindet. Daraufhin erfolgen drei Dinge: Da die Priorität der App heruntergestuft wird, verringert sich auch die Anzahl an aktiven Ausführungen, die die CPU zur Verfügung stellt. Zudem drosselt der „Nap Mode“ (zu Deutsch: Schläfchenmodus) die Fähigkeit, Hardware-Komponenten wie Festplatten anzusprechen. Dies wiederum begrenzt den Energiebedarf, der von Ein- und Ausgabearbeitsabläufen verursacht wird. Zuletzt aktiviert die Zeitschaltuhr Apps deutlich seltener, so dass Anwendungen erst nach längeren Zeitintervallen aktiv werden. Gleichzeitig ist Mavericks in der Lage, aktiven Apps mehr Ressourcen zu zuteilen, was nicht zuletzt deren Reaktion und Performance erhöht.

Nicht alle Apps sind jedoch in der Lage unter derartigen Konditionen zu arbeiten. Es wäre beispielsweise absurd, den Quicktime-Player im Vordergrund laufen lassen zu müssen, während dieser er ein Video enkodiert, nur um vorzubeugen, dass die App in den Sparmodus versetzt wird. Aus diesem Grund erlaubt es Mavericks bestimmten Programmen, sich bei Bedarf aus dem Nap Mode auszuklinken.

Komprimierter Arbeitsspeicher - effektiver als Swap

Arbeitsspeicher (RAM) ist stets eine wertvolle Quelle. Da Anwendung jede Menge schnellen Arbeitsspeicher benötigen, um eine optimale Performance zu gewährleisten, ist es ausschlaggebend, dass reichlich RAM zur Verfügung steht. Genau genommen ist der Arbeitsspeicher so wichtig, dass die meisten Betriebssysteme diesen bei Bedarf auf die Festplatte auslagern. Dieser virtuelle Arbeitsspeicher - Swap - garantiert eine nahezu unbegrenzte Versorgung an Speicherplatz – allerdings auf Kosten erhöhter Festplattenaktivität und verringerter Leistung.

Mavericks erweitert nun das Prinzip des virtuellen Arbeitsspeichers, indem es auf die neue Technologie Compressed Memory (zu Deutsch: komprimierter Speicher) setzt. Wie der Name suggeriert, komprimiert diese Technologie den Anteil des Arbeitsspeichers, der von Apps nicht aktiv verwendet wird, und teilt dem System somit mehr freien Speicherplatz zu. Da der dabei verwendete Algorithmus äußerst effektiv arbeitet, ist dieser Vorgang nicht nur merklich schneller als das traditionelle Auslagern des Speichers auf die Festplatte, diese wird auch deutlich seltener angesprochen. Dies spart wiederum Strom, da die Festplatte nicht ständig in Bewegung ist.

Koordinierte Timer

Apples dritte Stromspar-Technologie basiert auf der Tatsache, dass nahezu alle Apps Aufgaben planen, die innerhalb bestimmter Zeitintervalle im Hintergrund stattfinden. Dabei wird ein Timer verwendet. Da Apps ihre Arbeitsabläufe allerdings nicht gegenseitig abstimmen können, aktiviert der Timer diese oftmals unkoordiniert und zwingt somit beispielsweise die CPU den Stromsparmodus zu verlassen, ein paar Codes auszuführen und wieder zurück in den Ruhezustand zu kehren.

Timer-Coalescing sorgt dafür, dass die Idle-Zyklen von laufenden Anwendungen synchronisiert werden. So spart die CPU und damit der gesamte Mac Energie.
Vergrößern Timer-Coalescing sorgt dafür, dass die Idle-Zyklen von laufenden Anwendungen synchronisiert werden. So spart die CPU und damit der gesamte Mac Energie.

Auf batteriebetriebenen Computern führt die Time-Coalescing-Funktion (zu Deutsch: Zeitverschmelzungsfunktion) unter Mavericks Timer, die hintereinander geschaltet sind, gleichzeitig aus. Dadurch wird das System weniger häufig gezwungen den Stromsparmodus zu verlassen und in diesen wieder zurück zu kehren. Gleichzeitig verbringt das System mehr Zeit im Idle-Mode (zu Deutsch: Ruhemodus), ein Zustand in dem der Energiebedarf am geringsten ist. Da Apple mit der Ungenauigkeit von Timern vertraut ist und dies immer wieder den Entwicklern kommuniziert hat, ist davon auszugehen, dass die Time-Coalescing-Funktion in ihrer finalen Version ohne weitere Code-Optimierungen seitens der Entwickler funktionieren sollte.

Auch Safari spart Energie

Neben den Verbesserungen unter Mavericks verfügt auch Safari 7 über einen neuen Energiesparmodus, der Plug-ins so lange abgeschaltet lässt, bis dass Nutzer sie benötigt. Öffnen Sie beispielsweise eine Webseite, in der ein oder mehrere Flash-Videos eingebettet sind, spielt der Browser diese nicht sofort ab, sondern bietet zunächst eine statische Vorschau. Erst wenn Sie auf die Vorschau klicken, aktiviert der Browser die entsprechenden Plug-ins.

Die Wiedergabefunktion von Medien-Inhalten erhält ebenfalls ein paar Verbesserungen. Gemäß Apple wird iTunes mehr Nutzen aus der Hardware-Beschleunigung der Mac-GPU ziehen und somit den Energiebedarf zum Abspielen von Filmen oder Musik um 35 Prozent verringern.

Nicht nur Mavericks selbst hat erweiterte Funktionen zum Enrgiesparen erhalten. Auch Safari wurde dahingehend optimiert. Oben rechts gut zu sehen: Die Energieverwaltung zeigt jetzt auch besonders energiehungrige Apps – beispielsweise eine aktive Spotlightindizierung.
Vergrößern Nicht nur Mavericks selbst hat erweiterte Funktionen zum Enrgiesparen erhalten. Auch Safari wurde dahingehend optimiert. Oben rechts gut zu sehen: Die Energieverwaltung zeigt jetzt auch besonders energiehungrige Apps – beispielsweise eine aktive Spotlightindizierung.

Des Weiteren wird Mavericks in der Lage sein mehr Vorteile der Haswell-Prozessoren-Unterstützung zu nutzen und somit die Taktfrequenz individueller Kerne zu erhöhen. Dies sorgt dafür, dass jeder Prozessorkern voll ausgenutzt wird, bevor ein neuer Energiesauger hinzugezogen wird.

Fazit: Apple in Top-Form

Apple hat sein neuestes Betriebssystem OS X Mavericks so konzipiert, dass es den letzten Tropfen Energie aus der Batterieleistung herausquetscht. Viele seiner Stromspartechnologien hat das Unternehmen jedoch von bereits existierenden Technologien übernommen – Microsoft Windows beispielsweise unterstützt schon seit längerem die Time-Coalescing-Funktion. Langfristig ist davon auszugehen, dass die meisten Nutzer eine deutliche Verbesserung hinsichtlich der Batterielaufzeit bei immer schlanker werdender Hardware feststellen werden, ohne dabei wissen zu müssen, was unter Haube stattfindet – genau die Erfahrungen, die Nutzer erwarten und an Macs lieben. Zudem ist davon auszugehen, dass auch Software-Dritthersteller ihre Produkte künftig energieeffizienter programmieren werden.

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