Hvad er magtoptimering?

Strømoptimering er forsøget på at reducere den strøm, der forbruges af digitale enheder, såsom integrerede kredsløb ved at afbalancere parametre som størrelse, ydeevne og varmeafledning.Det er et meget kritisk område med elektronisk komponentdesign, fordi mange bærbare elektroniske enheder kræver høj behandlingskapacitet med lavt strømforbrug.Komponenterne skal udføre komplekse funktioner, men genererer endnu lidt varme og støj som muligt, alt sammen pakket på et meget lille overfladeareal.Et intensivt undersøgt område med digitalt design, magtoptimering er afgørende for den kommercielle succes for mange enheder.

Idéen om at optimere strøm i elektronisk design begyndte at få opmærksomhed i slutningen af 1980'erne med den udbredte brug af bærbare enheder.Batterilevetid, opvarmningseffekter og afkølingskrav blev meget vigtige af både miljømæssige og økonomiske grunde.Montering stadig mere komplekse komponenter på mindre chipstørrelser blev afgørende for at sikre produktion af mindre enheder med mere funktionalitet.Varmen, der blev genereret ved at inkludere så mange komponenter, blev imidlertid et stort problem.Faktorer som enhedsydelse og pålidelighed påvirkes også af varme.

At skalere chips, reducere matrisstørrelsen og stadig har spidsydelse ved acceptable temperaturniveauer kræver investeringstid i effektoptimeringsmetoder.Manuelt optimering af strøm bliver umulig med eksisterende chips som integrerede kredsløb, fordi de indeholder millioner af komponenter.Typisk udfører designere strømoptimering ved at begrænse spildt energi, som for det meste er spekulation, arkitektonisk og programaffald.Alle disse metoder forsøger at reducere spild af energi fra niveauet for kredsløbsdesign til udførelse og anvendelse.

Programaffald opstår, når en avanceret mikroprocessor udfører kommandoer, der ikke er nødvendige.Udførelse af disse kommandoer ændrer ikke indholdet af hukommelsen og registre.At fjerne programaffald betyder at reducere udførelsen af døde instruktioner og slippe af med tavse butikker.Der sker spekulation, når processoren henter og udfører instruktioner ud over uopløste grene.Arkitektonisk affald sker, når strukturer som cacher, grenprediktorer og instruktionskøer er for store eller for små.

For det meste designet til at have store mængder, er arkitektoniske strukturer normalt ikke brugt til deres fulde kapacitet.Omvendt øger det også også strømforbruget på grund af mere fejlspeculation.Succesfuld effektoptimering kræver anvendelse af en systemniveau tilgang ved at vælge komponenter, der forbruger meget lidt strøm.Alle mulige kombinationer af disse typer komponenter kan udforskes i designfasen.Reduktion af mængden af skifteaktivitet, der er nødvendig i kredsløb, sikrer også mindre strømforbrug.

Nogle af de andre tilgange, der bruges til effektoptimering, inkluderer urport, søvntilstande og bedre logisk design.Retimering, stiafbalancering og tilstandskodning er andre logiske metoder, der kan begrænse strømforbruget.Nogle mikroprocessordesignere bruger også specielle formater til at kode designfiler, der indsætter strømbesparende kontrolfunktioner.