Was ist Leistungsoptimierung?

Die Leistungsoptimierung ist der Versuch, die Leistung digitaler Geräte wie integrierte Schaltkreise zu verringern, indem Parameter wie Größe, Leistung und Wärmeableitung ausgeglichen werden.Es ist ein sehr kritischer Bereich für das Design der elektronischen Komponenten, da viele tragbare elektronische Geräte eine hohe Verarbeitungskapazität mit geringem Stromverbrauch erfordern.Die Komponenten müssen komplexe Funktionen ausführen, aber so wenig Wärme und Geräusch wie möglich erzeugen und auf eine sehr winzige Oberfläche gepackt werden.Die Leistungsoptimierung ist ein intensiv erforschter Bereich des digitalen Designs und ist für den kommerziellen Erfolg vieler Geräte von entscheidender Bedeutung.

Die Idee, die Leistung im elektronischen Design zu optimieren, begann Ende der 1980er Jahre mit der weit verbreiteten Verwendung tragbarer Geräte aufmerksam zu werden.Batterielebensdauer, Heizungseffekte und Kühlanforderungen wurden sowohl aus ökologischen als auch aus wirtschaftlichen Gründen sehr wichtig.Das Anbringen immer komplexerer Komponenten an kleinere Chipgrößen wurde von entscheidender Bedeutung, um die Produktion kleinerer Geräte mit mehr Funktionen sicherzustellen.Die Wärme, die durch die Einbeziehung so vieler Komponenten erzeugt wurde, wurde jedoch zu einem wichtigen Problem.Faktoren wie Geräteleistung und Zuverlässigkeit werden ebenfalls durch Wärme beeinflusst.

Um Chips zu skalieren, die Größe zu verringern und dennoch eine Spitzenleistung bei akzeptablen Temperaturniveaus zu haben, muss die Zeit in der Stromversorgung in die Stromversorgung investieren.Mit vorhandenen Chips wie integrierten Schaltungen wird manuell optimiert, da sie Millionen von Komponenten enthalten.Typischerweise erreichen Designer die Stromversorgung, indem sie verschwendete Energie begrenzt, was hauptsächlich Spekulation, Architektur und Programmabfälle darstellt.Alle diese Methoden versuchen, die Energieverschwendung von der Ebene des Schaltungsdesigns auf Ausführung und Anwendung zu reduzieren.Die Ausführung dieser Befehle ändert nicht den Inhalt des Speichers und der Register.Das Eliminieren von Programmabfällen bedeutet, die Ausführung toter Anweisungen zu verringern und stille Geschäfte loszuwerden.Spekulationsabfälle treten auf, wenn der Prozessor Anweisungen abreißt und ausführt, die über ungelöste Zweige hinausgehen.Architektonische Abfälle treten auf, wenn Strukturen wie Caches, Zweigprädiktoren und Anleitungswarteschlangen zu groß oder zu klein sind.Umgekehrt erhöht das kleinere Erhöhung des Stromverbrauchs auch aufgrund von fehlender Fehlschriften.Eine erfolgreiche Leistungsoptimierung erfordert die Verwendung eines Systemebene -Ansatzes, indem Komponenten ausgewählt werden, die nur sehr wenig Strom verbrauchen.Alle möglichen Kombinationen dieser Art von Komponenten können in der Entwurfsphase untersucht werden.Durch die Reduzierung der erforderlichen Umschaltaktivität wird auch weniger Stromverbrauch gewährleistet.

Einige der anderen für die Leistungsoptimierung verwendeten Ansätze umfassen Takt-Gating, Schlafmodi und besseres Logikdesign.Retiming, Pfadausgleich und Zustandscodierung sind andere Logikmethoden, die den Stromverbrauch begrenzen können.Einige Mikroprozessor-Designer verwenden auch spezielle Formate, um Dateien zu codieren, die Stromspar-Steuerungsfunktionen einfügen.