Qu'est-ce que l'optimisation de la puissance?

L'optimisation de la puissance est la tentative de réduire la puissance consommée par les appareils numériques tels que les circuits intégrés en équilibrant des paramètres tels que la taille, les performances et la dissipation de chaleur.Il s'agit d'un domaine très critique de conception de composants électroniques car de nombreux dispositifs électroniques portables nécessitent une capacité de traitement élevée avec une faible consommation d'énergie.Les composants doivent remplir des fonctions complexes tout en génèrent le moins de chaleur et de bruit possible, tous emballés sur une très petite surface.Un domaine de conception numérique recherché intensivement, l'optimisation de l'énergie est vitale pour le succès commercial de nombreux appareils.

L'idée d'optimiser la puissance dans la conception électronique a commencé à attirer l'attention à la fin des années 1980 avec l'utilisation généralisée des appareils portables.La durée de vie de la batterie, les effets de chauffage et les exigences de refroidissement sont devenues très importantes pour des raisons environnementales et économiques.L'ajustement des composants de plus en plus complexes sur des tailles de puces plus petites est devenue vitale pour garantir la production d'appareils plus petits avec plus de fonctionnalités.La chaleur générée par l'inclusion de tant de composants, cependant, est devenue un problème majeur.Des facteurs tels que les performances et la fiabilité de l'appareil sont également affectés par la chaleur.

Pour évoluer les puces, réduire la taille de la matrice et avoir toujours des performances de pointe à des niveaux de température acceptables nécessite d'investir du temps dans des méthodologies d'optimisation de l'énergie.L'optimisation manuelle de l'alimentation devient impossible avec les puces existantes comme les circuits intégrés car ils contiennent des millions de composants.En règle générale, les concepteurs accomplissent l'optimisation de l'énergie en limitant l'énergie gaspillée, qui est principalement de la spéculation, de l'architecture et des déchets de programme.Toutes ces méthodes tentent de réduire le gaspillage d'énergie du niveau de conception du circuit à l'exécution et à l'application.

Les déchets de programme se produisent lorsqu'un microprocesseur haut de gamme exécute des commandes qui ne sont pas nécessaires.L'exécution de ces commandes ne modifie pas le contenu de la mémoire et des registres.L'élimination des déchets du programme signifie réduire l'exécution des instructions mortes et se débarrasser des magasins silencieux.Les déchets de spéculation se produisent lorsque le processeur récupère et exécute des instructions au-delà des branches non résolues.Les déchets architecturaux se produisent lorsque des structures comme les caches, les prédicteurs de branche et les files d'attente d'instructions sont trop grandes ou trop petites.

principalement conçues pour contenir de grandes quantités, les structures architecturales sont généralement utilisées à leur pleine capacité.À l'inverse, les rendre plus petits augmente également la consommation d'énergie en raison de plus de fausse spécification.Une optimisation de puissance réussie nécessite d'utiliser une approche au niveau du système en sélectionnant des composants qui consomment très peu de puissance.Toutes les combinaisons possibles de ces types de composants peuvent être explorées dans la phase de conception.La réduction de la quantité d'activité de commutation nécessaire en circuit garantit également moins de consommation d'énergie.

Certaines des autres approches utilisées pour l'optimisation de la puissance comprennent la déclenchement d'horloge, les modes de sommeil et une meilleure conception logique.Le réticulation, l'équilibrage de chemin et le codage d'état sont d'autres méthodes logiques qui peuvent limiter la consommation d'énergie.Certains concepteurs de microprocesseurs utilisent également des formats spéciaux pour coder les fichiers de conception qui insérent les fonctionnalités de contrôle de sauvetage d'énergie.