Co to jest optymalizacja energii?

Optymalizacja energii to próba zmniejszenia energii zużywanej przez urządzenia cyfrowe, takie jak obwody zintegrowane, poprzez równoważenie parametrów, takich jak rozmiar, wydajność i rozpraszanie ciepła.Jest to bardzo krytyczny obszar projektowania komponentów elektronicznych, ponieważ wiele przenośnych urządzeń elektronicznych wymaga wysokiej pojemności przetwarzania przy niskim zużyciu energii.Komponenty muszą wykonywać złożone funkcje, ale generują jak najmniejsze ciepło i hałas, wszystkie zapakowane w bardzo niewielką powierzchnię.Intensywnie zbadany obszar projektowania cyfrowego, optymalizacja energii ma zasadnicze znaczenie dla komercyjnego sukcesu wielu urządzeń.

Pomysł optymalizacji energii w projektowaniu elektronicznym zaczął zwrócić uwagę pod koniec lat 80. XX wieku przy powszechnym użyciu urządzeń przenośnych.Żywotność baterii, efekty ogrzewania i wymagania dotyczące chłodzenia stały się bardzo ważne zarówno z powodów środowiskowych, jak i ekonomicznych.Dopasowanie coraz bardziej złożonych komponentów na mniejszych rozmiarach wiórów stało się niezbędne, aby zapewnić produkcję mniejszych urządzeń o większej funkcjonalności.Jednak ciepło wygenerowane przez tak wiele komponentów stało się głównym problemem.Na czynniki takie jak wydajność i niezawodność urządzenia wpływa również ciepło.

W celu skalowania układów, zmniejszenia wielkości matki i nadal mają szczytową wydajność przy dopuszczalnych poziomach temperatury wymaga inwestowania czasu w metodologie optymalizacji mocy.Ręczna optymalizacja mocy staje się niemożliwa w przypadku istniejących układów, takich jak obwody zintegrowane, ponieważ zawierają miliony komponentów.Zazwyczaj projektanci dokonują optymalizacji energii, ograniczając zmarnowaną energię, która jest głównie spekulacjami, odpadami architektonicznymi i programowymi.Wszystkie te metody próbują zmniejszyć marnotrawstwo energii od poziomu projektowania obwodu do wykonania i zastosowania.

odpady programowe występują, gdy wysokiej klasy mikroprocesor wykonuje polecenia, które nie są konieczne.Wykonanie tych poleceń nie zmienia zawartości pamięci i rejestrów.Eliminacja odpadów programowych oznacza zmniejszenie wykonywania martwych instrukcji i pozbycie się cichych sklepów.Spekulacyjne odpady mają miejsce, gdy procesor pobiera i wykonuje instrukcje poza nierozwiązanymi gałęziami.Odpady architektoniczne zdarzają się, gdy struktury takie jak konstrukcje, predyktory gałęzi i kolejki instruktażowe są zbyt duże lub zbyt małe.

W większości zaprojektowane do posiadania dużych ilości, struktury architektoniczne zwykle nie są używane z pełną pojemnością.I odwrotnie, zmniejszenie ich zwiększają również zużycie energii z powodu większej błędu.Udana optymalizacja energii wymaga zastosowania podejścia na poziomie systemu poprzez wybór komponentów, które zużywają bardzo niewielką moc.Wszystkie możliwe kombinacje tego rodzaju komponentów można zbadać w fazie projektowej.Zmniejszenie ilości aktywności przełączania potrzebnego obwodu zapewnia również mniejsze zużycie energii.

Niektóre inne podejścia zastosowane do optymalizacji energii obejmują bramkowanie zegarów, tryby snu i lepszy projekt logiki.Enmowanie, równoważenie ścieżki i kodowanie stanu to inne metody logiczne, które mogą ograniczyć zużycie energii.Niektórzy projektanci mikroprocesorów używają również specjalnych formatów do kodowania plików, które wstawiają funkcje sterowania oszczędzającym energię.