Vad är kraftoptimering?

Kraftoptimering är försöket att minska kraften som konsumeras av digitala enheter som integrerade kretsar genom att balansera parametrar som storlek, prestanda och värmeavledning.Det är ett mycket kritiskt område med elektronisk komponentdesign eftersom många bärbara elektroniska enheter kräver hög bearbetningskapacitet med låg effektförbrukning.Komponenterna måste utföra komplexa funktioner men genererar så lite värme och brus som möjligt, alla packade på en mycket liten ytarea.Ett intensivt undersökt område med digital design, kraftoptimering är avgörande för den kommersiella framgången för många enheter.

Idén att optimera kraften i elektronisk design började få uppmärksamhet i slutet av 1980 -talet med den utbredda användningen av bärbara enheter.Batteriets livslängd, värmeeffekter och kylningskrav blev mycket viktiga av både miljö- och ekonomiska skäl.Att montera allt mer komplexa komponenter på mindre spånstorlekar blev avgörande för att säkerställa produktion av mindre enheter med mer funktionalitet.Värmen som genererades genom att inkludera så många komponenter blev dock en viktig fråga.Faktorer som enhetens prestanda och tillförlitlighet påverkas också av värme.

För att skala chips, minska formstorleken och har fortfarande toppprestanda vid acceptabla temperaturnivåer kräver investeringstid i kraftoptimeringsmetoder.Manuellt optimering av kraft blir omöjlig med befintliga chips som integrerade kretsar eftersom de innehåller miljoner komponenter.Vanligtvis åstadkommer designers kraftoptimering genom att begränsa bortkastad energi, vilket mestadels är spekulation, arkitektoniskt och programavfall.Alla dessa metoder försöker minska energiavfallet från nivån på kretskonstruktion till körning och tillämpning.

Programavfall inträffar när en avancerad mikroprocessor kör kommandon som inte är nödvändiga.Att utföra dessa kommandon ändrar inte innehållet i minnet och register.Att eliminera programavfall innebär att minska genomförandet av döda instruktioner och bli av med tysta butiker.Spekulationsavfall inträffar när processorn hämtar och kör instruktioner utöver olösta grenar.Arkitektoniskt avfall inträffar när strukturer som cachar, grenprediktorer och instruktionsköer är för stora eller för små.

För det mesta utformade för att hålla stora mängder, arkitektoniska strukturer vanligtvis inte används till deras fulla kapacitet.Omvänt ökar dem också mindre kraftförbrukning på grund av mer missspekulation.Framgångsrik effektoptimering kräver att man använder en systemnivåmetod genom att välja komponenter som konsumerar mycket liten effekt.Alla möjliga kombinationer av dessa typer av komponenter kan utforskas i designfasen.Att minska mängden växlingsaktivitet som behövs i krets säkerställer också mindre strömförbrukning.

Några av de andra metoderna som används för kraftoptimering inkluderar klockgrindning, sömnlägen och bättre logikdesign.Retimering, vägbalansering och tillståndskodning är andra logiska metoder som kan begränsa strömförbrukningen.Vissa mikroprocessordesigners använder också specialformat för att koddesignfiler som infogar kraftbesparande kontrollfunktioner.