Was ist Leistungsoptimierung?

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 für den kommerziellen Erfolg vieler Geräte von entscheidender Bedeutung. Batterielebensdauer, Heizungseffekte und Kühlanforderungen wurden sowohl aus ökologischen als auch aus wirtschaftlichen Gründen sehr wichtig. Die Anpassung an immer komplexerer Komponenten an kleinere Chipgrößen wurde von entscheidender Bedeutung, um die Produktion kleinerer Geräte mitMehr Funktionalität. 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 auf akzeptablen Temperaturniveaus zu haben, erfordert die Investitionszeit in die Leistungsoptimierungsmethoden. Mit vorhandenen Chips wie integrierten Schaltkreisen 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.

Programmabfälle treten auf, wenn ein High-End-Mikroprozessor Befehle ausführt, die nicht erforderlich sind. Das Ausführen dieser Befehle ändert den Inhalt des Speichers und des Regis nichtpreis. Das Eliminieren von Programmabfällen bedeutet, die Ausführung toter Anweisungen zu verringern und stille Geschäfte loszuwerden. Spekulationsabfälle treten auf, wenn der Prozessor Anweisungen abruft und ausführt, die über ungelöste Zweige hinausgehen. Architekturabfälle treten auf, wenn Strukturen wie Caches, Zweigprädiktoren und Anleitungswarteschlangen zu groß oder zu klein sind.

hauptsächlich für große Mengen ausgelegt und Architekturstrukturen werden normalerweise nicht an ihre volle Kapazität gewöhnt. Umgekehrt erhöht das kleinere Erhöhung des Stromverbrauchs auch aufgrund von fehlerhafter Fehlschriften auch den Stromverbrauch. 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. Reduzieren Sie die Menge an Umschaltaktivität, die benötigt wird, sorgt für einen weniger Stromverbrauch.

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 Leistungssparkontrollfunktionen einfügen.