¿Qué es la optimización de potencia?
La optimización de potencia es el intento de reducir la potencia consumida por dispositivos digitales, como circuitos integrados al equilibrar los parámetros como el tamaño, el rendimiento y la disipación de calor. Es un área muy crítica de diseño de componentes electrónicos porque muchos dispositivos electrónicos portátiles requieren una alta capacidad de procesamiento con bajo consumo de energía. Los componentes deben realizar funciones complejas, pero generan el menor calor y el ruido posible, todos empaquetados en una superficie muy pequeña. Un área intensamente investigada de diseño digital, la optimización de potencia es vital para el éxito comercial de muchos dispositivos.
La idea de optimizar la potencia en el diseño electrónico comenzó a llamar la atención a fines de la década de 1980 con el uso generalizado de dispositivos portátiles. La duración de la batería, los efectos de calefacción y los requisitos de enfriamiento se volvieron muy importantes por razones ambientales y económicas. El ajuste de componentes cada vez más complejos en tamaños de chips más pequeños se volvió vital para garantizar la producción de dispositivos más pequeños conMás funcionalidad. Sin embargo, el calor generado al incluir tantos componentes se convirtió en un problema importante. Factores como el rendimiento del dispositivo y la confiabilidad también se ven afectados por el calor.
Para escalar chips, reducir el tamaño de la matriz y aún tener un rendimiento máximo a niveles de temperatura aceptables requiere tiempo de inversión en metodologías de optimización de potencia. La optimización manual de la potencia se vuelve imposible con chips existentes como circuitos integrados porque contienen millones de componentes. Por lo general, los diseñadores logran la optimización de energía al limitar la energía desperdiciada, que es principalmente especulación, arquitectura y desechos del programa. Todos estos métodos intentan reducir el desperdicio de energía desde el nivel de diseño de circuito hasta la ejecución y la aplicación.
.Los desechos del programa ocurren cuando un microprocesador de alta gama ejecuta comandos que no son necesarios. Ejecutar estos comandos no cambia el contenido de la memoria y registers. Eliminar el desperdicio del programa significa reducir la ejecución de instrucciones muertas y deshacerse de las tiendas silenciosas. Los residuos de especulación ocurren cuando el procesador obtiene y ejecuta instrucciones más allá de las ramas no resueltas. Los desechos arquitectónicos ocurren cuando estructuras como cachés, predictores de ramas y colas de instrucciones son demasiado grandes o demasiado pequeñas.
Diseñado principalmente para contener grandes cantidades, las estructuras arquitectónicas generalmente no se usan a su plena capacidad. Por el contrario, hacerlos más pequeños también aumenta el consumo de energía debido a una mayor especulación errónea. La optimización de potencia exitosa requiere utilizar un enfoque de nivel de sistema seleccionando componentes que consumen muy poca potencia. Todas las combinaciones posibles de estos tipos de componentes se pueden explorar en la fase de diseño. Reducir la cantidad de actividad de conmutación necesaria en el circuito también garantiza menos consumo de energía.
Algunos de los otros enfoques utilizados para la optimización de potencia incluyen activación del reloj, modos de sueño y un mejor diseño lógico. ReEl tiempo, el equilibrio de ruta y la codificación del estado son otros métodos lógicos que pueden limitar el consumo de energía. Algunos diseñadores de microprocesadores también usan formatos especiales para codificar archivos de diseño que insertan características de control de ahorro de alimentación.