電力最適化とは何ですか？

電源最適化とは、サイズ、パフォーマンス、熱散逸などのパラメーターのバランスをとることにより、統合回路などのデジタルデバイスによって消費される電力を減らす試みです。多くのポータブル電子デバイスには、低消費電力を備えた高処理能力が必要であるため、電子コンポーネント設計の非常に重要な領域です。コンポーネントは複雑な機能を実行する必要がありますが、非常に小さな表面積に詰め込まれているのは、できるだけ少ない熱とノイズを生成します。デジタルデザインの集中的に研究された領域である電力最適化は、多くのデバイスの商業的成功に不可欠です。

電子設計の電力を最適化するというアイデアは、1980年代後半にポータブルデバイスを広く使用して注目を集め始めました。環境と経済の両方の理由で、バッテリー寿命、暖房効果、および冷却要件が非常に重要になりました。ますます複雑なコンポーネントをより小さなチップサイズに取り付けることが、より小さなデバイスの生産を確保するために不可欠になりましたより多くの機能。ただし、非常に多くのコンポーネントを含めることで発生する熱が大きな問題になりました。デバイスのパフォーマンスや信頼性などの要因も熱の影響を受けます。

チップをスケーリングし、ダイサイズを縮小し、許容できる温度レベルでピーク性能を持つには、電力最適化の方法論への投資時間が必要です。数百万のコンポーネントが含まれているため、統合回路のような既存のチップでは、手動で最適化する電力が不可能になります。通常、設計者は、ほとんどが推測、建築、プログラムの廃棄物である無駄なエネルギーを制限することにより、電力最適化を達成します。これらのすべての方法は、回路設計のレベルから実行とアプリケーションへのエネルギーの浪費を減らしようとします。

プログラムの廃棄物は、ハイエンドマイクロプロセッサが必要ないコマンドを実行するときに発生します。これらのコマンドを実行しても、メモリとレジスの内容は変更されませんター。プログラムの廃棄物を排除するということは、死んだ指示の実行を減らし、サイレントストアを取り除くことを意味します。プロセッサが未解決の支店を超えて指示を取得して実行すると、推測の廃棄物が発生します。建築廃棄物は、キャッシュ、枝の予測因子、命令キューなどの構造が大きすぎるか小さすぎる場合に発生します。

主に大量に保持するように設計された建築構造は、通常、フル容量には使用されません。逆に、それらを小さくすることで、紛争の誤りにより消費電力が増加します。電力最適化の成功には、電力がほとんどないコンポーネントを選択することにより、システムレベルのアプローチを使用する必要があります。これらのタイプのコンポーネントのすべての可能な組み合わせは、設計フェーズで調査できます。回路内で必要なスイッチングアクティビティの量を減らすと、消費電力が少なくなります。

電力最適化に使用される他のアプローチには、時計ゲーティング、睡眠モード、およびより良いロジック設計が含まれます。再タイミング、パスバランス、および状態エンコーディングは、消費電力を制限できる他のロジックメソッドです。一部のマイクロプロセッサデザイナーは、特別な形式を使用して、電力節約制御機能を挿入するファイルをコードします。