전력 최적화 란 무엇입니까?

전력 최적화는 크기, 성능 및 열 손실과 같은 매개 변수의 균형을 조정하여 집적 회로와 같은 디지털 장치에서 소비하는 전력을 줄이려는 시도입니다. 많은 휴대용 전자 장치가 낮은 전력 소비로 높은 처리 용량을 요구하기 때문에 전자 부품 설계의 매우 중요한 영역입니다. 구성 요소는 복잡한 기능을 수행해야하지만 가능한 한 적은 열과 소음을 발생시켜야합니다. 집중적으로 연구 된 디지털 디자인 영역 인 전력 최적화는 많은 장치의 상업적 성공에 필수적입니다.

전자 장치의 전력 최적화라는 아이디어는 1980 년대 후반 휴대용 장치의 광범위한 사용으로 주목을 받기 시작했습니다. 배터리 수명, 가열 효과 및 냉각 요구 사항은 환경 적 및 경제적 이유로 매우 중요해졌습니다. 점점 더 복잡한 부품을 더 작은 칩 크기에 장착하는 것이 더 많은 기능을 갖춘 더 작은 장치의 생산을 보장하는 것이 중요해졌습니다. 그러나 많은 구성 요소를 포함하여 발생하는 열이 주요 문제가되었습니다. 장치 성능 및 안정성과 같은 요소도 열의 영향을받습니다.

칩을 스케일링하고 다이 크기를 줄이며 수용 가능한 온도 수준에서 여전히 최고의 성능을 유지하려면 전력 최적화 방법론에 시간을 투자해야합니다. 집적 회로와 같은 기존 칩에는 수백만 개의 구성 요소가 포함되어 있기 때문에 수동으로 전력을 최적화 할 수 없습니다. 일반적으로 설계자는 낭비되는 에너지를 제한하여 전력 최적화를 달성합니다.이 에너지는 대부분 추측, 건축 및 프로그램 낭비입니다. 이러한 모든 방법은 회로 설계 수준에서 실행 및 적용에 이르기까지 에너지 낭비를 줄입니다.

고급 마이크로 프로세서가 필요하지 않은 명령을 실행할 때 프로그램 낭비가 발생합니다. 이 명령을 실행해도 메모리 및 레지스터의 내용은 변경되지 않습니다. 프로그램 낭비를 없애는 것은 죽은 명령의 실행을 줄이고 조용한 상점을 없애는 것을 의미합니다. 프로세서 낭비는 프로세서가 해결되지 않은 분기 이외의 명령을 페치하고 실행할 때 발생합니다. 캐시, 분기 예측기 및 명령 대기열과 같은 구조가 너무 크거나 작을 때 아키텍처 낭비가 발생합니다.

대부분 대량을 수용하도록 설계된 건축 구조는 일반적으로 전체 용량에 사용되지 않습니다. 반대로, 더 작게 만들면 더 많은 잘못된 추측으로 인해 전력 소비가 증가합니다. 성공적인 전력 최적화를 위해서는 전력 소비량이 매우 적은 구성 요소를 선택하여 시스템 수준의 접근 방식을 사용해야합니다. 이러한 유형의 구성 요소의 모든 가능한 조합은 설계 단계에서 탐색 할 수 있습니다. 회로 내에서 필요한 스위칭 활동량을 줄이면 전력 소비도 줄어 듭니다.

전력 최적화에 사용되는 다른 접근 방법 중 일부는 클럭 게이팅, 슬립 모드 및 더 나은 로직 설계를 포함합니다. 리 타이밍, 경로 밸런싱 및 상태 인코딩은 전력 소비를 제한 할 수있는 다른 논리 방법입니다. 일부 마이크로 프로세서 설계자는 또한 특수 형식을 사용하여 절전 제어 기능을 삽입하는 설계 파일을 코딩합니다.