Hva er strømoptimalisering?

Kraftoptimalisering er forsøket på å redusere strømmen som konsumeres av digitale enheter som integrerte kretser ved å balansere parametere som størrelse, ytelse og varmeavledning. Det er et veldig kritisk område med elektronisk komponentdesign fordi mange bærbare elektroniske enheter krever høy prosesseringskapasitet med lavt strømforbruk. Komponentene må utføre komplekse funksjoner, men genererer likevel så lite varme og støy som mulig, alt pakket på et veldig lite overflateareal. Et intensivt undersøkt område med digital design, strømoptimalisering er avgjørende for kommersiell suksess for mange enheter.

Ideen om å optimalisere kraft i elektronisk design begynte å få oppmerksomhet på slutten av 1980 -tallet med den utbredte bruken av bærbare enheter. Batterilevetid, varmeeffekter og kjølekrav ble veldig viktig av både miljømessige og økonomiske årsaker. Passende stadig mer komplekse komponenter på mindre brikkestørrelser ble avgjørende for å sikre at produksjonen av mindre enheter medmer funksjonalitet. Varmen som ble generert ved å inkludere så mange komponenter, ble imidlertid et stort spørsmål. Faktorer som enhetsytelse og pålitelighet påvirkes også av varme.

Å skalere brikker, redusere størrelsen og har fortsatt topp ytelse på akseptable temperaturnivåer krever investeringstid i kraftoptimaliseringsmetodologier. Å optimalisere kraft blir umulig med eksisterende brikker som integrerte kretsløp fordi de inneholder millioner av komponenter. Vanligvis oppnår designere kraftoptimalisering ved å begrense bortkastet energi, som for det meste er spekulasjoner, arkitektonisk og programavfall. Alle disse metodene prøver å redusere energiavfall fra nivået av kretsdesign til utførelse og anvendelse.

Programavfall oppstår når en high-end mikroprosessor utfører kommandoer som ikke er nødvendige. Å utføre disse kommandoene endrer ikke innholdet i minnet og registers. Å eliminere programavfall betyr å redusere utførelsen av døde instruksjoner og bli kvitt stille butikker. Spekulasjonsavfall skjer når prosessoren henter og utfører instruksjoner utover uavklarte grener. Arkitektonisk avfall skjer når strukturer som hurtigbuffer, grenprediktorer og instruksjonskøer er for store eller for små.

For det meste designet for å holde store mengder, er arkitektoniske strukturer vanligvis ikke vant til sin fulle kapasitet. Motsatt, noe som gjør dem mindre øker også strømforbruket på grunn av mer feilbesetning. Vellykket strømoptimalisering krever bruk av en systemnivå -tilnærming ved å velge komponenter som bruker veldig lite kraft. Alle mulige kombinasjoner av denne typen komponenter kan utforskes i designfasen. Å redusere mengden koblingsaktivitet som trengs i kretsen sikrer også mindre strømforbruk.

Noen av de andre tilnærmingene som brukes til strømoptimalisering inkluderer klokkegård, søvnmodus og bedre logikkdesign. ReTidspunkt, banebalansering og tilstandskoding er andre logiske metoder som kan begrense strømforbruket. Noen mikroprosessordesignere bruker også spesielle formater for å kode designfiler som setter inn strømbesparende kontrollfunksjoner.