Kaj je optimizacija moči?

Optimizacija moči je poskus zmanjšanja energije, ki jo porabijo digitalne naprave, kot so integrirana vezja, z uravnoteženjem parametrov, kot so velikost, zmogljivost in odvajanje toplote. To je zelo kritično področje oblikovanja elektronskih komponent, saj številne prenosne elektronske naprave zahtevajo visoko zmogljivost obdelave z nizko porabo energije. Komponente morajo opravljati kompleksne funkcije, vendar ustvarjajo čim manj toplote in hrupa, vse skupaj pa je na zelo majhni površini. Intenzivno raziskano področje digitalnega oblikovanja, optimizacija moči je ključnega pomena za komercialni uspeh številnih naprav.

Ideja o optimizaciji moči v elektronski zasnovi je začela pridobivati ​​pozornost v poznih osemdesetih letih prejšnjega stoletja s široko uporabo prenosnih naprav. Življenjska doba baterije, učinki ogrevanja in zahteve po hlajenju so postale zelo pomembne tako iz okoljskih kot iz ekonomskih razlogov. Namestitev vedno bolj zapletenih komponent na manjše velikosti čipov je postala ključnega pomena za zagotovitev proizvodnje manjših naprav z več funkcionalnosti. Vendar je toplota, ki nastane z vključitvijo toliko komponent, postala velik problem. Na dejavnike, kot sta zmogljivost in zanesljivost naprave, vpliva tudi toplota.

Za povečanje velikosti čipov, zmanjšanje velikosti matrice in še vedno največjo zmogljivost pri sprejemljivih temperaturnih ravneh je potrebno vložiti čas v metodologije za optimizacijo moči. Ročno optimiziranje moči postane nemogoče z obstoječimi čipi, kot so integrirana vezja, ker vsebujejo na milijone komponent. Običajno oblikovalci dosežejo optimizacijo moči z omejevanjem izgubljene energije, ki je večinoma špekulacijski, arhitekturni in programski odpadek. Vse te metode poskušajo zmanjšati izgubo energije od ravni načrtovanja vezja do izvedbe in uporabe.

Izguba programa nastane, ko mikroprocesor višjega razreda izvaja ukaze, ki niso potrebni. Izvajanje teh ukazov ne spremeni vsebine pomnilnika in registrov. Odprava programskih odpadkov pomeni zmanjšanje izvajanja mrtvih navodil in se znebite tihih trgovin. Špekulacijski odpadki se zgodijo, ko procesor pridobi in izvede navodila izven nerešenih vej. Arhitekturni odpadki se zgodijo, ko so strukture, kot so predpomnilniki, napovedovalci vej in čakalne vrste navodil, prevelike ali premajhne.

Arhitekturne strukture, ki so večinoma zasnovane za shranjevanje velikih količin, običajno niso izkoriščene v celoti. Nasprotno, če jih zmanjšate, povečate tudi porabo energije zaradi več napačnih špekulacij. Uspešna optimizacija energije zahteva uporabo pristopa na ravni sistema z izbiro komponent, ki porabijo zelo malo energije. Vse možne kombinacije teh vrst komponent je mogoče raziskati v fazi načrtovanja. Zmanjšanje količine preklopne aktivnosti, ki je potrebna v vezju, zagotavlja tudi manjšo porabo energije.

Nekateri drugi pristopi, ki se uporabljajo za optimizacijo moči, vključujejo pretvorbo ure, načine mirovanja in boljšo logično zasnovo. Ponavljanje časa, uravnoteženje poti in kodiranje stanja so druge logične metode, ki lahko omejijo porabo energije. Nekateri oblikovalci mikroprocesorjev uporabljajo tudi posebne formate za kodiranje datotek oblikovanja, ki vstavljajo krmilne funkcije za varčevanje z energijo.