微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 硬件设计 > 嵌入式设计 > 选用合适DSP元件进行低功率设计

选用合适DSP元件进行低功率设计

时间:01-17 来源:3721RD 点击:

用最有帮助。

时脉闸控

时脉闸控会切断闲置电路的时脉,其中又以睡眠模式的做法最简单,它让使用者利用软体关掉晶片部份电路。其它技术则自动将元件某些部份的时脉关掉,直到有需要时再启动,例如乙太网路的媒体存取控制器(MAC)平常可处于睡眠模式,等到它侦测到网路后才开始工作。时脉闸控也和频率调整一样适合所有使用电池的应用。

静态电压调整

若应用的效能需求较低,元件也可在较低电压下操作。举例来说,若DSP是在1.2V电压下以720 MHz速率工作,它也能使用1.1V电压并以600MHz频率操作。由于功耗与电压平方成正比,在1.1V电压下以600MHz速率操作的功耗只有720MHz功耗的(1.1V/1.2V)2,大约是84%左右。另外,操作功耗也会因为时脉频率降低而减少两成。

动态电压/频率调整

这种技术让电压随着频率而减少以进一步节省功耗。频率的切换同样必须非常小心,元件应先将时脉切断,然后才改变操作电压。动态电压

/频率调整技术非常适合可携式应用。

电压域

多域的观念同样适用于电压,设计人员可以根据效能需求将晶片分成多个部份,而每个部份使用不同的电压。由于不同的电压域必须以隔离电路分开,保护它们不受其它电压域的损害,因此这种技术用于设计时必须相当谨慎。它们还必须提供转换电路,用来转换跨越不同电压域的讯号。多电压域需要多组电源,然而晶片内建稳压器的效率通常都比不上电路板层级的电源供应器,因此这类设计多半需要由电路板供应多组电源,这正是多电压域技术的缺点之一:因为电路板需要增加多个电源层,使得设计复杂性大幅提升。

电源闸控(power supply gating)

电源闸控又比时脉闸控技术更进一步,它会直接切断晶片闲置电路的电源。由于这种技术更复杂,又需要隔离电路,因此通常会用于比时脉闸控技术(以个别电路为单位)还大的范围(多半以模组为单位)。这种技术和多电压域技术也有所不同,其隔离电路会内建于晶片,避免增加电路板设计的复杂性。

操作点技术的应用范围

上述技术是否有用,端赖使用者是根据电池寿命或最大功耗来*断应用系统的优劣。某些技术几乎对所有应用都有帮助,例如多时脉域和多电压域技术只需用到时脉频率和电压,所以任何应用系统都可以採用这两种技术。域的数目只会受到这些技术所带来的设计复杂性限制,多电压域还可能受到电路板复杂性的影响。同样地,多数元件的电路并非都是在最大负载条件下操作,因此时脉闸控技术(尤其採用自动控制方式的技术)在许多应用都能发挥作用。静态电压调整对所有应用都有好处,因为元件只会在提供所需效能的必要电压下操作。

应用系统若以电池为电源,并提供多种操作模式,那么频率调整和动态电压/频率调整技术就能发挥最大作用;另一方面,这些方法对于重视最大功耗的应用却没有太大用处。除此之外,电源闸控对于这些类似于基础设施的应用可能也没有帮助,因为这类应用的元件很少会有大片电路处于闲置状态。

选择适当架构

调整应用功耗的另一种做法是选择最适当的功能整合度、运算处理单元和记忆体架构。

週边和记忆体的整合

元件和外部零件需要透过电路板互传讯号,有可能是系统功耗的主要来源,因为经由电路板传送讯号需要比晶片功能整合还高的电压,电路板讯号线的寄生电容也会造成功耗。

运算处理单元的调整

以系统单晶片为主的现代元件可以选择不同类型的运算处理单元:

DSP

专门执行讯号和影像处理演算法的处理器,内建多组应用最佳化硬体运算逻辑单元和乘法器,能以极高效率执行标准讯号处理演算法。这类元件具备完整的可程式能力,可以轻松支援未来出现的新标准。

通用处理器

ARM处理器就是例子,其主要用来执行一般性功能,例如图形化使用者界面、网路堆叠(network stack)和整体系统控制。由于它们不必整合DSP功能所需的运算处理单元,所以执行一般性功能时功耗就比较小。

特殊用途硬体协同处理器

只包含特定功能所需的算术单元和控制电路。如果应用功能的定义很明确,又不太可能改变,即可将该功能整合到硬体协同处理器。举例来说,整合了Viterbi和Turbo处理器的DSP,便可专门执行3G基地台标准所要求的前向错误更正(FEC)。

今日的系统单晶片多半会整合前述多种运算处理单元。有些架构会採用多种不同类型的运算处理单元,然后将不同的功能交给最适当的核心执行。DSP可以高效率执行讯号处理,RISC则适合处理系统控制和使用者界面等工作。由于每个运算处理单元都以实际所需的速度执行最擅长的工作,故能将功耗减至最小;相形之下,若只用一个运算处理单元执行所有功能,其时脉频率就必须更高,同时还要

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top