高能效系統(tǒng)的功耗優(yōu)化技術(shù)

摘要：本本將敘述了各種系統(tǒng)選擇方案及其對系統(tǒng)功耗的影響，全面介紹了處理器電源管理功能，并討論總系統(tǒng)功耗的一些重要促進(jìn)因素。

高能效系統(tǒng)的組成模塊

　　有幾種技術(shù)可以降低運(yùn)行和靜態(tài)功耗。一般而言，對功耗具有最大影響的因素有四個：處理器、DDR內(nèi)存、顯示和電源設(shè)計(jì)，如圖1所示。通過選擇正確的系統(tǒng)組件和設(shè)計(jì)動態(tài)軟件架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)功耗優(yōu)化。

　　如圖1，該圖假設(shè)85%功率設(shè)計(jì)效率、DDR3內(nèi)存和有源顯示。

　　處理器

　　TI的Sitara AM335x處理器擁有調(diào)試靈活的電源管理架構(gòu)。處理器和內(nèi)核可根據(jù)具體應(yīng)用自主調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)最佳性能和功率配置。

　　圖2所示電源、重置與時鐘管理(PRCM)模塊，以及Linux電源管理軟件堆棧均可用于優(yōu)化AM335x處理器功耗。它幫助控制各模塊，從而最小化處理器的功耗。在控制不同工作性能點(diǎn)(OPP)時，電壓域至關(guān)重要。OPP是處理器電壓和頻率的組合，而用戶可對其進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)最佳處理器功耗，從而滿足所有給定性能要求。

　　電壓控制與電壓調(diào)節(jié)器為外部器件，通過電源管理IC(PMIC)來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)處于活躍狀態(tài)時，可關(guān)閉單個功率域及所有其模塊。同樣，還可以對特定模塊進(jìn)行控制。當(dāng)一個模塊可用時，另一個模塊在不使用時可完全關(guān)閉。

　　TI的Sitara AM335x處理器支持MPU和CORE的單獨(dú)電壓域。由于擁有不同的電壓域，可對MPU和CORE OPP進(jìn)行配置，并單獨(dú)控制。

　　根據(jù)不同的應(yīng)用要求，可對MPU OPP進(jìn)行動態(tài)更改。AM335x處理器支持5個不同的工作點(diǎn)：OPP50、OPP100、OPP120、Turbo和Nitro。由于具有10MHz到1GHz的寬頻率范圍，它可以提供靈活的配置。通過專用處理器DPLL，可支持定制處理器頻率。圖3顯示了5個不同支持OPP下的MPU電壓和性能。

　　CORE OPP支持2個電壓工作點(diǎn)，并相互連接頻率集。如果低CORE OPP支持的總線吞吐量足以滿足系統(tǒng)性能要求，則可使用低CORE OPP，更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能。圖4顯示了CORE OPP電壓和性能工作點(diǎn)。

　　DDR內(nèi)存

　　TI的Sitara AM335x處理器內(nèi)存控制器支持許多DDR內(nèi)存—LPDDR1、DDR2、DDR3(L)(RS)。每個DDR選項(xiàng)的有效性時間由內(nèi)存廠商決定，內(nèi)存選擇對總系統(tǒng)功耗的影響度可達(dá)20%。

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