基于手機(jī)功耗的能量節(jié)省難點(diǎn)挑戰(zhàn)及損耗要素分析

為了保證設(shè)備的運(yùn)行速率以及低功耗要求，必須優(yōu)化設(shè)備性能。為了提高電他壽命， 在系統(tǒng)級(jí)、芯片級(jí)以及晶體管級(jí)別上的設(shè)計(jì)上需要應(yīng)用許多設(shè)計(jì)措施和流程策略。高性能通常以電能高消耗為代價(jià)。我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是找到性能與節(jié)能兩者的最佳平衡點(diǎn)。

縮短技術(shù)上的差距

圖中概述了移動(dòng)設(shè)備產(chǎn)業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)。標(biāo)注為1G、2G、3G、4G的階躍函數(shù)，描述了隨時(shí)間變化的蜂窩制傳送性能的增益。按照香農(nóng)定律8.5個(gè)月通信系統(tǒng)性能會(huì)翻倍。根據(jù)摩爾定律，18個(gè)月微處理器性能會(huì)翻倍。然而，電池能量密度卻在5年-10年才能獲得可觀的發(fā)展。內(nèi)存訪問速度也是每12年才翻倍。

移動(dòng)設(shè)備行業(yè)主要面臨以下幾方面的挑戰(zhàn)：

1.微處理器和內(nèi)存帶寬

2.電池能耗

3.算法復(fù)雜性

這些技術(shù)挑戰(zhàn)成為能否成功實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備商用化的主要障礙。為了提供未來網(wǎng)絡(luò)所需要的高性能的功能和服務(wù)，根鋸香農(nóng)定律，系統(tǒng)性能在沒有損害電池能量的情況下，必須以比摩爾定律預(yù)期的更高的速度實(shí)現(xiàn)發(fā)展。傳統(tǒng)上，移動(dòng)設(shè)備是通過間時(shí)制造更高效的指令和執(zhí)行多樣化的指令來縮短差距的。然而香農(nóng)、摩爾定律所描述的這種差距正逐步擴(kuò)大，這也意味著僅靠改進(jìn)導(dǎo)體器件和電路頻率，是無法有效縮短這些差距的。持續(xù)工作、持續(xù)連接與便攜的矛盾

手掌大小的便攜設(shè)備能讓人們?cè)谌魏螘r(shí)間任何地點(diǎn)使用，但卻受到電池電量、插槽、接口的限制。帶有多模功能、彩屏、3D音頻、視頻和游戲功能的復(fù)雜的設(shè)備更需要電池長時(shí)間的支撐。用戶常常因?yàn)殡姵貨]電而感到無可奈何。

便攜設(shè)備的用戶已經(jīng)開始成為 “插槽搜尋者” 。急切尋找機(jī)場(chǎng)、旅店、會(huì)議、專家居等地方可為便攜設(shè)備充電的插槽。電池的循環(huán)使用己經(jīng)形成慣例。電源插孔插滿了便攜設(shè)備的充電器，猶如動(dòng)物擠在食槽里吃飼料一樣。手持設(shè)備和手機(jī)直到你晚上睡覺不用時(shí)才被安置在一邊。數(shù)碼相機(jī)和iPod的插頭也會(huì)占盡墻上的電源插座。設(shè)備的閑置直時(shí)間大都被用來進(jìn)行充電。穿著體面的專業(yè)人員身旁必然有需要充電的東西。巡警也經(jīng)常拿著裝有充電器的袋子。消費(fèi)電子產(chǎn)品的電池問題最為嚴(yán)重，但談?wù)摰膮s最少。每年電池、電路的情況都在改善，這都使得便攜設(shè)備更多地被使用。然而電池性能的改進(jìn)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到人們的期望值。

用性能和價(jià)格平衡電池的工作時(shí)間

移動(dòng)產(chǎn)品消費(fèi)者已經(jīng)習(xí)慣于將先前僅具有語音通話功能的設(shè)備的尺寸、重量、價(jià)格和電池工作時(shí)間作為衡量新產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。無論提供什么樣的新功能，新產(chǎn)品都會(huì)被這些條件所衡量。任何比先前設(shè)備明顯的衰退都會(huì)考驗(yàn)新設(shè)備的生存能力。

現(xiàn)今，移動(dòng)設(shè)備需要提供高速數(shù)據(jù)傳輸，因而需要更快的計(jì)算速度和更強(qiáng)大的射頻功能，這都導(dǎo)致了電池工作的時(shí)間的急劇下降。進(jìn)一步講，任何技術(shù)都會(huì)有特殊的功率要求，這都影響了電池的工作時(shí)間。電池技術(shù)的改進(jìn)可以加強(qiáng)所有的無線接入技術(shù)，因此在一段時(shí)間內(nèi)，各種在術(shù)如何使用電池能源的差別仍會(huì)存在。

圖顯示了移動(dòng)設(shè)備使用各技術(shù)發(fā)送請(qǐng)息時(shí)所消耗的功率的最大值。這些數(shù)值包括數(shù)字處理以及設(shè)備單元的功耗。圖片顯示了當(dāng)移動(dòng)設(shè)備不同操作時(shí)所消耗的功率：

1.開機(jī)，鍵盤和 LCD背景燈打開，搜索信號(hào)， 歡迎界面時(shí)。

2.鍵盤背景燈關(guān)閉，顯示器變暗時(shí)。

3.顯示器亮，但鍵盤燈關(guān)閉時(shí)。

4.顯示器關(guān)閉時(shí)。

5.收起手機(jī)，僅外部顯示器亮?xí)r。