功率與能量的異同

雖然某些場合下功率和能量兩個詞匯經(jīng)常可替換使用，但是弄明白這兩個概念的區(qū)別非常重要。功率和能量可以根據(jù)移動設(shè)備做功而說明。

功率=功/時間(單位：W)

能量=功率*時間(單位：J)

功率是單位時間內(nèi)移動設(shè)備所消耗的能量。對比而言，能量是指功率與時間的乘積。既然一個電池存儲了給定的能量，那么能量管理的目標(biāo)就是把每項任務(wù)對能量的需求降至最低。在某些情況下，縮減了功率也成是縮減了能量。然而，并不是事事如此。某些任務(wù)，需要很小的能量，但卻是在高速高功率的情況下完成的，這主要是因為它們的持續(xù)時間非常短。相反，某些任務(wù)在低功耗低速運行，但持續(xù)時間卻很長，結(jié)果反而需要更多的能量。

是否降低能量和功率取決于應(yīng)用本身，對于持續(xù)恒定耗電的應(yīng)用，比如播放音頻或者視頻，可以組成一個重要的應(yīng)用類別，這個類別里成員需要的能量可以直接均衡地按平均功耗計算。這個類別也包括待機時的應(yīng)用狀態(tài)，設(shè)備運行時無論等待用戶輸入狀態(tài)還是保留數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的應(yīng)用狀態(tài)，還有設(shè)備關(guān)閉時僅僅時鐘運行的應(yīng)用狀態(tài)。對于這種類別的任務(wù)，縮減功率就會節(jié)省能量。因此當(dāng)談?wù)摰焦?jié)能時，我們需要區(qū)別功率降低和能量降低的同。能量是某一時間內(nèi)功率的總和。 減小功率并不意味著降低能量損耗。舉例說明，對于一個給定的應(yīng)用，當(dāng)靜態(tài)的功率損耗忽略不計時，這個應(yīng)用只是完成同等數(shù)量的循環(huán)任務(wù)。無論應(yīng)用在某段時間內(nèi)是否運行的快，也無論它是否運行在半頻狀態(tài)時花了兩倍時間完成，最終所消耗的能量是一樣的。然而， 當(dāng)系統(tǒng)有比較大的靜態(tài)功率損耗，比如偏置電流和晶體管泄漏，手持設(shè)備在緩慢運行(或低功耗運行)時，其能量效率低。這是由于整個運行時間內(nèi)靜態(tài)都要消耗能量造成的。

優(yōu)化系統(tǒng)的目的是提高能源使用效率。功率可以分成兩種類型：靜態(tài)功率和動態(tài)功率。靜態(tài)功率來源于直流元件，比如電源參考電路、模擬設(shè)計和產(chǎn)品中無法預(yù)測的漏洞。動態(tài)功率則來源于電路開關(guān)的工作。

能量，另一方面講，是一段時間內(nèi)功率的積分：

縮減功率并不能降低能量消耗。一個例子就是系統(tǒng)有高的靜態(tài)功率而運行頻率減半。功率減了，但由于需要更長的時間來完成任務(wù)，或者說，半頻操作，時間會加倍甚至更長。這樣完成這個任務(wù)反而增加了消耗的能量(如圖)

功率損耗的要素

CMOS集成電路功率損耗可以抽象轉(zhuǎn)換成動態(tài)功率(開關(guān)電路和短路)加靜態(tài)功率。動態(tài)和靜態(tài)功率服從下面的等式。

基于手機功耗的能量節(jié)省難點挑戰(zhàn)及損耗要素分析

動態(tài)和靜態(tài)功耗的要素：

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