设计节能

瑞士手表制造商不必担心。那些顶级公司人群可穿戴市场与功能齐全的手表、限制电池寿命和频繁的费用无疑会限制他们的受欢迎程度。

智能手表看起来很酷或笨重,这取决于你的观点,但他们都没有持续足够长的时间充电是一个严重的市场竞争者。不过,这肯定会改变。正在进行的疯狂抢夺,推动最初的可穿戴电子市场,更有效的设计。而权力一直是一个权衡的能力,性能和面积方程,使其成为主要考虑的是对设计产生一些有趣的影响。包括设计远远超出了可穿戴的市场,包括诸如汽车、医疗电子、电视、一直到服务器市场。

“权力就是一切有限3 ghz,”沃利莱茵说,董事长兼首席执行官导师图形。“这迫使设计师停止增加时钟速度。但也出现很多现在的超低功率物联网。如果你想植入装置在一个人或使用一个传感器将数据随着时间的推移,它必须具有零泄漏的时候,需要结合建筑设计、过程和聪明来匹配不同类型的传感器的要求。”

而这正是在市场上发生的。执行副总裁菲利普·Magarshack,意法半导体的设计实现和服务表示客户迁移从14 nmfinFETs28 nm完全耗尽SOI利用身体和正向偏置。“他们要Vt当他们需要较低的性能,和更高的Vt当他们不喜欢。他们让5 x 6 x更好的结果比14 nm类似的应用程序。结合材料,与物联网设备上下文和自动化,尽可能长时间地工作在一个电池。权力是一个标准。”

这种想法也不是仅局限于物联网的。里面有巨大的能源账单的数据中心,有时在七位数的领域每个都市区新增世界上3%的能源是现在使用的数据中心了非常真实的理由重新考虑各级架构。包括从数据中心是如何驱动和冷却,机架式服务器的位置在一个数据中心,什么样的芯片和省电策略中使用这些服务器。

“这从服务器到机顶盒,甚至电视,”弗兰克说,铁产品营销高级总监Rambus。”,它适用于应用程序,这在过去一直都是性能和成本。权力成为这些设计的关键,现在首先要考虑的。”

以不同的方式考虑硬件
定义一个总体设计目标并不是那么简单,虽然。能源效率变化很大从一个市场下,甚至经常从一个设备到另一个或一个应用程序。被认为是有效的在一个市场可能在另一个被认为是非常低效的。

“一个有效的绳索抽系统可能被认为是大约5瓦,”伯纳德·墨菲说,首席技术官Atrenta。“手机消耗5毫瓦。和一个物联网设备可能消耗5毫瓦。这样做在一个物联网设备你真的不得不思考自己几乎所有的设备几乎都掉了。你有一个设计的几乎一切,除了一些基本的传感器,直到定时器或时钟说,起床了。”或者你可能会打碎一个信号到足够的你的收音机总是在说你需要醒来,之类的。然后其他的都是。这也意味着你不能保持任何状态,除非你把它放在闪存。如果你想保持日志信息,必须在flash中。”

战略的一部分在节能设计也更具体的处理器和嵌入式软件被设计用来做什么,这个问题有几种方法。一个是更具体的处理器添加到设计,已经讨论多年,但并不总是成功执行的部分原因是决定哪些处理器的挑战需要在当和压倒一切的强调性能。less-eliminating第二种方法是简单地做一些功能,不使用或甚至完全不做精确的计算,目前正在探索由加州大学伯克利分校和麻省理工学院。

第三种方法,得到了更多的关注,是做更多的处理使用更大的处理器速度更快,还批量发送数据,而不是流较小的数量随着时间的推移。

“如果你减少视频流的带宽,你几乎可以接近1瓦特电能节约,”Chris Porthouse说媒体市场发展总监处理小组手臂。这不仅仅是手机。“它也适用于数字电视,热是有限的,因为电视很薄。移动是更多的限制。甚至汽车应用程序限制。”

他说,这将成为可穿戴电子市场尤其重要,在每个微瓦特数。

臂并不是唯一一个使用这种方法。随着物联网变得越来越集中,技术被使用更少的系统资源或successful-sometimes允许用户更少的选择。

“理解可接受的性能水平是至关重要的,”罗恩·洛曼说,物联网的战略营销经理Synopsys对此。也许你不需要大量的数据。有新的无线标准,迎合移动的数据量。也许你不需要打开电路,或者他们不需要打开如此之快。您需要考虑的问题是工作你要做多少钱标准的能量。有时这很难衡量。可以通过软件与硬件什么?”

更好的软件
一个区域显示大承诺改善能源效率是整个软件栈,节约能源可以是巨大的。确切的数字是无法确定的,因为有这么多的变化在使用模型和应用程序方面,但几乎普遍接受,节能从更好的软件比硬件可以做些什么。

关键是要超越提高软件本身,甚至通过合作设计。有提议建立一个新的标准硬件沟通回硬件多少权力花费在一个特定的功能或应用程序。被提议的IEEE 2415标准是旨在改善“能源化能源利用硬件和软件之间的通信。”(见相关的故事。http://新利体育下载注册www.es-frst.com/new-power-standards-ahead-2/)

“我们的目标是制定能源首先优先,“说Vojin Zivojnovic,总裁兼首席执行官Aggios,最早的和最直言不讳的支持者的新标准。“这意味着最大使用硬件功能的软件。即使我们不使用现代设计的低功耗设计的功能。问题是,软件必须理解它,这意味着你必须列出所有components-describing电压、频率和寄存器,改变状态。然后最棘手的部分是如何让事件从软件到硬件和不影响功能。”

但是可以提高软件本身。

“软件可以做没有必要的事情,或者您可以创建一个专门的元素在硬件,”克里希纳Balachandran说,产品低功耗主管节奏。“趋势是走向全面的功率流。所以更具创新性的公司正试图概要设计基于IP重用和功率特性,和他们重新设计IP更power-friendly。”

修改方法
挑战与最佳实践的一部分,其中一些是不同的根据设计的重点。

“如果权力是起点,你想开始处理它在早期,“Aveek Sarkar说,副总统的产品工程和支持有限元分析软件。“但你还不想开始,为时过早,因为你的数量将会太遥远。所以如果你从RTL开始,您可以绑定门电路级力量的估计在15%,和从架构的角度你可以使用这些数据来构建你的设计。如果权力的主要推动力,你不会寻找明显的时钟门控。相反,你要想使用结果来驱动更多block-to-block交互。许多设计团队现在不考虑,因为每个街区的主人看着自己的块。但我们看到越来越多的兴趣,如何优化这一切。”

实际上,需要提高抽象层次模块之间可以看到发生了什么,在一个系统。

“这真的从体系结构,它不从设备的架构开始,“指出Atrenta墨菲。“它从整个系统的体系结构。所以,如果你正在谈论的设备几乎都是,那么你的整个系统必须建立在。你不能发出砰的这些事情每隔一分钟,因为你想做一个软件更新或你想要一个状态。你需要建筑师周围:“我只能访问这些东西每小时或每隔一天,然后我最好限制交通我要。””

储蓄在哪里
也开始利用在设计过程中在不同的时间不同的技能。

“这是更多关于当比谁,”节奏的Balachandran说。“仍有少数实力每个公司的专家。它不像的人获得更多的专业知识在这些地区。但是有更多的思想被投入能源消耗和如何优化安静的时期。可以是巨大的。它可以意味着高达20%到30%的总能源消耗。”

考虑,例如,电容式触摸屏。最初的版本出现在GPS设备,流程不断运行。而不是利用主处理器功能卸载到一个单独的硬件元素保持更新的系统。

不同的方式实现相同的目标是通过使用帧缓冲器压缩,在从GPU写的是压缩,手臂的Porthouse说。”,可以让你节省50%到60%的带宽的系统。也没有对性能开销,你写更少的数据。”

另一种选择就是使用不同的组件。Rambus铁说,LP DDR4已经得到的关注远远超过DDR4地区传统上没有,很受欢迎。“记忆是一回事,不经常睡去,”他说。“这就是为什么有这么多的LP DDR4的兴趣。粒度和DDR4有更多的权力。从架构的角度来看也有谈论更多的本地存储器或使记忆更有效,我们将看到这些体系结构改善。最极端的例子,我不认为很快会发生,是嵌入式DRAM。真的可以提高性能,减少权力,但有实施和生产的挑战,这就是为什么我们看到L2和L3缓存。嵌入式DRAM芯片还需要一个更大的,如果你让死大需要收取更高费用。“