????? 功耗打點(diǎn)是由軟件、措置器、外設(shè)、電源等一路組成的系統(tǒng)問題。

?? 　措置器

　　便攜式系統(tǒng)的措置器中有年夜量與系統(tǒng)其他電路相連的開關(guān)晶體管，耗損了年夜量的電能。因措置器運(yùn)行著軟件，所以可使其中某些不執(zhí)行使命的部件關(guān)斷或減慢運(yùn)行速度。

　　CMOS基本

　　對(duì)一個(gè)具體的措置器來說，CMOS門電容C是個(gè)常量。但開關(guān)頻率f和供電電壓V可按照現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用要求而調(diào)整。供電電壓V和開關(guān)頻率f之間還有以下關(guān)系需要考慮，即更高的開關(guān)頻率需要更高的供電電壓撐持：

　　措置器廠商凡是會(huì)指定一些工作電壓與頻率之間的組合設(shè)置裝備擺設(shè)。

　　措置器余暇模式(Idle Mode)

　　現(xiàn)今，幾乎所有的措置器設(shè)計(jì)都有余暇模式。在余暇模式狀況下，措置器的時(shí)鐘遏制，以削減措置器在余暇狀況下的功耗。當(dāng)操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)措置器當(dāng)前沒有可執(zhí)行的使命時(shí)，便將措置器置于余暇狀況。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生間斷時(shí)，措置器從余暇狀況被叫醒。年夜年夜都系統(tǒng)都有操作系統(tǒng)計(jì)時(shí)器間斷，是以，措置器在一秒鐘之內(nèi)可能幾千次地進(jìn)出余暇狀況。值得注重的是：措置器余暇模式僅影響措置器自己，但對(duì)系統(tǒng)的其他硬件不發(fā)生任何影響。

　　電壓與頻率的配比

　　電壓與頻率的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變關(guān)系很是有趣。從純摯CMOS的角度來看，執(zhí)行每一個(gè)指令所需的能耗是不異的，是以降低CMOS頻率幾乎無法削減耗電量。余暇狀況的存在是單單降低頻率無法節(jié)約能耗的原因。在高的時(shí)鐘頻率下，措置器僅僅是加速了完成工作的速度，但在余暇狀況下勾留的時(shí)刻會(huì)更長。若電壓跟著頻率一路降低，這樣每執(zhí)行一條指令的能耗就隨之降低。因?yàn)殡妷旱钠椒絍2與功耗P成正比，所以稍稍降低一點(diǎn)電壓，功耗便能年夜年夜削減。例如降低電壓29%，功耗將降低 50%。

　　從系統(tǒng)的角度來看，改變系統(tǒng)頻率可能會(huì)帶來一些益處。有研究[1]剖明：在供電不不變或電壓峰值斗勁年夜的情形下，電池將不能有用地工作。余暇模式時(shí)刻斗勁長的系統(tǒng)可能會(huì)呈現(xiàn)這種情形，這首要取決于電池手藝及與系統(tǒng)進(jìn)出余暇模式頻率相關(guān)的電源濾波。細(xì)心的系統(tǒng)剖析和測(cè)試可以確定：只是動(dòng)態(tài)地改變頻率能否為某個(gè)具系一切的功耗優(yōu)化帶來益處。

　　同時(shí)改變電壓和頻率是當(dāng)前移動(dòng)式電腦措置器常用的手藝。措置器制造商可能會(huì)具體列出一些電壓及頻率的配比值，然而，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的電壓及頻率的動(dòng)態(tài)配比卻更為主要。必需注重的是：要謹(jǐn)嚴(yán)節(jié)制電源電壓的轉(zhuǎn)變率，并令其與措置器要求相匹配；在頻率轉(zhuǎn)變過程傍邊，措置器的某些部門可能需要封鎖。

　　比來，arm與國半(National Semiconductor)配合公布揭曉，電壓手藝將最終集成處措置器中去。措置器的電路設(shè)計(jì)將考慮頻率、溫度和工藝相關(guān)的參數(shù)來優(yōu)化工作電壓，而不是僅僅簡單地考慮最壞情形。

　　措置器外設(shè)

　　年夜都基于arm的措置器，都在片內(nèi)集成了年夜量的外設(shè)模塊。外設(shè)不被使用的時(shí)辰，在許可的情形下要封鎖那時(shí)鐘輸入。撐持該外設(shè)的其他電路也應(yīng)該被切斷供電。

　　系統(tǒng)掛起模式

　　在系統(tǒng)掛起模式(也稱睡眠模式)下，只有以下部件繼續(xù)工作：SDRAM、措置器功耗打點(diǎn)電路、叫醒電路。

　　因SDRAM里面的內(nèi)容受到呵護(hù)，系統(tǒng)的運(yùn)行狀況可以存入SDRAM里保留。以下是進(jìn)入睡眠模式的典型軌范：1. 用戶指定、超時(shí)、低電量狀況等身分啟動(dòng)了掛起模式；2. 操作系統(tǒng)挪用驅(qū)動(dòng)軌范把外設(shè)調(diào)整到節(jié)電狀況；3. 措置器未保留的寄放器存入SDRAM；4. SDRAM進(jìn)入自刷新模式；5. 措置器進(jìn)入掛起模式。在該模式下，措置器的時(shí)鐘遏制，系統(tǒng)中各供電模塊封鎖。

　　從頭恢復(fù)的順序與掛起順序相反，由措置器的叫醒旌旗燈號(hào)或措置器內(nèi)部叫醒旌旗燈號(hào)源(如實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)警報(bào))啟動(dòng)。系統(tǒng)執(zhí)行掛起模式是個(gè)復(fù)雜的使命，必需體味若何將系統(tǒng)中所有的外設(shè)切換到節(jié)電狀況。

　　對(duì)于PDA類產(chǎn)物，掛起模式時(shí)功耗僅為10mW擺布。系統(tǒng)在運(yùn)行及掛起狀況之間可以等閑切換，只需用短短的10ms。

　　系統(tǒng)封鎖狀況

　　對(duì)PDA類系統(tǒng)來說，掛起狀況雖然已年夜年夜減小了功耗，但系統(tǒng)在掛起狀況下也僅能維持?jǐn)?shù)周。因而需要一種封鎖模式，像系統(tǒng)沒有電源一樣。這種模式在電池耗盡時(shí)可以有用地呵護(hù)電池不被損壞；同時(shí)可使PDA類產(chǎn)物在安裝有電池的情形下進(jìn)走運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

　　軟啟動(dòng)

　　年夜年夜都系統(tǒng)需要一種軟啟動(dòng)功能，軟啟動(dòng)的時(shí)辰，措置器被復(fù)位，可是SRAM里面的內(nèi)容模擬仍是連結(jié)。今朝，年夜部門便攜式系統(tǒng)都選擇在RAM中存儲(chǔ)用戶文件，這是一項(xiàng)很是有用的功能。

　　硬件

　　有良多外設(shè)硬件需要為功耗打點(diǎn)作非凡考慮。

　　顯示及背光

　　在PDA系統(tǒng)中，顯示設(shè)備的耗電最多。今朝，有良多類型的顯示設(shè)備，但年夜年夜都現(xiàn)代的PDA產(chǎn)物都選用反射式薄膜晶體管(TFT)顯示加背光燈來做為顯示設(shè)備。雖然在光線充沛的情形下可以看清屏幕上的內(nèi)容，可是考慮到閱讀的舒適度，仍是需要把背光燈打開?！?a target="_blank">LED背光燈耗電較少，可是有良多其他錯(cuò)誤謬誤。若在短時(shí)刻內(nèi)沒有任何輸入，今朝年夜部門便攜式系統(tǒng)設(shè)計(jì)城市把背光封鎖。在良多應(yīng)用里(如：音樂播放器等)，封鎖顯示器是可以接管的。

　　低功耗SDRAM

　　良多系統(tǒng)都使用低功耗的SDRAM，工作電壓為1.8~2.5V(而不是凡是的3.3V)。用1.8V庖代3.3V，將年夜年夜延遲便攜式系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)刻和掛起時(shí)刻。

　　SDRAM撐持多種低功耗狀況。當(dāng)系統(tǒng)處于掛起狀況時(shí)，SDRAM將進(jìn)入自刷新狀況。在該狀況下，除了CKE，所有對(duì)SDRAM的旌旗燈號(hào)都無效，SDRAM自己打點(diǎn)自身的刷新。當(dāng)系統(tǒng)處于運(yùn)行或余暇狀況時(shí)，SDRAM也可進(jìn)入電源封鎖狀況。

　　音頻

　　應(yīng)選擇具有低功耗模式的音頻元件。否則，在系統(tǒng)掛起模式下要切斷該元件的電源。此外，應(yīng)注重避免在音頻電路的功耗模式切換中發(fā)出難聽的噪聲。

　　電源

　　集成電路電源廠商不竭改良產(chǎn)物。前進(jìn)前輩的開關(guān)電源撐持MHz級(jí)的開關(guān)速度，減小了電路所需的電容和磁場(chǎng)。在高速開關(guān)頻率下，必需謹(jǐn)嚴(yán)設(shè)計(jì)電源的結(jié)構(gòu)布線，使電源的節(jié)制回路能正常工作。若開關(guān)電源在掛起狀況下運(yùn)行，它應(yīng)該撐持一種低功率模式，只輸出掛起狀況所需的極低功率就可以了。這凡是被稱為雙模式開關(guān)電源。

　　備用電源

　　若是系統(tǒng)的主供電電池是可移動(dòng)的，則還須設(shè)計(jì)某種類型的備用電源。備用電源能在掛起狀況下進(jìn)行主電池替代的時(shí)辰對(duì)系統(tǒng)繼續(xù)供電。年夜都PDA類系統(tǒng)使用一個(gè)小電池做備用電源，以知足系統(tǒng)掛起狀況下的供電需要。

　　緊迫情形

　　一般硬件需要能夠撐持一些緊迫情形。最主要的事務(wù)是電池缺電。在此狀況下，操作系統(tǒng)必需被奉告系統(tǒng)電量低，然后操作系統(tǒng)無前提將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入掛起狀況。另一種求助緊急事務(wù)是電池耗盡。此時(shí)電池的電能還沒有真的全數(shù)耗盡，但為了呵護(hù)電池，電池將不再對(duì)外放電。這種事務(wù)由少數(shù)極低功耗硬件措置，硬件電路監(jiān)測(cè)到這種狀況后，將把主電池從系統(tǒng)間斷開。需要注重的是，斷電后所有SDRAM存儲(chǔ)器里的內(nèi)容都將丟失蹤。

　　漏電問題

　　漏電問題可能是當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入掛起狀況后面臨的頭號(hào)問題。當(dāng)集成電路斷電后，若某個(gè)輸入旌旗燈號(hào)仍維持為高電平，就會(huì)發(fā)生漏電問題。如圖3，集成電路在輸入端有一個(gè)呵護(hù)二極管，電流將經(jīng)由呵護(hù)二極管直接進(jìn)入集成電路的電源引腳。這將導(dǎo)致電源電壓不成預(yù)知的上升，同時(shí)在系統(tǒng)應(yīng)該使用極小能量的情形下華侈了年夜量的電能。解決這個(gè)問題的體例是：在集成電路斷電前，確定每個(gè)輸入旌旗燈號(hào)(有呵護(hù)二極管的)的電平為低，在掛起狀況下不能驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)為低旌旗燈號(hào)的則必需加緩沖器。

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