????? 功耗打點是由軟件、措置器、外設、電源等一路組成的系統問題。

?? 　措置器

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

　　CMOS基本

　　對一個具體的措置器來說，CMOS門電容C是個常量。但開關頻率f和供電電壓V可按照現實的應用要求而調整。供電電壓V和開關頻率f之間還有以下關系需要考慮，即更高的開關頻率需要更高的供電電壓撐持：

　　措置器廠商凡是會指定一些工作電壓與頻率之間的組合設置裝備擺設。

　　措置器余暇模式(Idle Mode)

　　現今，幾乎所有的措置器設計都有余暇模式。在余暇模式狀況下，措置器的時鐘遏制，以削減措置器在余暇狀況下的功耗。當操作系統發現措置器當前沒有可執行的使命時，便將措置器置于余暇狀況。當系統發生間斷時，措置器從余暇狀況被叫醒。年夜年夜都系統都有操作系統計時器間斷，是以，措置器在一秒鐘之內可能幾千次地進出余暇狀況。值得注重的是：措置器余暇模式僅影響措置器自己，但對系統的其他硬件不發生任何影響。

　　電壓與頻率的配比

　　電壓與頻率的動態轉變關系很是有趣。從純摯CMOS的角度來看，執行每一個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約能耗的原因。在高的時鐘頻率下，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刻會更長。若電壓跟著頻率一路降低，這樣每執行一條指令的能耗就隨之降低。因為電壓的平方V2與功耗P成正比，所以稍稍降低一點電壓，功耗便能年夜年夜削減。例如降低電壓29%，功耗將降低 50%。

　　從系統的角度來看，改變系統頻率可能會帶來一些益處。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。余暇模式時刻斗勁長的系統可能會呈現這種情形，這首要取決于電池手藝及與系統進出余暇模式頻率相關的電源濾波。細心的系統剖析和測試可以確定：只是動態地改變頻率能否為某個具系一切的功耗優化帶來益處。

　　同時改變電壓和頻率是當前移動式電腦措置器常用的手藝。措置器制造商可能會具體列出一些電壓及頻率的配比值，然而，系統運行時的電壓及頻率的動態配比卻更為主要。必需注重的是：要謹嚴節制電源電壓的轉變率，并令其與措置器要求相匹配；在頻率轉變過程傍邊，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。措置器的電路設計將考慮頻率、溫度和工藝相關的參數來優化工作電壓，而不是僅僅簡單地考慮最壞情形。

　　措置器外設

　　年夜都基于arm的措置器，都在片內集成了年夜量的外設模塊。外設不被使用的時辰，在許可的情形下要封鎖那時鐘輸入。撐持該外設的其他電路也應該被切斷供電。

　　系統掛起模式

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

　　因SDRAM里面的內容受到呵護，系統的運行狀況可以存入SDRAM里保留。以下是進入睡眠模式的典型軌范：1. 用戶指定、超時、低電量狀況等身分啟動了掛起模式；2. 操作系統挪用驅動軌范把外設調整到節電狀況；3. 措置器未保留的寄放器存入SDRAM；4. SDRAM進入自刷新模式；5. 措置器進入掛起模式。在該模式下，措置器的時鐘遏制，系統中各供電模塊封鎖。

　　從頭恢復的順序與掛起順序相反，由措置器的叫醒旌旗燈號或措置器內部叫醒旌旗燈號源(如實時計時警報)啟動。系統執行掛起模式是個復雜的使命，必需體味若何將系統中所有的外設切換到節電狀況。

　　對于PDA類產物，掛起模式時功耗僅為10mW擺布。系統在運行及掛起狀況之間可以等閑切換，只需用短短的10ms。

　　系統封鎖狀況

　　對PDA類系統來說，掛起狀況雖然已年夜年夜減小了功耗，但系統在掛起狀況下也僅能維持數周。因而需要一種封鎖模式，像系統沒有電源一樣。這種模式在電池耗盡時可以有用地呵護電池不被損壞；同時可使PDA類產物在安裝有電池的情形下進走運輸和儲存。

　　軟啟動

　　年夜年夜都系統需要一種軟啟動功能，軟啟動的時辰，措置器被復位，可是SRAM里面的內容模擬仍是連結。今朝，年夜部門便攜式系統都選擇在RAM中存儲用戶文件，這是一項很是有用的功能。

　　硬件

　　有良多外設硬件需要為功耗打點作非凡考慮。

　　顯示及背光

　　在PDA系統中，顯示設備的耗電最多。今朝，有良多類型的顯示設備，但年夜年夜都現代的PDA產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備。雖然在光線充沛的情形下可以看清屏幕上的內容，可是考慮到閱讀的舒適度，仍是需要把背光燈打開。　LED背光燈耗電較少，可是有良多其他錯誤謬誤。若在短時刻內沒有任何輸入，今朝年夜部門便攜式系統設計城市把背光封鎖。在良多應用里(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的運行時刻和掛起時刻。

　　SDRAM撐持多種低功耗狀況。當系統處于掛起狀況時，SDRAM將進入自刷新狀況。在該狀況下，除了CKE，所有對SDRAM的旌旗燈號都無效，SDRAM自己打點自身的刷新。當系統處于運行或余暇狀況時，SDRAM也可進入電源封鎖狀況。

　　音頻

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

　　電源

　　集成電路電源廠商不竭改良產物。前進前輩的開關電源撐持MHz級的開關速度，減小了電路所需的電容和磁場。在高速開關頻率下，必需謹嚴設計電源的結構布線，使電源的節制回路能正常工作。若開關電源在掛起狀況下運行，它應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電源。

　　備用電源

　　若是系統的主供電電池是可移動的，則還須設計某種類型的備用電源。備用電源能在掛起狀況下進行主電池替代的時辰對系統繼續供電。年夜都PDA類系統使用一個小電池做備用電源，以知足系統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。最主要的事務是電池缺電。在此狀況下，操作系統必需被奉告系統電量低，然后操作系統無前提將系統轉入掛起狀況。另一種求助緊急事務是電池耗盡。此時電池的電能還沒有真的全數耗盡，但為了呵護電池，電池將不再對外放電。這種事務由少數極低功耗硬件措置，硬件電路監測到這種狀況后，將把主電池從系統間斷開。需要注重的是，斷電后所有SDRAM存儲器里的內容都將丟失蹤。

　　漏電問題

　　漏電問題可能是當系統進入掛起狀況后面臨的頭號問題。當集成電路斷電后，若某個輸入旌旗燈號仍維持為高電平，就會發生漏電問題。如圖3，集成電路在輸入端有一個呵護二極管，電流將經由呵護二極管直接進入集成電路的電源引腳。這將導致電源電壓不成預知的上升，同時在系統應該使用極小能量的情形下華侈了年夜量的電能。解決這個問題的體例是：在集成電路斷電前，確定每個輸入旌旗燈號(有呵護二極管的)的電平為低，在掛起狀況下不能驅動轉為低旌旗燈號的則必需加緩沖器。

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