点钞机厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
点钞机厂家
热门搜索:
技术资讯
当前位置:首页 > 技术资讯

用DVS功能实现系统节能

发布时间:2020-06-30 22:52:23 阅读: 来源:点钞机厂家

便携设备的发展可以说是一日千里,各种功能不断地整合其中。单以智能手机为例,其功能就完全可以媲美笔记本电脑。但复杂的功能需要功能强大的处理器,智能手机中已集成了模拟基带、数字基带、图像处理器和CPU等多个分处理器。但对于这些处理器来说,每个处理器不是在任何时刻都是满负荷运转的,它们在很多时间内都处于闲置状态。因此,如何根据它们的工作状态调整其功耗水平,就成了系统设计者所面临的一个巨大问题。

本文引用地址:动态电压调节(DVS)

动态电压调节(Dynamic Voltage Scaling)技术就是解决这个问题的答案。动态电压调节是这样一种方法:当系统需要完成大量计算任务时,便提高处理器的电压以增加其处理速度,而当系统不需要高速处理资料或只处于待机状态时,处理器的核心电压将会降低,这样便可节省不必要的能耗。该技术的理论依据来自下面公式。

P=fV2 (1)

式中,P是处理器的功率,f是处理器的核心频率,V是处理器的工作电压。可以看出,要降低处理器的功耗,在降压的同时还有降频。处理器的核心频率由时钟部件来调节。当处理器的计算任务不繁重时,时钟部件会自动降低处理器的频率。目前,已有TI公司的OMAP系列处理器、Transmeta公司的Crusoe处理器、还有IBM公司的PowerPC 405LP处理器支持这项功能。

在降低系统频率的同时,电压也要相应降低,这项工作主要是由具有动态电压调节降压式DC/DC转换器来完成的。Fairchild公司的FAN5355就是这种产品,它的输出电流为800mA~1A;输入电压为2.7~5.5V;输出电压的范围是0.75~1.975V,精度为6或7位,可编程调节;在3MHz频率工作时的效率为91%;PWM直流电压精度为±2;PWM和PFM方式之间可实现平滑过度;输出电压步阶为12.5mV;可支持的产品包括:SmartReflexTM兼容电源,DSP和μP控制器,智能手机、PDA,以及手持设备图形芯片(Nvidia、AMD)。

TI公司的TPS62350和National Semiconductor公司的LM3370也支持此项功能。其中,TPS62350具有28μA的静态电流,LM3370则是一个双输出通道DC/DC,每通道的输出电流为600mA。

实现动态电压调节的关键是I2C接口,通过这个接口,电源管理芯片可以同处理器进行通信。以FAN5355为例,其串行接口就符合标准、快速和高速I2C总线规范,最大数据传输速率可达到3.4Mb/s。

DVS的执行

系统执行动态电压调节是一个复杂的过程。首先,要收集系统负载的信号,并对负载状况做出判断。这个过程可以用软件实现,也可以用硬件实现。软件实现一般是通过对负载占用系统资源的程度来进行判断。硬件实现则通过采集一些核心信号中断线、Cache、内存总线的使用情况等,来计算当前的系统负载。其次,综合各种监测所得数据,对系统下一阶段的状况做出推断。有多种预测算法可以选择,要根据具体的应用来决定。再次,将预测到的性能表现转换成需要的频率,从而调整芯片的时钟设置。最后,根据新的频率计算相应的电压。通知电源管理芯片调整处理器的核心电压。在这个过程中,电源管理芯片要能够进行微小的电压调整,井且能在极短的时间内(几十μs内)完成电压的凋整。图1为电源管理芯片执行DVS的电路原理。

图1 用降压式DC/DC实现动态电源管理

需要注意的是,在调整频率和电压时,要特别注意调整的顺序。当频率由高到低调整时,应该先降频率,再降电压;相反,当升高额率时,应该先升电压,再升频率。

不同的电源管理芯片有着不同的电压调节方式。以FAN5355为例,它在降压过程中,会自动进入PFM模式。此时,流经电感的反向电流被截止,PFM最小频率控制被禁止,直到电压转换过程完成。降压所需的时间是由负载电流和输出电容所决定的。

图2 FAN5355降压过程

相比于降压过程,FAN5355的升压方式就要多样一些。输出电压可以一步调整到位,也可以多步连续调节。多步调节的步阶电压为12.5mV,这种方式需要的时间较长,但是可以实现电压的平滑过渡。

结语

如果工作在1kMHz的CPU能降低10%的频率,同时,其1.5V的核心电压也降低10%,结果将是系统能降低27%的功耗。这是一个令人惊喜的数据,虽然这项技术不能缓解能源短缺的大问题,但它至少也为我们节省了很多宝贵的能源。有理由相信,这项技术还会发挥更大的作用。

长春防静电工作服制作

济南定做西服

石家庄制做西服