榨汁計(jì)策：榨出每一分電能系統(tǒng)的功率效率取決于軟、硬件設(shè)計(jì)決策與應(yīng)用系統(tǒng)工作性能的匹配程度。要點(diǎn)●總功耗包括靜態(tài)功耗與動態(tài)功耗兩個部分。●硬件體系結(jié)構(gòu)內(nèi)的電源管理功能決定軟件降低功耗的方法�！衲愕能浖O(shè)計(jì)決策會對總功耗以及產(chǎn)品體積和成本產(chǎn)生重大影響。低功耗機(jī)制并不只是針對電池供電設(shè)備的設(shè)計(jì)約束條件,它也是許多高性能有線系統(tǒng)的一個主要考慮因素。在嵌入式設(shè)計(jì)中使用的處理器的功耗可能只占系統(tǒng)總功耗預(yù)算的較
榨汁計(jì)策：榨出每一分電能
系統(tǒng)的功率效率取決于軟、硬件設(shè)計(jì)決策與應(yīng)用系統(tǒng)工作性能的匹配程度。
em>要點(diǎn)
● 總功耗包括靜態(tài)功耗與動態(tài)功耗兩個部分。
● 硬件體系結(jié)構(gòu)內(nèi)的電源管理功能決定軟件降低功耗的方法。
● 你的軟件設(shè)計(jì)決策會對總功耗以及產(chǎn)品體積和成本產(chǎn)生重大影響。
低功耗機(jī)制并不只是針對電池供電設(shè)備的設(shè)計(jì)約束條件,它也是許多高性能有線系統(tǒng)的一個主要考慮因素。在嵌入式設(shè)計(jì)中使用的處理器的功耗可能只占系統(tǒng)總功耗預(yù)算的較小一部分,但你對系統(tǒng)和軟件體系結(jié)構(gòu)的抉擇可能會對總的處理性能、功率消耗和電磁干擾（EMI）性能產(chǎn)生重大影響。對電池供電的系統(tǒng)而言,較低的總功耗可能意味著你的設(shè)計(jì)得益于更長的電池壽命,亦即能使你選用較小的電池來減少系統(tǒng)的體積、重量和成本。
對有線系統(tǒng)來說,較低的功耗可以減少系統(tǒng)對風(fēng)扇和空調(diào)裝置的要求,因?yàn)橄到y(tǒng)自身產(chǎn)生的熱量較少。用這種方法降低冷卻要求,還可以使系統(tǒng)工作時(shí)噪聲較低,因?yàn)槟憧梢允褂皿w積較小的電源和較少的或噪聲較低的風(fēng)扇來排除機(jī)架或機(jī)箱內(nèi)的熱量。有線系統(tǒng)峰值功耗較低,能提高受熱點(diǎn)極限制約的元件密度,以增強(qiáng)系統(tǒng)的通道處理能力。如果你將設(shè)計(jì)功耗降低,你就能減小系統(tǒng)的總體尺寸與總成本。
為使系統(tǒng)的功耗最佳,你必須使硬件的功耗特性和軟件體系結(jié)構(gòu)抉擇與預(yù)期的系統(tǒng)工作性能相匹配。不管你的系統(tǒng)是連續(xù)工作的還是以事件響應(yīng)方式工作的,都將迫使你設(shè)法使系統(tǒng)功率效率最大。連續(xù)工作方式的特點(diǎn)是處理時(shí)間長,空閑時(shí)間短,而事件響應(yīng)工作方式的特點(diǎn)是處理時(shí)間短暫,空閑時(shí)間長。
CMOS電路的總功耗包括兩個部分：靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗。包括晶體管漏電流在內(nèi)的靜態(tài)功耗,甚至在電路不工作時(shí)也會發(fā)生,并與任何開關(guān)活動無關(guān)。漏電流在所有 CMOS 晶體管中都存在,它來源于反向偏置源極或漏極電流、漏極至源極弱反相電流以及隧道電流。采用好的工藝技術(shù)和設(shè)計(jì)單元庫可以有效地降低這些電流的強(qiáng)度。這些漏電流分量的總和便形成從電源通過晶體管流向接地的非理想電流,即使這些晶體管處于邏輯關(guān)斷狀態(tài)也不可避免（附文“處理漏電流問題”）。對于空閑時(shí)間長的事件響應(yīng)式工作狀態(tài),靜態(tài)功耗要占系統(tǒng)總體功耗的很大一部分。
動態(tài)功耗出現(xiàn)在電路和信號的邏輯狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí),功耗的大小與系統(tǒng)電壓、時(shí)鐘頻率以及開關(guān)活動相關(guān)。對連續(xù)工作的系統(tǒng)而言,動態(tài)功耗一般決定系統(tǒng)功率效率。你可以用以下公式粗略地估算系統(tǒng)的動態(tài)功耗：P=CFV2,式中 C 為動態(tài)電容,F 是開關(guān)頻率,V 是電源電壓。系統(tǒng)的動態(tài)電容取決加工工藝和設(shè)計(jì)單元庫,基本上是固定不變的。功率和電壓是二次方的關(guān)系,所以電源電壓的高低對功耗的影響最大。但是,最小可用電源電壓與電路的最高開關(guān)頻率相關(guān),在相同的加工工藝下,較高的時(shí)鐘頻率就需要更高的相對電源電壓。
