選用合適DSP元件進行低功率設計的方法與技巧

電壓域

多域的觀念同樣適用于電壓，設計人員可以根據效能需求將晶片分成多個部份，而每個部份使用不同的電壓。由于不同的電壓域必須以隔離電路分開，保護它們不受其它電壓域的損害，因此這種技術用于設計時必須相當謹慎。它們還必須提供轉換電路，用來轉換跨越不同電壓域的訊號。多電壓域需要多組電源，然而晶片內建穩壓器的效率通常都比不上電路板層級的電源供應器，因此這類設計多半需要由電路板供應多組電源，這正是多電壓域技術的缺點之一：因為電路板需要增加多個電源層，使得設計復雜性大幅提升。

電源閘控(power supply gating)

電源閘控又比時脈閘控技術更進一步，它會直接切斷晶片閑置電路的電源。由于這種技術更復雜，又需要隔離電路，因此通常會用于比時脈閘控技術(以個別電路為單位)還大的范圍(多半以模組為單位)。這種技術和多電壓域技術也有所不同，其隔離電路會內建于晶片，避免增加電路板設計的復雜性。

操作點技術的應用范圍

上述技術是否有用，端賴使用者是根據電池壽命或最大功耗來評斷應用系統的優劣。某些技術幾乎對所有應用都有幫助，例如多時脈域和多電壓域技術只需用到時脈頻率和電壓，所以任何應用系統都可以裼謎飭街旨際?。域的誓恐粫艿竭@些技術所帶來的設計復雜性限制，多電壓域還可能受到電路板復雜性的影響。同樣地，多數元件的電路并非都是在最大負載條件下操作，因此時脈閘控技術(尤其裼米遠控制方式的技術)在許多應用都能發揮作用。靜態電壓調整對所有應用都有好處，因為元件只會在提供所需效能的必要電壓下操作。

應用系統若以電池為電源，并提供多種操作模式，那么頻率調整和動態電壓/頻率調整技術就能發揮最大作用;另一方面，這些方法對于重視最大功耗的應用卻沒有太大用處。除此之外，電源閘控對于這些類似于基礎設施的應用可能也沒有幫助，因為這類應用的元件很少會有大片電路處于閑置狀態。

選擇適當架構

調整應用功耗的另一種做法是選擇最適當的功能整合度、運算處理單元和記憶體架構。

L邊和記憶體的整合

元件和外部零件需要透過電路板互傳訊號，有可能是系統功耗的主要來源，因為經由電路板傳送訊號需要比晶片功能整合還高的電壓，電路板訊號線的寄生電容也會造成功耗。

運算處理單元的調整

以系統單晶片為主的現代元件可以選擇不同類型的運算處理單元：

DSP

專門執行訊號和影像處理演算法的處理器，內建多組應用最佳化硬體運算邏輯單元和乘法器，能以極高效率執行標準訊號處理演算法。這類元件具備完整的可程式能力，可以輕松支援未來出現的新標準。

通用處理器

ARM處理器就是例子，其主要用來執行一般性功能，例如圖形化使用者界面、網路堆疊(network stack)和整體系統控制。由于它們不必整合DSP功能所需的運算處理單元，所以執行一般性功能時功耗就比較小。

特殊用途硬體協同處理器

只包含特定功能所需的算術單元和控制電路。如果應用功能的定義很明確，又不太可能改變，即可將該功能整合到硬體協同處理器。舉例來說，整合了Viterbi和Turbo處理器的DSP，便可專門執行3G基地臺標準所要求的前向錯誤更正(FEC)。

今日的系統單晶片多半會整合前述多種運算處理單元。有些架構會裼枚嘀植煌類型的運算處理單元，然后將不同的功能交給最適當的核心執行。DSP可以高效率執行訊號處理，RISC則適合處理系統控制和使用者界面等工作。由于每個運算處理單元都以實際所需的速度執行最擅長的工作，故能將功耗減至最小;相形之下，若只用一個運算處理單元執行所有功能，其時脈頻率就必須更高，同時還要包含更多硬體，其中有些部份可能經常處于閑置狀態。換言之，這類設計的工作效率必然較低，而在工作效率就等于電源效率的情形下，其功耗必然更高。

記憶體系統的選擇

元件若想避免存取外部記憶體，也可將應用所需的記憶體全部整合至晶片內。然而視訊或影像系統之類的應用卻需要極為龐大的記憶體，將它們全部整合至晶片所需的成本可能遠超過直接在電路板上增加DRAM的費用。這類應用可以利用快取架構來減少外部記憶體的存取次數，進行降低系統總功耗。

就算元件包含全部所需的記憶體，快取也能幫助它們降低功耗。這類元件可以將少量的第一層快取記憶體直接連線到處理器，使其儲存主記憶體中最常用的內容。主記憶體則是第二層記憶體，其速度通常較慢，所用的記憶體方塊也比第一層快取更省電。由于處理器的多數存取動作都會命中第一層快取記憶體，這些記憶體又裼玫縟葜到閑〉慕峁梗所以每次存取動作的功耗就變得更低。