高能效系統的功耗優化技術

摘要：本本將敘述了各種系統選擇方案及其對系統功耗的影響，全面介紹了處理器電源管理功能，并討論總系統功耗的一些重要促進因素。

高能效系統的組成模塊

　　有幾種技術可以降低運行和靜態功耗。一般而言，對功耗具有最大影響的因素有四個：處理器、DDR內存、顯示和電源設計，如圖1所示。通過選擇正確的系統組件和設計動態軟件架構，可以實現功耗優化。

　　如圖1，該圖假設85%功率設計效率、DDR3內存和有源顯示。

　　處理器

　　TI的Sitara AM335x處理器擁有調試靈活的電源管理架構。處理器和內核可根據具體應用自主調節，以實現最佳性能和功率配置。

　　圖2所示電源、重置與時鐘管理(PRCM)模塊，以及Linux電源管理軟件堆棧均可用于優化AM335x處理器功耗。它幫助控制各模塊，從而最小化處理器的功耗。在控制不同工作性能點(OPP)時，電壓域至關重要。OPP是處理器電壓和頻率的組合，而用戶可對其進行控制以實現最佳處理器功耗，從而滿足所有給定性能要求。

　　電壓控制與電壓調節器為外部器件，通過電源管理IC(PMIC)來實現。系統處于活躍狀態時，可關閉單個功率域及所有其模塊。同樣，還可以對特定模塊進行控制。當一個模塊可用時，另一個模塊在不使用時可完全關閉。

　　TI的Sitara AM335x處理器支持MPU和CORE的單獨電壓域。由于擁有不同的電壓域，可對MPU和CORE OPP進行配置，并單獨控制。

　　根據不同的應用要求，可對MPU OPP進行動態更改。AM335x處理器支持5個不同的工作點：OPP50、OPP100、OPP120、Turbo和Nitro。由于具有10MHz到1GHz的寬頻率范圍，它可以提供靈活的配置。通過專用處理器DPLL，可支持定制處理器頻率。圖3顯示了5個不同支持OPP下的MPU電壓和性能。

　　CORE OPP支持2個電壓工作點，并相互連接頻率集。如果低CORE OPP支持的總線吞吐量足以滿足系統性能要求，則可使用低CORE OPP，更好地實現節能。圖4顯示了CORE OPP電壓和性能工作點。

　　DDR內存

　　TI的Sitara AM335x處理器內存控制器支持許多DDR內存—LPDDR1、DDR2、DDR3(L)(RS)。每個DDR選項的有效性時間由內存廠商決定，內存選擇對總系統功耗的影響度可達20%。

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