鋰離子電池管理芯片的研究及其低功耗設計 — 數模混合電路的低功

③編碼優化

常用的二進制編碼中，采用所有空閑的高位作符號擴展位，這將增加耗能的跳變。符號-數值編碼(如格雷碼等)方法只用最高位代表符號，如果用它來代替二進制編碼，可以減少由于數據符號改變而產生的功耗。

2)動態功耗管理技術

是系統級功耗優化中的一個有效手段。根據負載的請求，子系統可以分為工作和空閑模式。在空閑模式下，可以將子系統關斷，進入低功耗的待機(Standby)

和不消耗能量的睡眠(Sleep)狀態;反之，則將子系統喚醒，進入正常的工作模式。

這種有選擇地關斷空閑的子系統，降低功耗的效果十分顯著，如在PC系統級功耗管理中，最常見的是將無執行任務的硬盤和顯示器關斷以節省功耗。

這種方案的局限性在于，在功耗狀態切換過程中，通常有延遲，喚醒處于睡眠狀態的子系統也需要更多的能量。因此，DPM技術需要解決以下問題：一是何時將子系統關斷，關斷多久;二是是否值得關斷，即恢復狀態是否需要更多的能量。這些都是判決策略需要研究的內容，目前最常用的方法可分為三種：基于超時(Timeout)的方法、基于預估算(Predictive)的方法、基于隨機理論(Stochastic)的方法。

和上述改變子系統的功耗狀態不同，動態電壓等比例變化(Dynamic Voltage Scaling， DVS)技術是根據系統的工作狀態，基于區間(Interval-based)或基于線程(Thread-based)來預測系統負載[33，34]，動態地改變系統的工作電壓。動態電壓和頻率等比例變化(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)技術則是同時改變工作電壓和頻率，獲得最低的系統功耗。

和靜態低功耗設計相比，DPM技術由于要預測系統和負載、系統和電源的關系，動態地調整工作狀態、電壓和頻率，對系統工作狀態的建模、預測算法都更復雜，有更多的工作急待開展，但是可以肯定的是，DPM技術降低功耗的效果也更顯著。

2寄存器傳輸級

作為綜合(排序和分配)的高層次結構，RTL層次將包含一個控制部分(也稱控制器)和一個操作部分(也稱數據通路)，如圖2.1. 3所示。

數據通路以寄存器為特征，而控制器是由組合邏輯來實現，因此，RTL級低功耗設計的對象將是時序和組合邏輯，這可以采用硬件描述語言VHDL和VERILOG來實現。另外，RTL的抽象層次決定了它不可能涉及電源電壓和電容，因此降低功耗的途徑主要是降低開關活動因子，即減小寄存器和組合邏輯的跳變頻率。

1)操作數

在RTL層次，操作數分離(Operand Isolation )是針對組合邏輯最常用的低功耗技術，其本質是在組合邏輯模塊間加入一個鎖存器，當鎖存器的使能無效時，寄存器保存值不加以更新，組合路徑被隔斷[36，37]。只有在進行有效運算時，組合邏輯才有耗能的跳變產生，這樣便降低了此模塊的功耗。

操作數變形(Operand Transformation)有時也稱為數據通路的重排序，即是指在不影響邏輯功能的條件下，以翻轉頻率最低為策略，對電路單元重新排序來降低功耗的技術。