《電子技術(shù)應(yīng)用》
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專家觀點:低功耗設(shè)計需要軟硬件通力合作

2009-01-05
作者:來源:電子工程專輯

??? 電子技術(shù)的發(fā)展日新月異,去年的熱門產(chǎn)品早就被更小、速度更快以及花樣更多的新產(chǎn)品所取代,一切看來是那么地美好。但惱人的是,每種科技玩意兒會消耗更多的能源,留下碳足跡(CarbonFootprint)──而且越來越大;事實上,功耗問題也是影響系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。

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???設(shè)計更具能源效益的系統(tǒng)已是刻不容緩;電子技術(shù)使我們能擁有隨時連網(wǎng)、以管理日益繁雜生活的能力,但每種用于連結(jié)的設(shè)備耗電量越來越大。如果你細(xì)心觀察任一無線電子設(shè)備所使用的應(yīng)用程序組合,你會發(fā)現(xiàn)軟件的體積正急速膨脹──在某一方面,我們的日常生活需要更完善的軟件,但另一方面也帶來了功耗的問題。

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????除了這些無線系統(tǒng),傳統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)也有龐大的電力需求,以支持將數(shù)據(jù)傳送到世界各地的發(fā)射器與數(shù)據(jù)中心。曾有人做過估計,一款在亞洲非常流行的多人在線游戲,每天需要相當(dāng)三座發(fā)電廠的電量才足以支持玩家所需。

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????這些應(yīng)用程序和設(shè)備是今日尖端軟硬件技術(shù)的代表──也許看起來令人難以置信,但他們在功耗方面還是如此地沒有效率。每種硬件和軟件設(shè)計在科技發(fā)達(dá)的今天其實可以做到更加地節(jié)省能源,包括數(shù)字音樂和視訊播放器、手機(jī)、數(shù)據(jù)中心、筆記型計算機(jī)、PC、工作站等等都有改善功耗的空間。

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????而這樣做的結(jié)果自然會是皆大歡喜;例如透過設(shè)計一種散熱很好的設(shè)備,芯片業(yè)者就能輕易地將芯片溫度降低,并因此降低產(chǎn)品故障風(fēng)險,實現(xiàn)更小、成本更低的封裝,讓整個系統(tǒng)的碳足跡也因此改善,讓消費(fèi)者能買到更可靠、更便宜的終端產(chǎn)品。

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????不幸的是,有很大比例的資料中心和嵌入式平臺硬件很久都沒更新,這意味提高能源效率只能從芯片的層面,以及軟件對系統(tǒng)的管理來實現(xiàn)。但好消息是,改善的空間仍然很大,許多系統(tǒng)在設(shè)計時并沒有把能源效率列為重要條件,所以即使是一點改進(jìn)也會讓系統(tǒng)獲益良多。

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????為了將來,軟硬件設(shè)計必須通力合作;在這個原則下,工程師需要妥善處理需求和限制的關(guān)系,同時在保證無風(fēng)險或者低風(fēng)險情況下,加強(qiáng)能源效率設(shè)計技巧。

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????舉例來說,以產(chǎn)品開發(fā)方法學(xué)看來,對一個需要緊密合作的設(shè)計案來說,做為團(tuán)隊之間協(xié)調(diào)人的團(tuán)隊骨干是一個不可或缺的基本要素。更深一層,為了實現(xiàn)團(tuán)隊間的能源最佳化方案交流,功耗分析能力必須在計劃周期中得到提升。驗證是一個基本的降低風(fēng)險策略,特別是在產(chǎn)品中部署一些強(qiáng)有力的節(jié)能技術(shù)時。

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????滿足連結(jié)性只是芯片和系統(tǒng)設(shè)計師的起點,對能源效率的追求將推動硬件和軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,同時能源效率也將成為系統(tǒng)級設(shè)計討論的基礎(chǔ)。至于討論是否會產(chǎn)生有意義的結(jié)果,就得靠我們的努力了。

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