基于AVS技術實現(xiàn)多媒體手機處理器的節(jié)能最大化
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用戶體驗對終端用戶而言十分重要，而且網絡運營商和內容提供商同樣依賴這些新的多媒體功能及其擴展業(yè)務進行創(chuàng)收，故電池壽命受限意味著贏收受限。
目前的功率轉換效率已超過90%，效率的進一步提升對整體的影響將很小。因此，有必要采用新技術進行系統(tǒng)級能量管理。如果處理器能夠根據(jù)實際需要調節(jié)頻率，同時結合能根據(jù)頻率來降低電壓的功率管理技術，就可以顯著降低能耗，相應延長了運行時間。
電壓調節(jié)
電壓調節(jié)和節(jié)能的概念可以通過數(shù)字系統(tǒng)的能耗公式來表述：
E={(CVDD2f)+(VDDILEAK)}t
這里動態(tài)項包括C(電路電容)、VDD(電源電壓)和f(時鐘頻率)；靜態(tài)項由數(shù)字門電路的ILEAK(泄漏電流)決定。從該式可看出，為什么在數(shù)字電路中采用常用的節(jié)能技術可通過降低處理引擎的頻率(f)和電壓(VDD)以最終能減少能量消耗。動態(tài)電壓調節(jié)(DVS)和自適應電壓調節(jié)(AVS)是兩種常用的電壓調節(jié)技術。圖1顯示了DVS和實現(xiàn)的節(jié)能情況。
什么是DVS 和 AVS？
DVS是一種開環(huán)方案，通過預特征削減或利用電壓-頻率查找表來調節(jié)電壓和頻率。這些電壓必須足夠高以維持所有器件和溫度范圍內的功能性。雖然這種開環(huán)方案可以節(jié)省相當可觀的能量，但無法實現(xiàn)所有可能的能量節(jié)約。
AVS是一種閉環(huán)方案，在盡可能降低電源電壓的同時仍能及時完成任務。DVS把電源電壓調節(jié)到固定的預特征值，而忽略了進程、溫度和電源的變化。AVS則在確定最佳電源電壓時把所有這些因素都考慮在內，以確保能耗最小化。
圖1：對比固定電壓工作模式，DVS和AVS技術實現(xiàn)的節(jié)能情況
AVS 的工作原理
AVS是一種系統(tǒng)級解決方案，可以對SoC中的各個處理引擎的電源電壓進行獨立的自動控制，從而降低數(shù)字SoC解決方案的能耗。AVS把可綜合的與先進微控制器總線架構(AMBA)兼容的內核，以及先進功率控制器(APC)嵌入在SoC中，如圖2所示。
APC 使系統(tǒng)能在目標SoC上實現(xiàn)動態(tài)電壓調節(jié)或全自適應電壓調節(jié)。APC通過與供電系統(tǒng)的相互作用，在保持峰值效率的同時減少電源需求，以確保當前SoC時鐘頻率下的電源電壓得到最小化，從而將數(shù)字邏輯能耗降至最低。
APC利用三個接口連接系統(tǒng)的其余部分：兼容AMBA的主機接口，時鐘管理單元(CMU)接口，以及開放式標準PowerWise接口(PWI)。主機接口用來控制和配置APC2，而CMU接口用來協(xié)調電壓和頻率的變化。
PWI 是一種簡單而快速(高達15MHz)的兩引腳串行接口，是專門為滿足AVS及DVS要求而設計的，并具有廣泛的編程選項以適應多用途應用。最新的PWI 2.0標準支持同一條總線上的多個SoC和外設。PWI接口用于與外部能量管理單元(EMU)進行功率管理信息的通信，或是控制其它外設。
圖2：AVS實現(xiàn)方案
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