‘功率’──嵌入式設計的關鍵性能指標

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在當今的嵌入式訊號處理成長市場中，產品開發工程師的關注焦點已從性能轉向了電源問題。如今的硬體解決方案所表現水準都已經能夠大幅地滿足消費手持設備、數位家庭娛樂、汽車娛樂和先進安全設備在成長市場中對於性能的要求。然而，如果設備能夠流暢地即時傳輸媒體串流，那麼，快速的解碼性能便已不再是主要優勢了。
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& L/ I3 C+ Q/ l+ F& T& o" D( i從我和客戶溝通的過程中發現，業界正日益關注著功耗逐漸增加的問題。這是一個全面性的問題，而不僅僅限於以電池供電的可攜式設備。這個問題很明顯是基於環保考量，我們也正全心全意的支持該理念；但在客戶的設計中，大多數的電源意識往往受到電池容量/使用壽命和熱/功耗目標所驅動。
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‘功耗’議題已經成為各種電子設備設計時的關鍵考量，特別是嵌入式系統。系統元件所產生的熱量和功耗一般成正比例，為了解決散熱問題而採取的冷卻措施更進一步增加了整個系統的功耗。因此，在設計初級就必須盡可能地考慮到低功耗問題。
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曾幾何時，一部看來很酷的消費電子設備卻因其低電池壽命而多麼地令人氣餒啊！還記得過去所用的舊式行動電話嗎？“......講快一點！我的電池......”嘟！嘟！“通話結束”。

在整個產業中，從電源供應、RF模組到音訊放大器等產品的供應商們正為其產品建置低功率設計技術。其中，嵌入式處理器供應商佔據了相當大的比重。

在這些設計技術中，許多都是被動元件；由於其原生的設計、先進的製程、架構和電路設計方式，這些元件使用的功耗較低。如低洩漏CMOS、閘控時脈等都可在無需用戶或程式控制的情況下提供各種優勢，所有人均可從中受益。
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( l) |6 X/ S" H3 W% c如可變時脈頻率、可變核心供電電壓和睡眠模式等其他技術則需要主動式管理。它們必須經由程式或用戶的控制才能啟動。在動態匹配性能與工作負載方面，這些元件的特色表現均十分高效。

然而，低功率設計其他方面取決於嵌入式系統程式師充分利用晶片資源(快取、DMA、記憶體等)的技術，以避免由於低效率處理器、記憶體和匯流排利用率而浪費了工作週期。這基本上是一個性能調和的過程。詳細地瞭解設備架構、專有的建置，以及深入的應用知識，將能夠實現系統資源的最佳化應用，產生高效率的設計。使用最佳化的軟體模組可以帶來極佳優勢。

' ~2 I" u$ t; d- ^坦白說，雖然我們並不指望單憑效率更高的訊號處理晶片來扭轉全球暖化的局面，但是我們卻可能大幅降低嵌入式設備的功耗。我們的客戶正存在著這樣的要求。‘功率’可說是一種全新的‘性能’！
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作者：Jerry McGuire
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" a9 r2 C" o9 F/ x* x5 ?# j) l通用DSP部門副總裁
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ADI公司

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