??? 便攜式電子設(shè)備能處理數(shù)據(jù)密集這特點(diǎn)的需求大大地增加了電池的負(fù)擔(dān),，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在電源管理" title="電源管理">電源管理上面臨兩難局面,。設(shè)計(jì)者一方面要提供以彩色顯示和高質(zhì)量聲音如網(wǎng)絡(luò)瀏覽、聲音和視頻流,、豐富的游戲內(nèi)容，以及電子郵件和個(gè)人信息的移動(dòng)接入的新型設(shè)計(jì),，另一方面又不能犧牲電池的壽命或設(shè)備的外形及體積,。盡管電池技術(shù)逐步得到提高，但仍不能滿足需要,。而深亞微米制程技術(shù)中的電流泄露令功耗等式更加復(fù)雜,，使得這種新的半導(dǎo)體技術(shù)面臨新的問題。功率轉(zhuǎn)換技術(shù)也已達(dá)到頂峰,，無法再有什么重大進(jìn)展,。(今天最先進(jìn)的開關(guān)穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換器效率水平已經(jīng)超過90%，可是消費(fèi)者堅(jiān)持要求在電池壽命至少不變的情況下,，在設(shè)備上增加新的功能,。)

??? 這兩難局面急需一種電源管理的更新構(gòu)思和全面的方法來開發(fā)新系統(tǒng)，只針對單個(gè)部件而開發(fā)的孤立的,、短期的電源效率解決方案是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,，我們更需要將整個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)整體考慮,，將各個(gè)系統(tǒng)部件在同步工作
的機(jī)會(huì)下加以平衡,，以獲得下一代設(shè)備所需要的電源性能。?

PowerWise解決方案

??? 美國國家半導(dǎo)體" title="美國國家半導(dǎo)體">美國國家半導(dǎo)體公司的?PowerWise?技術(shù)是減少數(shù)字超大規(guī)模集成電路?(VLSI)?芯片功耗的系統(tǒng)級方法,。這項(xiàng)技術(shù)使得消耗能量的數(shù)字集成電路與提供能量的系統(tǒng)之間緊密合作,，產(chǎn)生死循環(huán)系統(tǒng)，將提供峰值能效時(shí),，對電源的要求減到最少,。

??? PowerWise?技術(shù)在數(shù)字芯片上嵌入一個(gè)被稱為先進(jìn)電源控制器?(APC)?的合成的?AMBA兼容內(nèi)核。APC?負(fù)責(zé)監(jiān)控和調(diào)節(jié)數(shù)字集成電路的供應(yīng)電壓,，以經(jīng)常達(dá)到當(dāng)前工作頻率" title="工作頻率">工作頻率下的最優(yōu)供應(yīng)電壓,。APC?和系統(tǒng)其余部分使用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口：AMBA?兼容主接口和開放標(biāo)準(zhǔn)" title="開放標(biāo)準(zhǔn)">開放標(biāo)準(zhǔn)?PowerWise??接口(PWI)。主接口用于將來自主系統(tǒng)的性能要求傳遞給APC,，以協(xié)調(diào)?APC?操作與時(shí)鐘管理系統(tǒng),。PWI?接口用于聯(lián)系電源管理信息和外部電源管理集成電路，以調(diào)整供應(yīng)電壓,。

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??? APC?使之能夠在目標(biāo)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)" title="電壓調(diào)節(jié)">電壓調(diào)節(jié)或完全適應(yīng)電壓調(diào)節(jié),。使用標(biāo)準(zhǔn)接口使得?APC?能夠很容易地嵌入任何邏輯芯片并與系統(tǒng)的其它部分接口。這使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能夠快速使用新一代功效標(biāo)準(zhǔn)來開發(fā)新的平臺(tái),，將產(chǎn)品投放市場時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)減至最少,。

協(xié)作方式

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??? 即將誕生的新一代設(shè)備如智能電話和手提式媒體播放器，數(shù)據(jù)處理能力將比以前的設(shè)備高幾級，這就需要從電池獲得額外能量?—因?yàn)殡姵厝萘坎]有可觀地增長?—并且使兩次充電之間運(yùn)行時(shí)間縮短,?？梢娦碌碾娫垂芾砑夹g(shù)是必需的。

??? 這些相同的技術(shù)如自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié),，需要各種不同系統(tǒng)部件和軟件間的無縫合作,，因此，只有在各個(gè)專門技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先的公司在開發(fā)解決方案上進(jìn)行合作,，才可能產(chǎn)生最高效的系統(tǒng)概念,。美國國家半導(dǎo)體和?ARM公司正在合作開發(fā)的先進(jìn)系統(tǒng)級電源管理技術(shù)為此開創(chuàng)了道路。在使用?ARM?內(nèi)核的系統(tǒng)中,，美國國家半導(dǎo)體的?PowerWise?技術(shù)和?ARM?使用?ARM?內(nèi)核的智能能量管理器?(Intelligent?Energy?Manager)?合作得天衣無縫,。

??? 當(dāng)?ARM?對?IEM?處理器的使用進(jìn)行監(jiān)測的時(shí)候，美國國家半導(dǎo)體的?APC?收集關(guān)于處理器性能的信息,。IEM?決定了處理器應(yīng)該工作的最佳性能(頻率)?水平,，而?APC?將處理器的性能和?IEM?的要求相匹配。這樣一來,，APC?將外部電源供應(yīng)的電壓調(diào)整到滿足給定時(shí)鐘頻率的最小值,使能源節(jié)約最大化,。

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??? 圖?2表明了?PowerWise?自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)(AVS)?在基于?ARM7?的測試芯片上的結(jié)果。該芯片基于?180?納米工藝設(shè)計(jì),，最大工作頻率為?80?兆赫,。

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??? 在固定的電壓系統(tǒng)上測試出的?AVS?節(jié)約幅度從?80?兆赫時(shí)的?48%?到?6兆赫時(shí)的81%，大幅地削減了功耗,。
圖?3表明了使用?ARM926??內(nèi)核,，使用?240兆赫最大工作頻率設(shè)計(jì)的?130?納米芯片上的大幅能源節(jié)約情況。APC?既支持開環(huán)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié),，也支持實(shí)施死循環(huán)AVS,。

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??? 圖?4是在?130?nm?@?96?兆赫的慢速硅最壞情形、快速硅最好情形及典型硅情形下,，比較兩步?DVS?電壓投送方案和死循環(huán)?AVS?方案的模擬結(jié)果,。在死循環(huán)?AVS?方案中，當(dāng)供應(yīng)電壓與相應(yīng)的能耗為給定芯片速度和芯片溫度的最低值時(shí),，進(jìn)程和溫度補(bǔ)償都能得以實(shí)現(xiàn),。

??? 美國國家半導(dǎo)體公司的?PowerWise?技術(shù)通過閾值調(diào)節(jié)，進(jìn)一步給微處理器內(nèi)核提供動(dòng)力需要,。在深亞微米制程技術(shù)中,，由電流泄露產(chǎn)生的靜態(tài)功耗變得十分重要。閾值調(diào)節(jié)通過偏置?N-?和?P-?極減少了泄漏電流,，使得晶體管能被更有效地「驅(qū)動(dòng)」,。

??? 美國國家半導(dǎo)體公司和?ARM?提供的互補(bǔ)能源守恒技術(shù),，在滿足任何特殊的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用程序?qū)π阅艿囊蟮耐瑫r(shí)，保證了最小的能耗減,。

??? 使用了如此強(qiáng)大技術(shù)結(jié)合,，個(gè)人便攜式電子設(shè)備的制造商能夠增強(qiáng)他們產(chǎn)品的特色和功能，同時(shí)減少電池大小和重量,，并增加電池壽命,。和APC、IEM?一起使用?PWI?開放標(biāo)準(zhǔn),，可以減少系統(tǒng)復(fù)雜性,，減少設(shè)計(jì)周期。

??? 有關(guān)?PowerWise?技術(shù)的詳細(xì)信息,，請瀏覽我們的網(wǎng)站：powerwise.national.com/CHS

??? 有關(guān)?PWI?開放標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)信息,，請瀏覽網(wǎng)站：www.pwistandard.org