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為多核處理器提升電源效率
文章來(lái)源: 更新時(shí)間:2012/11/29 12:45:00
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智能手機(jī)、平板電腦和超級(jí)本等移動(dòng)消費(fèi)類設(shè)備面臨著提供豐富、多樣化和即時(shí)的網(wǎng)絡(luò)多媒體體驗(yàn)等不斷增長(zhǎng)的需求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中從屏幕和外設(shè)(如收音機(jī)、照相機(jī)和數(shù)據(jù)接口)到應(yīng)用處理器,每個(gè)部分幾乎都會(huì)發(fā)生變化。這些變化對(duì)電源管理功能的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生了重大影響,除了需要管理整個(gè)系統(tǒng)的電源,還需要提高電源的效率以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的電池續(xù)航時(shí)間。
例如,當(dāng)今最受歡迎的移動(dòng)設(shè)備都配有多個(gè)攝像頭,包括前置和后置攝像頭,一些還可以支持3D攝影和錄像,在一些情況下分辨率可高達(dá)4100萬(wàn)像素。目前,為了實(shí)現(xiàn)更好的視覺(jué)體驗(yàn),大屏幕尺寸正越來(lái)越流行,同時(shí)伴隨著電容式多點(diǎn)觸控功能的運(yùn)用,以及在一些最先進(jìn)的款式中還趨向于配備有3D功能的屏幕。
就無(wú)線連接而言,除了GSM、藍(lán)牙、Wi-Fi和GPS外,使用近距離無(wú)線通信(NFC)技術(shù)進(jìn)行移動(dòng)支付的新應(yīng)用增加了更多的射頻(RF)連接。如今的平板電腦和智能手機(jī)用戶也在期待高質(zhì)量的通話效果,即更響亮和更高品質(zhì)的揚(yáng)聲器性能、高品質(zhì)麥克風(fēng)以及高清晰度音頻回放。此外,像社交網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)頁(yè)瀏覽等應(yīng)用程序的普及,意味著用戶也在通過(guò)3G及4G LTE不斷得到更大的數(shù)據(jù)帶寬。
深入到用戶從未見(jiàn)過(guò)的內(nèi)部系統(tǒng),應(yīng)用處理器僅僅在一兩年時(shí)間內(nèi)已從單核發(fā)展到雙核,甚至到目前的四核配置,目的是為了處理越來(lái)越多樣化和高性能的功能。一些最新的多核應(yīng)用處理器系列也集成了額外的外設(shè),如DRAM控制器及ARM Neon這樣的媒體/圖像協(xié)處理器。
當(dāng)今的移動(dòng)處理器平臺(tái)中可見(jiàn)到的外設(shè)及處理器內(nèi)核的數(shù)量在不斷增多,這也推動(dòng)了對(duì)日益復(fù)雜的電源管理功能的需求。電源管理也必須能夠處理更加復(fù)雜的充電場(chǎng)景,至少能夠滿足當(dāng)今用戶對(duì)其設(shè)備充電時(shí)最可能的充電方式,如電腦USB接口、車載充電器以及常規(guī)的交流電源充電器。
 
多核處理器的影響
圖1說(shuō)明了各種智能手機(jī)中電源管理的子系統(tǒng)。為了給這些子系統(tǒng)供電,電源管理IC必須帶有足夠的降壓或升壓轉(zhuǎn)換器和低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO),同時(shí)還需滿足上電和斷電時(shí)序、高精度耗電計(jì)量等需求,為用戶提供預(yù)計(jì)的剩余電池續(xù)航時(shí)間。由于多內(nèi)核架構(gòu)中時(shí)序要求非常關(guān)鍵,上電和斷電控制對(duì)應(yīng)用處理器尤為重要。智能電源管理還需要處理數(shù)量不斷增多的傳感器,以支持諸如背光源調(diào)光、相機(jī)手勢(shì)識(shí)別、導(dǎo)航和接近探測(cè)等各項(xiàng)功能。

圖1:在現(xiàn)今移動(dòng)設(shè)備中越來(lái)越復(fù)雜的電源管理功能。
在處理器架構(gòu)從單核過(guò)渡到雙核架構(gòu)時(shí),電源管理設(shè)計(jì)通常傾向于采用同一個(gè)電源域同時(shí)為兩個(gè)內(nèi)核供電。隨著四核處理器的出現(xiàn),每個(gè)處理器內(nèi)核分別由單個(gè)穩(wěn)壓器的電源域獨(dú)立供電,可使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員更加靈活地去控制每個(gè)內(nèi)核的供電。處理器中的每個(gè)內(nèi)核可以被單獨(dú)地關(guān)斷,并且每個(gè)穩(wěn)壓器可以合理地降低到一個(gè)較小的、滿足最壞情況需求的電流。

 
 
 
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