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為多核處理器提升電源效率 |
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文章來(lái)源: 更新時(shí)間:2012/11/29 12:45:00 |
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智能手機、平板電腦和超級本等移動(dòng)消費類(lèi)設備面臨著(zhù)提供豐富、多樣化和即時(shí)的網(wǎng)絡(luò )多媒體體驗等不斷增長(cháng)的需求。系統設計中從屏幕和外設(如收音機、照相機和數據接口)到應用處理器,每個(gè)部分幾乎都會(huì )發(fā)生變化。這些變化對電源管理功能的實(shí)現產(chǎn)生了重大影響,除了需要管理整個(gè)系統的電源,還需要提高電源的效率以實(shí)現更長(cháng)的電池續航時(shí)間。
例如,當今最受歡迎的移動(dòng)設備都配有多個(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4100萬(wàn)像素。目前,為了實(shí)現更好的視覺(jué)體驗,大屏幕尺寸正越來(lái)越流行,同時(shí)伴隨著(zhù)電容式多點(diǎn)觸控功能的運用,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(xiàn)連接而言,除了GSM、藍牙、Wi-Fi和GPS外,使用近距離無(wú)線(xiàn)通信(NFC)技術(shù)進(jìn)行移動(dòng)支付的新應用增加了更多的射頻(RF)連接。如今的平板電腦和智能手機用戶(hù)也在期待高質(zhì)量的通話(huà)效果,即更響亮和更高品質(zhì)的揚聲器性能、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)瀏覽等應用程序的普及,意味著(zhù)用戶(hù)也在通過(guò)3G及4G LTE不斷得到更大的數據帶寬。
深入到用戶(hù)從未見(jiàn)過(guò)的內部系統,應用處理器僅僅在一兩年時(shí)間內已從單核發(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。一些最新的多核應用處理器系列也集成了額外的外設,如DRAM控制器及ARM Neon這樣的媒體/圖像協(xié)處理器。
當今的移動(dòng)處理器平臺中可見(jiàn)到的外設及處理器內核的數量在不斷增多,這也推動(dòng)了對日益復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雜的充電場(chǎng)景,至少能夠滿(mǎn)足當今用戶(hù)對其設備充電時(shí)最可能的充電方式,如電腦USB接口、車(chē)載充電器以及常規的交流電源充電器。
多核處理器的影響
圖1說(shuō)明了各種智能手機中電源管理的子系統。為了給這些子系統供電,電源管理IC必須帶有足夠的降壓或升壓轉換器和低壓差線(xiàn)性穩壓器(LDO),同時(shí)還需滿(mǎn)足上電和斷電時(shí)序、高精度耗電計量等需求,為用戶(hù)提供預計的剩余電池續航時(shí)間。由于多內核架構中時(shí)序要求非常關(guān)鍵,上電和斷電控制對應用處理器尤為重要。智能電源管理還需要處理數量不斷增多的傳感器,以支持諸如背光源調光、相機手勢識別、導航和接近探測等各項功能。

圖1:在現今移動(dòng)設備中越來(lái)越復雜的電源管理功能。
在處理器架構從單核過(guò)渡到雙核架構時(shí),電源管理設計通常傾向于采用同一個(gè)電源域同時(shí)為兩個(gè)內核供電。隨著(zhù)四核處理器的出現,每個(gè)處理器內核分別由單個(gè)穩壓器的電源域獨立供電,可使系統設計人員更加靈活地去控制每個(gè)內核的供電。處理器中的每個(gè)內核可以被單獨地關(guān)斷,并且每個(gè)穩壓器可以合理地降低到一個(gè)較小的、滿(mǎn)足最壞情況需求的電流。 |
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