Mal-entendido 4: Design de baixo consumo de energia

Erro comum 17: Esses sinais do barramento são todos puxados por resistores, então me sinto aliviado.

Solução positiva: Existem muitas razões pelas quais os sinais precisam ser puxados para cima e para baixo, mas nem todos precisam ser puxados.O resistor pull-up e pull-down puxa um sinal de entrada simples e a corrente é inferior a dezenas de microamperes, mas quando um sinal acionado é puxado, a corrente atingirá o nível de miliamperes.O sistema atual geralmente tem 32 bits de dados de endereço cada, e pode haver Se o barramento isolado 244/245 e outros sinais forem puxados, alguns watts de consumo de energia serão consumidos nesses resistores (não use o conceito de 80 centavos por quilowatt-hora para tratar esses poucos watts de consumo de energia, o motivo é baixo (Veja).

Erro comum 18: Nosso sistema é alimentado por 220V, então não precisamos nos preocupar com o consumo de energia.

Solução positiva: o design de baixo consumo de energia não serve apenas para economizar energia, mas também para reduzir o custo de módulos de potência e sistemas de refrigeração e reduzir a interferência da radiação eletromagnética e do ruído térmico devido à redução da corrente.À medida que a temperatura do dispositivo diminui, a vida útil do dispositivo é correspondentemente prolongada (a temperatura operacional de um dispositivo semicondutor aumenta em 10 graus e a vida útil é reduzida pela metade).O consumo de energia deve ser considerado a qualquer momento.

Erro comum 19: O consumo de energia desses pequenos chips é muito baixo, não se preocupe com isso.

Solução positiva: É difícil determinar o consumo de energia do chip internamente não muito complicado.É determinado principalmente pela corrente no pino.Um ABT16244 consome menos de 1 mA sem carga, mas seu indicador é cada pino.Ele pode acionar uma carga de 60 mA (como combinar uma resistência de dezenas de ohms), ou seja, o consumo máximo de energia de uma carga completa pode chegar a 60*16=960mA.Claro, apenas a corrente da fonte de alimentação é tão grande e o calor cai sobre a carga.

 

Erro comum 20: Como lidar com essas portas de E/S não utilizadas de CPU e FPGA?Você pode deixar em branco e falar sobre isso mais tarde.

Solução positiva: Se as portas de E/S não utilizadas permanecerem flutuantes, elas poderão se tornar sinais de entrada oscilantes repetidamente com um pouco de interferência do mundo externo, e o consumo de energia dos dispositivos MOS dependerá basicamente do número de voltas do circuito de porta.Se for puxado para cima, cada pino também terá corrente de microamperes, então a melhor maneira é configurá-lo como uma saída (é claro, nenhum outro sinal com acionamento pode ser conectado ao exterior).

Erro comum 21: Ainda restam muitas portas neste FPGA, então você pode usá-lo.

Solução positiva: O consumo de energia do FGPA é proporcional ao número de flip-flops utilizados e ao número de flips, portanto o consumo de energia do mesmo tipo de FPGA em circuitos e momentos diferentes pode ser 100 vezes diferente.Minimizar o número de flip-flops para inversão de alta velocidade é a forma fundamental de reduzir o consumo de energia do FPGA.

Erro comum 22: A memória possui muitos sinais de controle.Minha placa só precisa usar os sinais OE e WE.O chip select deve ser aterrado, para que os dados saiam muito mais rápido durante a operação de leitura.

Solução positiva: O consumo de energia da maioria das memórias quando a seleção do chip é válida (independentemente de OE e WE) será mais de 100 vezes maior do que quando a seleção do chip é inválida.Portanto, CS deve ser usado para controlar o chip tanto quanto possível, e outros requisitos devem ser atendidos.É possível reduzir a largura do pulso de seleção de chip.

Erro comum 23: Reduzir o consumo de energia é tarefa do pessoal de hardware e não tem nada a ver com software.

Solução positiva: O hardware é apenas um palco, mas o software é o executor.O acesso de quase todos os chips do barramento e a inversão de cada sinal são quase controlados pelo software.Se o software puder reduzir o número de acessos à memória externa (usando mais variáveis ​​de registro, mais uso de CACHE interno, etc.), resposta oportuna às interrupções (as interrupções geralmente são ativas em baixo nível com resistores pull-up) e outros medidas específicas para placas específicas contribuirão enormemente para reduzir o consumo de energia.Para que a placa funcione bem, o hardware e o software devem ser segurados com as duas mãos!

Erro comum 24: Por que esses sinais estão ultrapassando os limites?Desde que a partida seja boa, ela pode ser eliminada.

Solução positiva: Exceto por alguns sinais específicos (como 100BASE-T, CML), há overshoot.Desde que não seja muito grande, não precisa necessariamente ser combinado.Mesmo que seja compatível, não corresponde necessariamente ao melhor.Por exemplo, a impedância de saída do TTL é inferior a 50 ohms e alguns até 20 ohms.Se uma resistência correspondente tão grande for usada, a corrente será muito grande, o consumo de energia será inaceitável e a amplitude do sinal será muito pequena para ser usada.Além disso, a impedância de saída do sinal geral ao emitir alto nível e emitir baixo nível não é a mesma, e também é possível obter uma correspondência completa.Portanto, a correspondência de TTL, LVDS, 422 e outros sinais pode ser aceitável, desde que o overshoot seja alcançado.