ARM的便携式系统功耗管理

      功耗打点是由软件、措置器、外设、电源等一路组成的系统问题。

   　措置器

　　便携式系统的措置器中有年夜量与系统其他电路相连的开关晶体管，耗损了年夜量的电能。因措置器运行着软件，所以可使其中某些不执行使命的部件关断或减慢运行速度。

　　CMOS基本

　　对一个具体的措置器来说，CMOS门电容C是个常量。但开关频率f和供电电压V可按照现实的应用要求而调整。供电电压V和开关频率f之间还有以下关系需要考虑，即更高的开关频率需要更高的供电电压撑持：

　　措置器厂商凡是会指定一些工作电压与频率之间的组合设置装备摆设。

　　措置器余暇模式(Idle Mode)

　　现今，几乎所有的措置器设计都有余暇模式。在余暇模式状况下，措置器的时钟遏制，以削减措置器在余暇状况下的功耗。当操作系统发现措置器当前没有可执行的使命时，便将措置器置于余暇状况。当系统发生间断时，措置器从余暇状况被叫醒。年夜年夜都系统都有操作系统计时器间断，是以，措置器在一秒钟之内可能几千次地进出余暇状况。值得注重的是：措置器余暇模式仅影响措置器自己，但对系统的其他硬件不发生任何影响。

　　电压与频率的配比

　　电压与频率的动态转变关系很是有趣。从纯挚CMOS的角度来看，执行每一个指令所需的能耗是不异的，是以降低CMOS频率几乎无法削减耗电量。余暇状况的存在是单单降低频率无法节约能耗的原因。在高的时钟频率下，措置器仅仅是加速了完成工作的速度，但在余暇状况下勾留的时刻会更长。若电压跟着频率一路降低，这样每执行一条指令的能耗就随之降低。因为电压的平方V2与功耗P成正比，所以稍稍降低一点电压，功耗便能年夜年夜削减。例如降低电压29%，功耗将降低 50%。

　　从系统的角度来看，改变系统频率可能会带来一些益处。有研究[1]剖明：在供电不不变或电压峰值斗劲年夜的情形下，电池将不能有用地工作。余暇模式时刻斗劲长的系统可能会呈现这种情形，这首要取决于电池手艺及与系统进出余暇模式频率相关的电源滤波。细心的系统剖析和测试可以确定：只是动态地改变频率能否为某个具系一切的功耗优化带来益处。

　　同时改变电压和频率是当前移动式电脑措置器常用的手艺。措置器制造商可能会具体列出一些电压及频率的配比值，然而，系统运行时的电压及频率的动态配比却更为主要。必需注重的是：要谨严节制电源电压的转变率，并令其与措置器要求相匹配；在频率转变过程傍边，措置器的某些部门可能需要封锁。

　　比来，arm与国半(National Semiconductor)配合公布揭晓，电压手艺将最终集成处措置器中去。措置器的电路设计将考虑频率、温度和工艺相关的参数来优化工作电压，而不是仅仅简单地考虑最坏情形。

　　措置器外设

　　年夜都基于arm的措置器，都在片内集成了年夜量的外设模块。外设不被使用的时辰，在许可的情形下要封锁那时钟输入。撑持该外设的其他电路也应该被切断供电。

　　系统挂起模式

　　在系统挂起模式(也称睡眠模式)下，只有以下部件继续工作：SDRAM、措置器功耗打点电路、叫醒电路。

　　因SDRAM里面的内容受到呵护，系统的运行状况可以存入SDRAM里保留。以下是进入睡眠模式的典型轨范：1. 用户指定、超时、低电量状况等身分启动了挂起模式；2. 操作系统挪用驱动轨范把外设调整到节电状况；3. 措置器未保留的寄放器存入SDRAM；4. SDRAM进入自刷新模式；5. 措置器进入挂起模式。在该模式下，措置器的时钟遏制，系统中各供电模块封锁。

　　从头恢复的顺序与挂起顺序相反，由措置器的叫醒旌旗灯号或措置器内部叫醒旌旗灯号源(如实时计时警报)启动。系统执行挂起模式是个复杂的使命，必需体味若何将系统中所有的外设切换到节电状况。

　　对于PDA类产物，挂起模式时功耗仅为10mW摆布。系统在运行及挂起状况之间可以等闲切换，只需用短短的10ms。

　　系统封锁状况

　　对PDA类系统来说，挂起状况虽然已年夜年夜减小了功耗，但系统在挂起状况下也仅能维持数周。因而需要一种封锁模式，像系统没有电源一样。这种模式在电池耗尽时可以有用地呵护电池不被损坏；同时可使PDA类产物在安装有电池的情形下进走运输和储存。