Global Sources
電子工程專輯
 
電子工程專輯 > 功率技術/新能源
 
 
功率技術/新能源  

以系統性考量降低多媒體播放器SoC的功耗

上網時間: 2005年06月23日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:power management  電源管理  PP5022  ARM7  ARM9 

當一個公司的生存與發展取決於手持設備時,你必須關注功耗問題。這就是PortalPlayer公司目前面臨的境況,該公司主要設計包括iPod在內的可攜式媒體播放器平台。

PortalPlayer公司的技術長 Richard Miller指出,如果說從過去幾代媒體播放器SoC設計中得到了一個教訓的話,那麼它就是:功耗的降低需要多學科的共同努力。“可攜式媒體播放器面臨的問題是,如何在不損害峰值性能的前提下,把持續功率洩漏的絕對數值降到最低,”Miller說,“沒有什麼靈丹妙藥能夠解決這個問題,這涉及到整個系統。”

由於在產品設計早期認識到了這一點,PortalPlayer公司成立了一個功率委員會從電源管理的角度來監控新的PP5022參考設計平台開發的各個層面。PortalPlayer打算把5022作為一SIP封裝的核心,而此SIP將特別針對採用硬碟的影音多媒體播放器所設計。

“該委員會由系統設計師、半導體設計師、韌體工程師和演算法開發工程師組成,”Miller介紹道。這些學科在設計過程中各自扮演重要角色,而且在許多情況下小組成員做出的決策是相互交叉的。決策交叉在演算法層表現得特別明顯。演算法不僅決定以怎樣的次序對數據進行怎樣的運算,更為關鍵的是,它也決定了SoC需要多少次引用外部和內部記憶體中的資訊。這樣的記憶體引用,實際上也是所有的I/O資訊交換,已經成為功率預算中一項龐大的支出。

PortalPlayer公司在SystemC層為自有演算法和編解碼器供應商的演算法都設立了模型,然後使用自有的能效評估方法對這些模型進行檢查。這導致了一些演算法以最小化I/O流量的重組。“我們的韌體工程師面臨的首要任務是管理外部DRAM流量,”Miller介紹道。此外,要實現功耗降低的目標還需要尋求設計夥伴(他們提供PortalPlayer參考設計中的其它晶片,如Wolfson微電子公司)的合作,以便將晶片之間數據流動造成的功耗降至最小。

中央處理器的選擇很快變成一個關鍵問題,Miller表示。該產業大多數公司的產品追隨著ARM公司ARM7ARM9的發展路線,並在性能上取得大幅度的提升。但是利用200MHz核心代替設計中原有的100MHz處理器、匯流排和記憶體系統,卻導致了在130奈米製程下洩漏電流的倍增。PortalPlayer公司已經決定在5022中加入動態電壓和頻率調整功能。另外,這個決策也為提出更具開創性的處理器選擇方案開拓了新方向。

“我們注意到如果可以在兩個處理器間有效地分割演算法,那麼每個處理器都可以在不超過ARM9所需頻率一半的條件下執行,”Miller解釋道,“這意味著我們可以降低兩個核心的執行電壓。因而,PortalPlayer決定針對雙ARM7核心來建構晶片,而不是採用更大更快的單核心。”

在一些情況下,適應雙核心架構就如同在兩個處理器上交替處理MP3訊框一樣簡單;而在另一些情況下,這個工作就沒那麼容易了。“我們最終採用了一種確實可以達到動態負載平衡的非同步解耦(decoupled)架構。”Miller介紹。

這種架構反過來對晶片SRAM中關鍵的128kB提出了要求。由於包含兩個CPU及一系列具有直接記憶體存取(DMA)能力的週邊控制器和一個外部DMA引擎,該架構把各個部份匯聚在一個透過交叉開關(crossbar switch)存取的高效4埠SRAM上。“針對雙CPU架構進行演算法分解的另一個優點是可以讓這兩個CPU以100MHz低的頻率實現晶片記憶體零等待,”Miller表示,“它提供了200MHz ARM9的基本性能,而ARM9卻無法實現記憶體的零等待。”

降低功耗的努力甚至已經深入到更底層的電路設計和單元庫的層級。“我們發現具有動態電壓調整的低功耗設計已經成為該領域的先進技術,”Miller表示,“首先,功耗評估工具無法提供準確的評估結果。而且,透過對矽晶技術的研究,我們意識到製程方面也存在問題。我們注意到單晶圓上的功耗洩漏變化高達百分之幾十,而且在各晶片之間的變化幅度高達兩到三倍。我們必須學會在邏輯設計和單元庫的選擇中處理這個規模的洩漏變化。在庫的選擇之基本策略是‘盡最大努力控制洩漏’,因為它無時不在。然後你可以找到對性能進行動態管理的方法進而滿足峰值要求。”

作者:張國勇





投票數:   加入我的最愛
我來評論 - 以系統性考量降低多媒體播放器SoC的功...
評論:  
*  您還能輸入[0]個字
*驗證碼:
 
論壇熱門主題 熱門下載
 •   將邁入40歲的你...存款多少了  •  深入電容觸控技術就從這個問題開始
 •  我有一個數位電源的專利...  •  磷酸鋰鐵電池一問
 •   關於設備商公司的工程師(廠商)薪資前景  •  計算諧振轉換器的同步整流MOSFET功耗損失
 •   Touch sensor & MEMS controller  •  針對智慧電表PLC通訊應用的線路驅動器
 •   下週 深圳 llC 2012 關於PCB免費工具的研討會  •  邏輯閘的應用


EE人生人氣排行
 
返回頁首