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大电流发生器的大量应用

大电流发生器的大量应用
如果处理器必须使用 RESET信号从停机状态唤醒,需要注意的一点是.必须运行所有硬件初始化程序大电流发生器。事实上,即使处理器SRA M中的内容没有改变且仍然能够寻址中断,也将不得不重新初始化处理器外围器件,这将消耗能量。
LSI遵循按比例缩放的规则,当前.已能实现超过GHz工作频率大电流发生器函数实现,一个芯片上已集成有数千万个晶体管,LSI已从过去的元器件型变到系统LSI芯片面积与工作频率一定的条件下,施行器件的按比例缩放,功率与缩放率达到近似于反比地降低。但是,近来的系统LSI中,多媒体、网络及声音处理等却要求超过器件按比例缩放的处理性能,有工作频率提高、芯片面积增大而功耗增加的趋势。
曾经每芯片的功耗约为100W,图1示出微处理器的功耗趋势.而这将超过空气冷却下陶瓷封装的散热限制,而且还面临电源线电压下降及CMOSLSI可靠性降低等问题。不仅是高性能MPU和多媒体DSP,即使机顶盒、彩电等家电设备,因成本考虑必须塑料封装,功耗也受到限制。此外,市场迅速扩大的PDA W-CDMA 等移动信息终端方面,基于电池的长寿命考虑,低功耗是必需的因此,系统LSI因高性能及细微化引起的电路大规模化,低功耗技术成了必需的技术。通常由于信号幅度VS与电源电压VDD相等,因此,降低VDD对低功耗有2次方的作用大电流发生器。不过,电源电压的降低关系到工作速度的下降,故低压化和并行处理技术一起采用。并行处理技术将流水线划分更细而不致降低吞吐率。此外,还采用对LSI内部的各功能块提供*佳电源电压的多电源技术。*近,TransmetaCruso及IntelXsale等芯片中,还采用了对高速处理提高驱动电压和频率,对负载小的处理则降低驱动电压和频率的动态电压/频率控制方法。
同时达到高速化与低功耗化的同时,LSI由于遵循按比例缩放的原则.还实现了高集成化、大规模化和高功能化。但是,随着细微化带来的低阈值化及栅极氧化膜的薄化,增加了亚阈值漏泄电源和栅极隧道漏泄电流。为此,提出了减小这些漏泄电流而又实现所希望的LSI功能的技术。
由于提高阈值是有效的,对于降低亚阈值漏泄电流的技术.故作为低功耗晶体管可采用比遵循按比例缩放的晶体管阈值略高的设计,并在设计时分别使用高阈值与低阈值两类晶体管,通过减少低阈值晶体管的使用频度而降低亚阈值电流产生的功耗,即所谓双阈值技术。
对图2所示电路的严格路径用低阈值晶体管,例如.其它则用高阈值晶体管构成大电流发生器。该技术在高阈值晶体管使用频率高的场合效果很大,但不能减少栅极隧道漏泄电流。此外,迄今提出的电路技术中,大致可分为MT-CMOS即多阈值CMOS与VT-CMOS即可变阈值CMOS所谓动态的电源管理就是系统运行期间通过对系统的时钟或电压的动态控制来达到节省功率的目的这种动态控制是与系统的运行状态密切相关的这个工作往往通过软件来实现。
1选取不同工作模式
系统时钟对于功耗大小有非常明显的影响。所以我除了着重于满足性能的需求外，如前所述。还必须考虑如何动态地设置时钟来达到功率的*大程度节约。CPU内部的各种频率都是通过外部晶振频率经由内部锁相环（PLL倍频式后产生的于是否可以通过内部寄存器设置各种工作频率的高低成为控制功耗的一个关键因素。现在很多CPU都有多种工作模式大电流发生器设计职务，可以通过控制CPU进入不同的模式来达到省电的目的
提供了四种工作模式：正常模式、空闲模式、休眠模式、关机模式大电流发生器，以SA MSUNGS3C2410X32bitARM920T内核）为例。各种模式的功耗如下：由上图可见，CPU全速运行的时候比在空闲或者休眠的时候消耗的功率大得多。省电的原则就是让正常运行模式远比空闲、休眠模式少占用时间。类似PDA 设备中，系统在全速运行的时候远比空闲的时候少，所以我可以通过设置使CPU尽可能工作在空闲状态，然后通过相应的中断唤醒CPU恢复到正常工作模式，处理响应的事件，然后再进入空闲模式。
嵌入式系统（Embedsystem已经成为电子信息产业中*具增长力的一个分支。随着手机、PDA GPS机顶盒等新兴产品的大量应用，经过近几年的快速发展。嵌入式系统的市场正在以每年30%速度递增（IDC预测）嵌入式系统的设计也成为软硬件工程师越来越关心的话题。
低功耗设计（Low-PowDesign许多设计人员必须面对的问题，嵌入式系统的设计中。其原因在于嵌入式系统被广泛应用于便携式和移动性较强的产品中去，而这些产品不是一直都有充足的电源供应，往往是靠电池来供电大电流发生器，所以设计人员从每一个细节来考虑降低功率消耗，从而尽可能地延长电池使用时间。事实上，从全局来考虑低功耗设计已经成为了一个越来越迫切的问题。Buffer有很多功能，如电平转换，增加驱动能力，数据传输的方向控制等等，但如果仅仅基于驱动能力的考虑增加Buffer话，就应该慎重考虑了因为过驱动会导致更多的能量被白白浪费掉。所以我应该仔细检查芯片的*大输出电流IOH和IOL否足以驱动下级IC如果可以通过选取合适的前后级芯片来避免Buffer使用，对于能量来讲是一个很大的节约。
三、动态电源管理（DPM
而不是降低功耗。所谓动态的电源管理就是系统运行期间通过对系统的时钟或电压的动态控制来达到节省功率的目的这种动态控制是与系统的运行状态密切相关的这个工作往往通过软件来实现。休眠和“低功耗”模式也是必须考虑的重要问题。通过减慢唤醒时间实现低功耗状态(或关闭对唤醒器件非常重要的功能)会增加功耗.
通常流耗低于一微安。然后,大多数低功耗器件的休眠或空闲模式会关闭处理器和时钟.需要 I/O中断把处理器从休眠模式唤醒。使用 32kHz时钟驱动定时器或实时时钟能以更灵活的方式唤醒处理器大电流发生器。基于32kHz振荡器的功耗不像“深度睡眠”模式那样低,但它能以几微安的电流提供时钟功能大电流发生器系统的谐波。由于许多便携式应用需要实时时钟功能,这种改进可以让系统选用多种不同的外围器件。

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