Анализ потребляемой мощности для опытных образцов СНК «МЦСТ-R1000»

Публикации

В последнее десятилетие сильно возрос интерес к микропроцессорам с низким энергопотреблением. Это верно как в секторе СнК для мобильных применений, так и для высокопроизводительных серверных чипов. В первом случае ситуация обусловлена временем жизни батареи, которое играет ключевую роль в определении эффективности всей системы, во втором – резко возросшими затратами на организацию инфраструктуры серверных станций: обеспечение их системами энергоснабжения и отведение тепла. Такие проблемы насущны и в рамках проектов, осуществляемых ЗАО «МЦСТ». Исследование технологий сокращения энергопотребления микросхем является одним из приоритетных направлений в компании [1].

Общая мощность, потребляемая микросхемой, имеет ряд составляющих различной природы, которые рассматриваются ниже. Каждый из известных методов уменьшения энергопотребления по-разному влияет на ту или иную составляющую, вследствие чего при определении политики повышения энергоэффективности для определенного типа микропроцессоров необходимо знать вклад каждой составляющей. В данной статье такой анализ выполнен применительно к опытным образцам системы-на-кристалле (СнК) «МЦСТ-R1000», представляющей линию микропроцессоров с архитектурой SPARC, разрабатываемых в ЗАО «МЦСТ» [3, 4].

Зачастую исследование энергопотребления требует ресурсоемкого моделирования восстановленного из топологии gate-verillog описания либо дорогостоящего лабораторного оборудования. В статье авторы представляют простую методику анализа мощности СнК, основанную на измерениях потребляемого тока посредством датчика Холла при различных значениях температуры кристалла, тактовой частоты и напряжения питания. Объектом исследований является внутреннее (работающее на напряжении 1 В) оборудование опытных образцов СнК «МЦСТ-R1000», которое является основным потребителем электроэнергии. Потребление интерфейсных элементов микросхемы в статье не рассматривается.

В разделе 1 статьи анализируется общее потребления оборудования, в разделах 2 и 3 – его динамический и статический компоненты соответственно. В конце приводятся краткий итоговый анализ и выводы о наиболее перспективных направлениях снижения энергопотребления СнК «МЦСТ-R1000».

Подробнее… Загрузить файл (doc.)

Содержание:

Введение
1. Общее потребление
1.1. Теоретическое обоснование
1.2. Результаты измерений
2. Динамическая мощность
2.1. Теоретическое обоснование
2.2. Результаты измерений
3. Статическая утечка
3.1. Теоретическое обоснование
3.2. Результаты измерений
Заключение
Выводы
Литература