Low Power Design - KIT
Low Power Desgin KIT
Low Power Desgin KIT
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Lernkarten
Warum Low power design?
- Umwelt
- Zuverlässigkeit [Elektromigration, Temperatur…]
- Mobilität
- Kühlung
- Kosten
Charakter von Batterie (Eigenschaften)
- Kapazität abhängig von der entladerate, bildung eines gradienten wenn diffusion nicht nachkommt
- Kapazität abhängig von der temperatur, ist es zu kalt sinkt die kapazität.
- Mit steigender temperatur steigt die kapazität, aber dafür auch die selbstentladung, dadurch ist die kapazität begrenzt.
Übergänge, was kann damit modelliert werden, Formel für Recovery erklären[Exp. Fkt mit Constanten für Baterie/Material, abhängig von Zustand] Modellierung mittels markov ketten mit N+1 zuständen, O, T,N charge unit ist nicht die physikalisch kleinste zu enladende einheit, Größe der "charge unit" ??? Übergangswahrscheinlichkeiten, ... Phasen der Entladung, (regeneration, ...)
Leistungsverbrauch bei CMOS
- P_static
- P_switch
- P_short_circuit
- P_leakage
(Formeln, Skizze CMOS, erklären)
Funktionsweise eines Akku?
- Ladungsentnahme
- Recovery
- Gradientenbildung
- …
Akku nichtlineare eigenschaften
- U abhängig von Zustand
- Entladerate
- …
Wie spart Operation-Scheduling energie?
- Slack des off-critical path
- reduktion der peak power
z.B Registerzuweisungen
VLIW: Was it das?
- Clustering
- VLIW - Aufbau
- Stages
- …
Die dispatcher Einheit wird gespart, da slices des wortes bestimmten Hardware einheiten von compiler zugeordnet werden
Formel für Switching Capacity?
1/2 C * V² * f * N
Switching Capacity:
Was am besten verringern?
Voltage da quadratisch
Switching Capacity:
Verringerung Spannung - Folgen & Probleme?
Schaltzeiten vergrößern sich, weil es länger dauert, Kondensatoren bzw. Feldeffekttransistornen umzuladen.
Dadurch muss dann wiederum der takt abgesenkt werden.
Clock-gating?
Takt abschalten, das spart strom der beim schalten der transitoren fließt (zustandswechsel)
Clock-gating: Wie machen?
- HW: erkennung das ein teil nicht benötigt wird oder
- SW für Power Management
Clock-gating: Werden die Bauteile dabei abgeschaltet?
Nur die Clock wird unterbrochen.
Weshalb es keine Zustandswechsel mehr gibt und dadurch fällt die P_switch weg.
Was ist precomputation?
Entfernen der Zuführungsleitungen bei komplexen Bauteilen, wenn das Ergebnis schon feststeht.
Geht davon aus das in dem meisten fällen das ergebniss einer komplexen logik durch eine sehr einfache logik lösbar ist, wenn das ergebniss feststeht, dann wird die komplexe logik deaktiviert
Einsparungen für den fall das es funktionert, sonst overhead durch die zusätzliche logik
Precomputation: Wann müssen die Signale unterbrochen werden?
Vor dem beginn des Zyklus.
Eingangssignale sollten sich nicht verändern, damit werden die zustandsänderungen verhindert.
Guarded Evaluation?
Abschalten von Logik Blöcken durch transparente Latches……
Low Power Mechanismen
- Operator scheduling (Ausnutzung der Slacktime)
- DVS
- Instruktionsscheduling
- Adressbus kodierung
- Pre-Computation
- Guarded Evaluation
immer mehr bedeutung …
Joule
Auf Instruktionsebene die Energieverbrauche für Instruktionen und Instruktionsfolgen analysieren und dann die Instruktionen in Basisblöcken so umordnen das der Energieverbrauch optimal ist.
TSP?
- kostentabelle
- minimalem spannbaum
- SA
- … ???
Guarded Evaluation: LE Signal woher kommt es?
In der Regel nimmt man ein existierendes Signal
Wenn das Signal erst noch generiert werden muss das ist das ein zusätzlicher overhead. Es muss ein trade-off gemacht werden
Battery Model: Wo ist wahrscheinlichkeit eines Recovery besser? Hoher oder niedriger Lade Zustand
beim Niedrigen Ladenzustand.
Erklärung: … ?
