對(duì)基于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的系統(tǒng)而言，優(yōu)化功耗是一項(xiàng)重要但往往難以實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。現(xiàn)在，基于DSP的設(shè)備常常把以往各自獨(dú)立的多個(gè)應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，每一個(gè)應(yīng)用都可能有多個(gè)工作模式。要得到這樣一個(gè)設(shè)備的功率分布是非常困難的一件事，更遑論整個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員需要獲知盡可能多的最佳信息，以及能夠幫助他們優(yōu)化特定應(yīng)用之功耗的技術(shù)和工具。
幸運(yùn)的是，近年來(lái)，在DSP芯片的設(shè)計(jì)和制造工藝方面，都在不斷推出更先進(jìn)的功耗降低方法。現(xiàn)在的片上功率優(yōu)化技術(shù)能夠提供更多的精細(xì)控制和更多的省電模式，以及關(guān)于處理器功耗的更完整的信息。更新型的DSP開(kāi)發(fā)工具使設(shè)計(jì)人員得以更深入透徹地了解系統(tǒng)的功率消耗方式，并通過(guò)片上硬件來(lái)提供功耗降低技術(shù)。
為了讓開(kāi)發(fā)人員能夠更靈活地控制省電技術(shù)，更好地協(xié)調(diào)眾多片上功能間的低功率工作和時(shí)序問(wèn)題，DSP操作系統(tǒng)整合了多項(xiàng)功率管理功能。這些內(nèi)建功能及工具加上系統(tǒng)設(shè)計(jì)的精心部署，DSP系統(tǒng)的功耗可得到大幅度降低。
低功耗問(wèn)題
低功耗對(duì)所有的DSP系統(tǒng)都很重要，雖然理由因具體應(yīng)用而異。在網(wǎng)格供電系統(tǒng)中，降低功率就意味著降低開(kāi)銷(xiāo)、提高可靠性，以及實(shí)現(xiàn)緊湊型設(shè)計(jì)，從而可以在相同的空間中集成更多的功能性，同時(shí)需要更少的風(fēng)扇和其它冷卻技術(shù)。在高清醫(yī)療成像等關(guān)鍵應(yīng)用產(chǎn)品中，器件工作產(chǎn)生的熱量甚至可能導(dǎo)致運(yùn)行故障，因此，低于設(shè)備最大額定值并增加對(duì)低功耗的要求是至關(guān)重要的。
在便攜式電子系統(tǒng)中，低功耗有助于盡量減小系統(tǒng)的尺寸及重量，同時(shí)把電池充電后的使用時(shí)間延至最長(zhǎng)。較小電池的使用可進(jìn)一步降低系統(tǒng)的規(guī)模。更低的功率還有助于避免便攜式系統(tǒng)在延時(shí)使用期間過(guò)熱。因功耗降低，手機(jī)、PDA、MP3播放器、數(shù)碼相機(jī)和視頻攝像機(jī)這些電子儀器及其他手持式設(shè)備的尺寸都日趨纖小，工作溫度越來(lái)越低，而充電后的使用時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)。
理解功率分布和芯片資源
在任何類(lèi)型的系統(tǒng)中，降低功率的第一步是了解系統(tǒng)的使用方式，以及這種使用是如何影響功耗的。比如，手機(jī)大部分時(shí)間都處于等待呼叫的狀態(tài)中，實(shí)際通話的時(shí)間相當(dāng)少。另一方面，MP3播放器通常不是開(kāi)機(jī)處于激活運(yùn)行狀態(tài)，就是處于關(guān)斷狀態(tài)。其它系統(tǒng)、線路供電系統(tǒng)以及便攜式系統(tǒng)，都有著不同的待機(jī)功耗分布和激活工作功耗分布。
了解功耗分布有助于設(shè)計(jì)人員選擇一個(gè)具功率效率的處理器，因?yàn)樵谀承╊?lèi)型的應(yīng)用中，DSP的基本CMOS技術(shù)可能對(duì)功耗產(chǎn)生很大的影響。先進(jìn)的CMOS工藝則基于工作電壓極低的高性能晶體管。根據(jù)既定應(yīng)用，可以量身定做晶體管，通過(guò)對(duì)靜態(tài)電流進(jìn)行鉗位把功耗降至最小，或把性能提高到最大，盡管這樣會(huì)稍微增加泄漏電流。專(zhuān)門(mén)為手機(jī)這樣的待機(jī)時(shí)間很長(zhǎng)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的DSP，可通過(guò)低泄漏晶體管把靜態(tài)電流降至最低，而為總是處于激活狀態(tài)的高性能應(yīng)用而設(shè)計(jì)的DSP則較青睞開(kāi)關(guān)速度更快的晶體管。
系統(tǒng)使用還包括系統(tǒng)對(duì)各種事件的響應(yīng)，以及電路接通電源時(shí)的延遲。初始上電時(shí)可能有一些延遲，而系統(tǒng)從待機(jī)模式被喚醒時(shí)，較小的延遲是可以接受的。但用戶一般都期望處于激活工作狀態(tài)的系統(tǒng)能夠即時(shí)響應(yīng)，故而這時(shí)片上功能不能處于深度睡眠模式。這里有兩方面的考慮：第一，部分功能可以較其它功能更徹底地關(guān)斷，尤其是在待機(jī)期間，激活工作期間也如此。第二，處理器的功率模式控制能力越精細(xì)，設(shè)計(jì)人員就越能夠進(jìn)行充分的功耗調(diào)節(jié)以適合系統(tǒng)的操作情況。
高功率效率的DSP芯片設(shè)計(jì)通過(guò)建立電源域，使應(yīng)用能夠切斷不在使用中的功能的時(shí)鐘輸入，從而把所有這些因素都考慮在內(nèi)了。正如處理內(nèi)核能夠進(jìn)入睡眠模式，此時(shí)它不執(zhí)行任何操作，直到被中斷信號(hào)喚醒，外設(shè)和存儲(chǔ)器模塊也同樣可以被置于睡眠模式，在需要時(shí)才被喚醒。無(wú)時(shí)鐘輸入功能中的晶體管除靜態(tài)電流之外，沒(méi)有什么功耗，而恢復(fù)時(shí)鐘所需的喚醒延遲被減至最小。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在考慮其產(chǎn)品的使用情況時(shí)，還需要考慮到在為各項(xiàng)功能提供時(shí)鐘方面，DSP能夠提供多少控制能力，或是否能夠自動(dòng)處理。
