??? 便攜式電子設備能處理數(shù)據(jù)密集這特點的需求大大地增加了電池的負擔，使得系統(tǒng)設計者在電源管理" title="電源管理">電源管理上面臨兩難局面。設計者一方面要提供以彩色顯示和高質(zhì)量聲音如網(wǎng)絡瀏覽、聲音和視頻流、豐富的游戲內(nèi)容，以及電子郵件和個人信息的移動接入的新型設計，另一方面又不能犧牲電池的壽命或設備的外形及體積。盡管電池技術(shù)逐步得到提高，但仍不能滿足需要。而深亞微米制程技術(shù)中的電流泄露令功耗等式更加復雜，使得這種新的半導體技術(shù)面臨新的問題。功率轉(zhuǎn)換技術(shù)也已達到頂峰，無法再有什么重大進展。(今天最先進的開關(guān)穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換器效率水平已經(jīng)超過90%，可是消費者堅持要求在電池壽命至少不變的情況下，在設備上增加新的功能。)

??? 這兩難局面急需一種電源管理的更新構(gòu)思和全面的方法來開發(fā)新系統(tǒng)，只針對單個部件而開發(fā)的孤立的、短期的電源效率解決方案是遠遠不夠的，我們更需要將整個系統(tǒng)作為一個整體考慮，將各個系統(tǒng)部件在同步工作
的機會下加以平衡，以獲得下一代設備所需要的電源性能。?

PowerWise解決方案

??? 美國國家半導體" title="美國國家半導體">美國國家半導體公司的?PowerWise?技術(shù)是減少數(shù)字超大規(guī)模集成電路?(VLSI)?芯片功耗的系統(tǒng)級方法。這項技術(shù)使得消耗能量的數(shù)字集成電路與提供能量的系統(tǒng)之間緊密合作，產(chǎn)生死循環(huán)系統(tǒng)，將提供峰值能效時，對電源的要求減到最少。

??? PowerWise?技術(shù)在數(shù)字芯片上嵌入一個被稱為先進電源控制器?(APC)?的合成的?AMBA兼容內(nèi)核。APC?負責監(jiān)控和調(diào)節(jié)數(shù)字集成電路的供應電壓，以經(jīng)常達到當前工作頻率" title="工作頻率">工作頻率下的最優(yōu)供應電壓。APC?和系統(tǒng)其余部分使用兩個標準接口：AMBA?兼容主接口和開放標準" title="開放標準">開放標準?PowerWise??接口(PWI)。主接口用于將來自主系統(tǒng)的性能要求傳遞給APC，以協(xié)調(diào)?APC?操作與時鐘管理系統(tǒng)。PWI?接口用于聯(lián)系電源管理信息和外部電源管理集成電路，以調(diào)整供應電壓。

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??? APC?使之能夠在目標系統(tǒng)上實現(xiàn)動態(tài)電壓調(diào)節(jié)" title="電壓調(diào)節(jié)">電壓調(diào)節(jié)或完全適應電壓調(diào)節(jié)。使用標準接口使得?APC?能夠很容易地嵌入任何邏輯芯片并與系統(tǒng)的其它部分接口。這使系統(tǒng)設計者能夠快速使用新一代功效標準來開發(fā)新的平臺，將產(chǎn)品投放市場時間和風險減至最少。

協(xié)作方式

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??? 即將誕生的新一代設備如智能電話和手提式媒體播放器，數(shù)據(jù)處理能力將比以前的設備高幾級，這就需要從電池獲得額外能量?—因為電池容量并沒有可觀地增長?—并且使兩次充電之間運行時間縮短。可見新的電源管理技術(shù)是必需的。

??? 這些相同的技術(shù)如自適應電壓調(diào)節(jié)，需要各種不同系統(tǒng)部件和軟件間的無縫合作，因此，只有在各個專門技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先的公司在開發(fā)解決方案上進行合作，才可能產(chǎn)生最高效的系統(tǒng)概念。美國國家半導體和?ARM公司正在合作開發(fā)的先進系統(tǒng)級電源管理技術(shù)為此開創(chuàng)了道路。在使用?ARM?內(nèi)核的系統(tǒng)中，美國國家半導體的?PowerWise?技術(shù)和?ARM?使用?ARM?內(nèi)核的智能能量管理器?(Intelligent?Energy?Manager)?合作得天衣無縫。

??? 當?ARM?對?IEM?處理器的使用進行監(jiān)測的時候，美國國家半導體的?APC?收集關(guān)于處理器性能的信息。IEM?決定了處理器應該工作的最佳性能(頻率)?水平，而?APC?將處理器的性能和?IEM?的要求相匹配。這樣一來，APC?將外部電源供應的電壓調(diào)整到滿足給定時鐘頻率的最小值,使能源節(jié)約最大化。

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??? 圖?2表明了?PowerWise?自適應電壓調(diào)節(jié)(AVS)?在基于?ARM7?的測試芯片上的結(jié)果。該芯片基于?180?納米工藝設計，最大工作頻率為?80?兆赫。

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??? 在固定的電壓系統(tǒng)上測試出的?AVS?節(jié)約幅度從?80?兆赫時的?48%?到?6兆赫時的81%，大幅地削減了功耗。
圖?3表明了使用?ARM926??內(nèi)核，使用?240兆赫最大工作頻率設計的?130?納米芯片上的大幅能源節(jié)約情況。APC?既支持開環(huán)動態(tài)電壓調(diào)節(jié)，也支持實施死循環(huán)AVS。

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??? 圖?4是在?130?nm?@?96?兆赫的慢速硅最壞情形、快速硅最好情形及典型硅情形下，比較兩步?DVS?電壓投送方案和死循環(huán)?AVS?方案的模擬結(jié)果。在死循環(huán)?AVS?方案中，當供應電壓與相應的能耗為給定芯片速度和芯片溫度的最低值時，進程和溫度補償都能得以實現(xiàn)。

??? 美國國家半導體公司的?PowerWise?技術(shù)通過閾值調(diào)節(jié)，進一步給微處理器內(nèi)核提供動力需要。在深亞微米制程技術(shù)中，由電流泄露產(chǎn)生的靜態(tài)功耗變得十分重要。閾值調(diào)節(jié)通過偏置?N-?和?P-?極減少了泄漏電流，使得晶體管能被更有效地「驅(qū)動」。

??? 美國國家半導體公司和?ARM?提供的互補能源守恒技術(shù)，在滿足任何特殊的數(shù)據(jù)處理應用程序?qū)π阅艿囊蟮耐瑫r，保證了最小的能耗減。

??? 使用了如此強大技術(shù)結(jié)合，個人便攜式電子設備的制造商能夠增強他們產(chǎn)品的特色和功能，同時減少電池大小和重量，并增加電池壽命。和APC、IEM?一起使用?PWI?開放標準，可以減少系統(tǒng)復雜性，減少設計周期。

??? 有關(guān)?PowerWise?技術(shù)的詳細信息，請瀏覽我們的網(wǎng)站：powerwise.national.com/CHS

??? 有關(guān)?PWI?開放標準的詳細信息，請瀏覽網(wǎng)站：www.pwistandard.org