Dynamisk spänningsförändring

Dynamisk spänningsskalning ( DVS ) är en  teknik som gör att du kan minska strömförbrukningen (liksom överhettning) av ett datorsystem, beroende på dess belastning, genom att minska CPU-klockfrekvensen och dess matningsspänning.

Effekten som krävs för att byta ett CMOS -chip beror på klockfrekvensen och matningsspänningen:

där P är strömförbrukningen;
C är kapacitansen hos transistorernas grindar;
V är matningsspänningen;
f är klockfrekvensen.

Den maximala arbetsfrekvensen för ett CMOS-chip beror på matningsspänningen (nästan linjärt, förutsatt att matningsspänningen avsevärt överstiger inversionsskiktets bildande spänning vid vilken transistorn öppnar ), därför, när matningsspänningen minskar, en samtidig minskning av klockan frekvens är nödvändig, vilket minskar systemets prestanda. Att minska klockhastigheten i sig minskar inte strömförbrukningen, eftersom det ökar tiden för att utföra uppgiften, vilket minskar processorns vilotid.

där t är fördröjningstiden för elementet;
k är en konstant beroende på storleken och kapacitansen hos grinden;
VT är inversionsskiktets bildande spänning.

där f är den maximala driftfrekvensen;
L är det maximala antalet seriekopplade element.

En algoritm som implementerar dynamiska spänningsförändringar samlar in systembelastningsstatistik efter tidsintervall, förutsäger belastning för nästa tidsintervall och ställer därför in den erforderliga processorhastigheten. DVS-programvaran inkluderar: en uppgiftsschemaläggare för operativsystemet som samlar in systemstartstatistik; DVS-styrprogrammet, som bearbetar statistik och beräknar den hastighet som krävs, och CPUFreq-drivrutinen, som ställer in processorfrekvensen. Datorns hårdvara omvandlar den erforderliga frekvensen till en processorspänning.

För realtidsapplikationer kan användningen av DVS-teknik vara ett allvarligt problem, eftersom när klockfrekvensen minskar är det inte längre garanterat att uppgiften slutförs inom en viss tid. [2]

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 Ala Quadi, Steve Goddard, Shane Farritor. En dynamisk spänningsskalningsalgoritm för sporadiska uppgifter  (engelska) (PDF). Proceedings of 24th IEEE Real-Time Systems Symposium. . University of Nebraska–Lincoln (december 2003). Datum för åtkomst: 12 december 2012. Arkiverad från originalet den 18 januari 2013.
2. ↑ Padmanabhan Pillai, Kang G. Shin. Realtidsspänningsskalning för lågeffekts inbyggda operativsystem  (engelska) (PDF). University of Massachusetts. Datum för åtkomst: 12 december 2012. Arkiverad från originalet den 18 januari 2013.