Nedorozumění 4: Konstrukce s nízkou spotřebou energie

Častá chyba 17: Všechny tyto signály sběrnice jsou taženy odpory, takže se mi ulevilo.

Pozitivní řešení: Existuje mnoho důvodů, proč je potřeba signály táhnout nahoru a dolů, ale ne všechny je třeba táhnout. Pult-up a pull-down rezistor přitahuje jednoduchý vstupní signál a proud je menší než desítky mikroampérů, ale když je přitažen řízený signál, proud dosáhne úrovně miliampér. Současný systém má často každý 32 bitů adresních dat a může se vyskytnout. Pokud se vytáhne izolovaná sběrnice 244/245 a další signály, tyto rezistory spotřebují několik wattů energie (nepoužívejte koncept 80 centů za kilowatthodinu na ošetření těchto několika wattů spotřeby energie, důvod je nižší Podívejte se).

Častá chyba 18: Náš systém je napájen 220V, takže se nemusíme starat o spotřebu energie.

Pozitivní řešení: nízkoenergetický design je nejen pro úsporu energie, ale také pro snížení nákladů na napájecí moduly a chladicí systémy a snížení rušení elektromagnetického záření a tepelného šumu v důsledku snížení proudu. S klesající teplotou zařízení se odpovídajícím způsobem prodlužuje životnost zařízení (provozní teplota polovodičového zařízení se zvýší o 10 stupňů a životnost se zkrátí na polovinu). Spotřebu energie je třeba vzít v úvahu kdykoli.

Častá chyba 19: Spotřeba těchto malých čipů je velmi nízká, s tím si nedělejte starosti.

Pozitivní řešení: Je obtížné určit spotřebu vnitřně nepříliš složitého čipu. Je to dáno především proudem na kolíku. ABT16244 spotřebovává méně než 1 mA bez zátěže, ale jeho indikátorem je každý pin. Dokáže řídit zátěž 60 mA (např. přizpůsobení odporu desítek ohmů), to znamená, že maximální spotřeba energie při plné zátěži může dosáhnout 60*16=960mA. Tak velký je samozřejmě jen napájecí proud a teplo dopadá na zátěž.

 

Častá chyba 20: Jak naložit s těmito nevyužitými I/O porty CPU a FPGA? Můžete to nechat prázdné a promluvit si o tom později.

Pozitivní řešení: Pokud nevyužité I/O porty zůstanou plovoucí, mohou se stát opakovaně oscilujícími vstupními signály s malým rušením z vnějšího světa a spotřeba MOS zařízení v podstatě závisí na počtu přepnutí obvodu hradla. Pokud je vytažen nahoru, bude mít každý pin také mikroampérový proud, takže nejlepší způsob je nastavit jej jako výstup (samozřejmě nelze připojit žádné další signály s buzením).

Častá chyba 21: Na tomto FPGA zbývá tolik dveří, takže je můžete použít.

Pozitivní řešení: Spotřeba FGPA je úměrná počtu použitých klopných obvodů a počtu klopných obvodů, takže spotřeba stejného typu FPGA v různých obvodech a různých časech se může 100krát lišit. Minimalizace počtu klopných obvodů pro vysokorychlostní překlápění je základním způsobem, jak snížit spotřebu energie FPGA.

Častá chyba 22: Paměť má tolik řídicích signálů. Moje deska potřebuje používat pouze signály OE a WE. Výběr čipu by měl být uzemněn, aby data během operace čtení vycházela mnohem rychleji.

Pozitivní řešení: Spotřeba většiny pamětí při platném výběru čipu (bez ohledu na OE a WE) bude více než 100krát větší, než když je výběr čipu neplatný. K ovládání čipu by se tedy mělo co nejvíce používat CS a měly by být splněny další požadavky. Je možné zkrátit šířku pulsu volby čipu.

Častá chyba 23: Snížení spotřeby energie je úkolem hardwarového personálu a nemá nic společného se softwarem.

Pozitivní řešení: Hardware je jen jeviště, ale software je interpret. Přístup téměř každého čipu na sběrnici a překlopení každého signálu jsou téměř řízeny softwarem. Pokud software dokáže snížit počet přístupů do externí paměti (pomocí více proměnných registru, větší využití interní CACHE atd.), včasná reakce na přerušení (přerušení jsou často nízkoúrovňová aktivní s pull-up rezistory) a další specifická opatření pro konkrétní desky všechna výrazně přispějí ke snížení spotřeby energie. Aby se deska dobře otáčela, je třeba hardware a software uchopit oběma rukama!

Častá chyba 24: Proč tyto signály přestřelují? Dokud je zápas dobrý, může být vyloučen.

Pozitivní řešení: Kromě několika specifických signálů (např. 100BASE-T, CML) dochází k překmitu. Pokud není příliš velký, nemusí být nutně spárován. I když se shoduje, nemusí nutně odpovídat nejlepšímu. Například výstupní impedance TTL je menší než 50 ohmů a některé dokonce 20 ohmů. Pokud je použit tak velký přizpůsobovací odpor, proud bude velmi velký, spotřeba energie bude nepřijatelná a amplituda signálu bude příliš malá na to, aby ji bylo možné použít. Kromě toho výstupní impedance obecného signálu při výstupu vysoké úrovně a výstupu nízké úrovně není stejná a je také možné dosáhnout úplného přizpůsobení. Proto může být přizpůsobení TTL, LVDS, 422 a dalších signálů přijatelné, pokud je dosaženo překmitu.