Nedorozumenie 4: Dizajn s nízkou spotrebou energie

Bežná chyba 17: Všetky tieto zbernicové signály sú ťahané odpormi, takže cítim úľavu.

Pozitívne riešenie: Existuje veľa dôvodov, prečo je potrebné signály ťahať nahor a nadol, ale nie všetky je potrebné ťahať. Pult-up a pull-down rezistor ťahá jednoduchý vstupný signál a prúd je menší ako desiatky mikroampérov, ale keď je ťahaný budiaci signál, prúd dosiahne úroveň miliampérov. Súčasný systém má často 32 bitov adresových dát a môžu existovať. 80 centov za kilowatthodinu na spracovanie týchto niekoľkých wattov spotreby energie, dôvod je znížený.

Bežná chyba 18: Náš systém je napájaný 220V, takže sa nemusíme starať o spotrebu energie.

Pozitívne riešenie: nízkoenergetický dizajn nie je len pre úsporu energie, ale aj pre zníženie nákladov na výkonové moduly a chladiace systémy a zníženie rušenia elektromagnetického žiarenia a tepelného šumu v dôsledku zníženia prúdu. S klesajúcou teplotou zariadenia sa zodpovedajúcim spôsobom predlžuje životnosť zariadenia (prevádzková teplota polovodičového zariadenia sa zvýši o 10 stupňov a životnosť sa skráti na polovicu). Spotrebu energie treba brať do úvahy kedykoľvek.

Bežná chyba 19: Spotreba energie týchto malých čipov je veľmi nízka, nebojte sa.

Pozitívne riešenie: Je ťažké určiť spotrebu vnútorne nie príliš komplikovaného čipu. Je to určené hlavne prúdom na kolíku. ABT16244 spotrebuje menej ako 1 mA bez záťaže, ale jeho indikátorom je každý kolík. Dokáže poháňať záťaž 60 mA (ako napr. prispôsobenie odporu desiatok ohmov), čo znamená, že maximálna spotreba energie pri plnej záťaži môže dosiahnuť 60*16=960mA. Samozrejme, len napájací prúd je taký veľký a teplo dopadá na záťaž.

 

Bežná chyba 20: Ako sa vysporiadať s týmito nevyužitými I/O portami CPU a FPGA? Môžete to nechať prázdne a porozprávať sa o tom neskôr.

Pozitívne riešenie: Ak nevyužité I/O porty zostanú plávajúce, môžu sa stať opakovane oscilujúcimi vstupnými signálmi s miernym rušením z vonkajšieho sveta a spotreba energie zariadení MOS v podstate závisí od počtu prepnutí obvodu brány. Ak je vytiahnutý, každý pin bude mať aj mikroampérový prúd, takže najlepšie je nastaviť ho ako výstup (samozrejme, žiadne ďalšie signály s riadením nemožno pripojiť navonok).

Bežná chyba 21: Na tomto FPGA zostalo toľko dverí, takže ho môžete použiť.

Pozitívne riešenie: Spotreba energie FGPA je úmerná počtu použitých klopných obvodov a počtu preklopení, takže spotreba energie rovnakého typu FPGA v rôznych obvodoch a rôznych časoch môže byť 100-krát odlišná. Minimalizácia počtu klopných obvodov pre vysokorýchlostné preklápanie je základným spôsobom zníženia spotreby energie FPGA.

Bežná chyba 22: Pamäť má toľko riadiacich signálov. Moja doska potrebuje používať iba signály OE a WE. Výber čipu by mal byť uzemnený, aby dáta počas operácie čítania vychádzali oveľa rýchlejšie.

Pozitívne riešenie: Spotreba energie väčšiny pamätí pri platnom výbere čipu (bez ohľadu na OE a WE) bude viac ako 100-krát väčšia ako pri neplatnom výbere čipu. Preto by sa na ovládanie čipu malo v maximálnej možnej miere používať CS a mali by byť splnené ďalšie požiadavky. Je možné skrátiť šírku impulzu výberu čipu.

Bežná chyba 23: Zníženie spotreby energie je úlohou hardvérového personálu a nemá nič spoločné so softvérom.

Pozitívne riešenie: Hardvér je len javisko, ale softvér je interpret. Prístup takmer každého čipu na zbernici a preklopenie každého signálu takmer riadi softvér. Ak softvér dokáže znížiť počet prístupov do externej pamäte (použitím väčšieho počtu premenných registra, väčšieho využitia internej CACHE atď.), včasná reakcia na prerušenia (prerušenia sú často aktívne na nízkej úrovni s pull-up odpormi) a iné špecifické opatrenia pre konkrétne dosky výrazne prispejú k zníženiu spotreby energie. Aby sa doska dobre otáčala, hardvér a softvér je potrebné uchopiť oboma rukami!

Bežná chyba 24: Prečo tieto signály prekračujú? Pokiaľ je zápas dobrý, dá sa vylúčiť.

Pozitívne riešenie: Okrem niekoľkých špecifických signálov (napríklad 100BASE-T, CML) dochádza k prekmitu. Pokiaľ nie je príliš veľký, nemusí byť nutne prispôsobený. Aj keď je zhodná, nemusí sa nutne zhodovať s tým najlepším. Napríklad výstupná impedancia TTL je menšia ako 50 ohmov a niektoré dokonca 20 ohmov. Ak sa použije taký veľký zodpovedajúci odpor, prúd bude veľmi veľký, spotreba energie bude neprijateľná a amplitúda signálu bude príliš malá na to, aby sa dala použiť. Okrem toho výstupná impedancia všeobecného signálu pri výstupe vysokej úrovne a nízkej úrovne nie je rovnaká a je tiež možné dosiahnuť úplné prispôsobenie. Preto môže byť prispôsobenie TTL, LVDS, 422 a iných signálov prijateľné, pokiaľ sa dosiahne prekmit.