Novi mikroprocesor tvrdi da je 10 puta poboljšan u energiji

Ambiq Micro

Kako je potrošnja energije postala jedna od najvažnijih mjernih podataka u dizajnu CPU-a, vidjeli smo razne metode predložene za smanjenje TDP-a CPU-a. Intel široko koristi dinamičko skaliranje napona i frekvencije, koje ARM ima veliko.Malo, a više tvrtki istražuje teme poput napon blizu praga (NTV) skaliranje kao i promjenljiva preciznost za CPU i GPU operacije. Sada, jedna mala ugrađena tvrtka, Ambiq Micro, tvrdi da je napravila proboj u dizajnu CPU-a izradivši čip dizajniran za rad napona ispod praga - sa dramatičnim rezultatima.



Ambiqova nova dizajnerska strategija mogla bi biti presudna za dugoročni razvoj tržišta nosivih uređaja Internet stvari i za ugrađeni računalni dizajn općenito - ako se tehnološki pristup tvrtke može prilagoditi širokom spektru proizvoda.

Rad napona ispod praga i blizu praga

Prag napona tranzistora je napon točka potrebna za stvaranje provodne putanje između izvora i odvodne stezaljke. Najjednostavnije rečeno, ovo je točka u kojoj se tranzistor uključuje. Međutim, prag napona nije apsolutni - rad je moguć u područjima blizu praga i ispod praga.



Tok curenja



Problem s NTV i ispodpragovim dizajnom je taj što imaju tendenciju da pate od velikih količina struje propuštanja, kao što je prikazano gore, te su sposobni za samo vrlo niske radne frekvencije unutar ovih raspona napona. To zapravo može dovesti do veće ukupne potrošnje energije - stalnim radom u području ispod praga, ukupna količina energije koju curi čip može rezultirati većom potrošnjom energije nego što bi rezultirala da SoC radi samo na konvencionalne napone, a zatim napajanje bude čisto ili zatvoreno sama od sebe.

Da biste razumjeli problem s podpragovnim krugovima i performansama, zamislite da ste morali razlikovati izmjenično polje bijelih i crnih kvadrata. Ljudsko oko može relativno lako izvesti ovaj podvig - čak i kad se bijelo-crna zamjena dogodi pri velikim brzinama, možemo razlikovati to dvoje.

Zamolite ljude da prepoznaju razliku između dvije malo različite sive sive, a to mogu učiniti samo kad su okviri predstavljeni mnogo dulje vrijeme. Oko će nastojati kombinirati dvije nijanse u jednu opaženu nijansu - ta se činjenica naširoko koristi u monitorima Twisted Nematic (TN) za proizvodnju simulirane 8-bitne boje pomoću brzih 6-bitnih ploča. Umjesto da prikazuje zadanu nijansu - recimo, Crvenu 250 - monitor će izmjenjivati ​​Crvenu 246 i Crvenu 254. Preokrenite ove dvije nijanse dovoljno brzo i oko ih prirodno 'usredsredi' na Crvenu 250.



Ova poteškoća između određivanja stanja 'uključeno' u odnosu na 'isključeno' glavni je ograničavajući čimbenik u radu ispod praga i zahtijeva projektiranje krugova na izuzetno uske tolerancije. Ono što Ambiq tvrdi da je razvio je nova metoda dizajniranja sklopova, nazvana Sub-prag Power Optimized Technology (SPOT). Kompletna tehnička knjiga tvrtke dostupan .

Ambiq tvrdi da njegov Apollo mikrokontroler, koji se temelji na ARM Cortex-M4 dizajnu s FPU-om, može isporučiti potrošnju energije ekvivalentnu Cortex-M0 + dijelu bez ugrožavanja svog M4 s FPU performansama. To je zapravo značajnije nego što zvuči - grafikon s desne strane prikazuje rezultate usporedbe performansi i analize snage između Cortex-M0 i Cortex-M4, kako ih je objavio EDA360 Insider.

ganssle-test-slika



Zelena linija je M4, dok je žuta linija Cortex-M0. Prema tom izvještaju : 'ARM Cortex-M4 sa svojim SIMD-om i mogućnostima s pomičnom zarezom proveo je testove 12 do 174 puta brže od ARM Cortex-M0 jezgre i trošio je 2x do 9x više energije.'

Drugim riječima, potpragova verzija Cortex-M4 s Cortex-M0 potrošnjom energije bila bi ugrađeni čip koji je spojio najbolje od oba svijeta - nevjerojatna učinkovitost napajanja i daleko više ugrađenih performansi nego što je trenutno dostupno.

Zašto je bitna ugrađena izvedba ispod praga

Prethodnih godina ovakva postignuća na ugrađenom tržištu bila bi ograničena za bilo koga drugog. Međutim, kombinirani napori za bolju nosivu opremu i rastući Internet stvari čine inovacije poput napona ispod praga presudno neophodnim. Iako još uvijek postoji veliki jaz između čak i snažnog ugrađenog čipa poput Cortex-M4 i Cortex-A7 pametnog procesora klase pametnih telefona, jedini način da se taj jaz zatvori jest nastavak potiskivanja ugrađenih performansi po vatu u nove granice.

Ambiq tvrdi da se novi pristupi dizajnu i implementaciji mogu udvostručiti do četverostruke energetske učinkovitosti. Je li ovo isključivo ugrađeni pomak ili može povećati napredni hardver još uvijek nije poznato, no pristupi poput ovog mogli bi revolucionirati ugrađeni hardver - i dugoročno pretvoriti cjelodnevno trajanje baterije pametnog sata u stvarnost.

Sada pročitajte: Uz Curie, Intel se nada da će otvoriti novi teren u nošnji, senzorima i Internetu stvari

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com