DIGITAL
LOW ENERGY
clock siano disabilitate finché nessuna unità funzionale
all’interno del gruppo è attiva: tuttavia questo approccio
consente a un circuito logico che non sta eseguendo lavoro
utile di ricevere un segnale di clock all’interno di gruppi
che sono attivi. Per esempio l’addizionatore presente in un
core di CPU potrebbe ricevere un segnale di clock anche
se l’istruzione attuale è un salto (branch). La commutazione
innescata dal segnale di clock all’interno dell’addizionatore
incrementa il consumo di potenza di un fattore pari a CV
2
f,
come descritto in precedenza. I miglioramenti apportati alle
tecniche e ai tool di progetto hanno permesso di aumentare
la granularità del clock gating a un punto tale che nessuna
periferica o unità funzionale riceve un segnale di clock se
non ha lavoro da svolgere durante un determinato ciclo.
Lo scaling (ovvero la riduzione) della tensione garantisce
un ulteriore risparmio di energia in quanto consente di
fornire, quando richiesto, una tensione di valore inferiore a
un particolare gruppo di unità funzionali. Per fornire la ten-
sione richiesta a un gruppo di unità funzionali o periferiche
è necessario disporre di convertitori dc-dc o regolatori di
tensione on chip e utilizzare circuiti di monitoraggio al fine
di assicurare il funzionamento dell’integrato alla tensione
desiderata.
Alimentazione:
alcune considerazioni
I regolatori di tensione presenti sul chip assicurano una
maggiore flessibilità ai progettisti di sistema, in quanto per-
mettono loro di ricavare una carica maggiore dalla batteria.
Per esempio un convertitore buck a commutazione on-chip
(come quello integrato nelle MCU della linea SiM3L1 di Silicon
Labs) può essere usato per convertire la tensione di 3,6V di
una batteria industriale a un valore di 1,2V con un’efficienza
superiore all’80%.
Parecchie MCU non dispongono di tale prerogativa e fanno
ricorso a componenti lineari per diminuire il valore della
tensione al livello desiderato con conseguente perdita di
efficienza.
Nelle implementazioni più avanzate il regolatore buck può
essere escluso quando la batteria si è scaricata a un livello
tale da rendere inutile la conversione.
Di conseguenza l’alimentatore può essere ottimizzato in ter-
mini di efficienza energetica lungo l’intero arco della vita del
dispositivo sotto il controllo del software.
Q
La II parte dell’articolo sarà pubblicata sul numero 431-otto-
bre di Elettronica Oggi
