POWER
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- ELETTRONICA OGGI 440 - OTTOBRE 2014
Power Management
con un sistema operativo
U
n PC desktop ha spesso un alimentatore di circa
200 watt.
Se 100 milioni di queste macchine sono attivate
contemporaneamente in tutto il mondo, insieme usano
20.000 megawatt di elettricità. Potendo tagliare a metà
i requisiti di alimentazione, si risparmierebbe molta
energia rispettando l’ambiente e per poter determinare
l’obiettivo, hardware e software efficienti devono essere
opportunamente progettati.
La scelta di OS influenza il consumo di energia di un si-
stema embedded (Fig. 1) in due modi distinti e separati.
In primo luogo, vi è la gestione della potenza attiva, in cui
il sistema operativo richiede azioni specifiche per con-
trollare, limitare o ottimizzare il consumo del dispositivo.
In secondo luogo, vi è l’influenza passiva sul consumo
energetico, in cui le caratteristiche architettoniche del
OS hanno un effetto indiretto (e probabilmente non volu-
to) sul consumo di energia.
Gestione della potenza attiva
L’influenza positiva del software circa il consumo ener-
getico può essere inquadrata in 3 aree distinte:
commutazione selettiva di blocchi logici;
gestione della frequenza della tensione di alimentazio-
ne di clock della CPU: Dynamic Voltage Scaling e Fre-
quency Scaling;
utilizzo delle modalità a bassa potenza della CPU.
Periferiche
Molti sistemi embedded hanno numerose periferiche, e
delle quali sono inutilizzate per gran parte del tempo.
Esempi potrebbero essere le interfacce Bluetooth e Wi-
Fi, display e così via. Se il software viene fornito con la
capacità di disabilitare alcuni blocchi logici, vi è la pos-
sibilità di poter gestire in maniera efficiente la quantità
di energia.
Dynamic Voltage Scaling
e Frequency Scaling (DVFS)
È probabilmente non intuitivo per l’ingegnere sof-
tware, anche se sviluppatori embedded esperti pos-
sono avere un
quadro hardware più chiaro, che la po-
tenza utilizzata da un sistema viene aumentata con
l’aumento della frequenza di clock. In un certo sen-
so questo è sorprendente, come chiaramente più la-
voro può essere fatto in un determinato periodo di
tempo da una CPU che lo esegue più velocemente.
È sempre più comune per i sistemi incorporare sistemi
DVFS, che consentono al software di regolare la frequen-
za di clock della CPU, cosa che si traduce in minore con-
sumo di energia.
Dynamic Voltage Scaling è una tecnica di gestione dell’e-
nergia in cui viene aumentata (overvolting) o diminuita
(undervolting) la tensione utilizzata in un componente, in
base alle circostanze.
Maurizio Di Paolo Emilio
Il Power Management (PM) dei dispositivi
elettronici, in particolare di quelli embedded,
rappresenta un fattore importante in fase di
progettazione. È noto come la scelta hardware
e software abbia un impatto sulle prestazioni
energetiche del dispositivo. In particolare, la
scelta di un sistema operativo (OS) può essere
fatta in considerazione di molti fattori che saranno
analizzati in questo articolo
