Parallelle CPU-kerner sænkereffektforbrugetEffektforbruget i system-on-chip (SoC) designs kan reduceres ved at fordele chippens arbejde på flere parallelleprocessorkerner og sænke clockfrekvensende højest ydende chips nu ernået til et punkt, hvor detikke længere er muligt at øgechippens performance ved atøge klokfrekvensen i taktmed formindskelsen af geometrien.Derfor er low power designnu blevet en af de væsentligsteparametre i mange system-on-chip(SoC) designs.For at reducere effekten kanchipdesignerne anvende forskelligeeffektbesparendeteknikker, såsom at opdelechippen i flere separate effektområder,anvende forskelligespændingsniveauer,reducere clockfrekvensen ognedlukke ikke-aktive kredsløbetc. For eksempel kan deropnås en betydelig besparelseaf den dynamiske effektved reducere clockfrekvensen,og det benytter en delSoC designere sig nu af vedat anvende flere parallelleCPU-kerner i stedet for enenkelt hurtig processor.CMOS-chippens dynamiskeeffekt er proportionalmed chippens kapacitans,forsyningsspændingens kvadratog clockfrekvensen (P d =C x V 2 x f). En stigende clockfrekvensgiver således etLavere clockfrekvens reducerer det dynamiske effektforbrugi SoC designs, og med konfigurerbare processorkernerkan designet yderligere effektiviseres, pointeredeChris RowenEn mobiltelefon baseret påDiamond CPU-kerner ogproduceret af koreanskeLG for det italienske modefirmaPrada, demonstreresher af Tensilica’s teknologievangelist,Steve Leibson,som forkynder firmaetsteknologiske budskabover for potentielle kunderstørre dynamisk effektforbrug.Men da kernen ogsåskal have en højere spændingfor at opnå en størreclockfrekvens, påvirkes effektforbrugetbåde af clockfrekvensog spænding. Derforhar det stor virkning påeffektforbruget, når clockfrekvensenreduceres. I designsmed kun en enkelt processortil flere parallelle opgaver,skal der anvendes et operativsystemmed multitasking,og processorens clockhastighedskal være tilsvarendehøj for at kunne eksekverealle opgaver på samme tid.Fordeler man derimod chippensarbejdsopgaver på flereCPU-kerner, der arbejder iparallel, behøver hver enkeltprocessorkerne ikke at køreså hurtigt.- Clockfrekvensen og dermeddet dynamiske effektforbrugi SoC designs kansænkes ved at bruge flereparallelle processorkerner.Og med konfigurerbare processorkernerkan designetyderligere effektiviseres, fordiCPU-hardwaren kan optimerestil applikationsspecifikkeløsninger, pointeredeTensilica’s CEO og president,Chris Rowen, på et topmødefor den globale elektronikfagpressei San Francisco,Californien, USA primoapril.Nyt GUI gøreffektjustering nemDe konfigurerbare processorkernerfra CaliforniskeTensilica (www.tensilica.com) er baseret på firmaets32-bit Xtensa arkitektur. Deer specielt udviklet til SoCdesign, og kan tilbyde højydelse og lavt effektforbrugpå et lille siliciumareal. Enhedernekan konfigureresved hjælp af udvidelser i instruktionssættetog dermedpræcist designes til en givenXenergy værktøjet beregner den energi, som en specifiksoftwareopgave forbruger, og viser resultatet grafiskapplikation. Den optimeredehardware og de tilhørendesoftwareværktøjer genereresautomatisk med firmaetsprocessorgenerator, og CPUkernernekan produceres ienhver siliciumproces. Baseretpå Xtensa arkitekturenhar Tensilica også udvikleten række prækonfigureredeCPU-kerner til video og audioi håndportabelt udstyr. Kernernei denne Diamond serieer standard hyldevarer, hvortilfirmaet på forhånd harudviklet alle væsentlige videoog audio funktioner, somgør anvendelsen nemmere.Med firmaets Xenergyværktøj kan designerne tidligti et projekt effektoptimereSoC designet til et lavtforbrug. Det gøres ved attune instruktionssæt og hukommelsersamt algoritmerog kodning til et minimalteffektforbrug. Til detteværktøj har Tensilica nulanceret et nyt grafisk brugerinterface(GUI), som gørdet nemmere også at tunesoftwaren til et mere effektivtenergiforbrug.- Det totale energiforbrug iSoC designs er i dag en primærdesignparameter forsåvel hardware- som softwaredesignere.Men ofte er detikke umiddelbart indlysende,hvilken designbeslutning,der har størst indflydelsepå effektforbruget. Herkan vor Xenergy værktøjmed dets nye GUI være tilstor hjælp, idet designernenu hurtigt kan evaluere forskelligetrade-offs og dermedfå vished for, at de har valgtden mest effektive fremgangsmådetil deres nye SoCdesign, betonede ChrisRowen.Energiforbedring på82 gangeVed brug af Xenergy værktøjetkan hardwaredesignernekonfigurere Xtensa processorentil en betydelig lavereklokhastighed for atudføre et bestemt arbejde.Designerne kan vælge forskelligekonfigureringsmulighederfra en menu og forsøgesig frem med forskelligeudvidelser af instruktionssættetfor at reducere processorenstotale effektforbrug.Xenergy værktøjet beregnerden energi, som en specifiksoftwareopgave forbruger, ogviser sammenligningernemellem forskellige processorergrafisk eller i tekstformat.Test på forskellige pro-cessorkonfigurationer, ligefra simple applikationer tilmere komplekse som AESkryptering,Viterbi dekodningog hurtig Fourier transformering(FFT), viser, atMikroskoper og målesystemertil ethvert formålder kan opnås energiforbedringerpå fra to gange for demere simple til 82 gange forAES-krypteringer. Xenergyværktøjet kan også anvendestil at evaluere effektbesparelsernefor forskellige procesteknologier,størrelsen afcache hukommelser samt afRAM- og ROM-enheder plusmange andre af Xtensa processorenskonfigurationer.Softwareudviklere kanogså, efter at en processorkonfigurationer valgt ellerTypisk skærmbillede fra Xenergy, hvor designerne kanvælge forskellige konfigureringsmuligheder fra en menuen SoC er produceret, brugeXenergy værktøjet til at fintunederes C-kode for at reducereeffektforbruget i processorenog dens hukommelse.Vision Engineerings patenterede optik og LED belysning gør mikroskoperne ideelle tilhurtig, let og præcis inspektion og udmåling af emner og overflader.Mantis Compact fås nu også med UV belysning til tydelig forstørret visning afUV fluoriderende revner og coating.Teleinstrument A/S, Fabrikvej 11, 8700 Horsens, tlf. 76 25 18 18www.teleinstrument.dkaktuel elektronik nr. 17 • 20. August 2008 13