L'optimisation
de puissance est la tentative de réduire la puissance consommée par les
appareils numériques tels que les circuits intégrés en équilibrant les
paramètres tels que la taille, la performance, et la dissipation de chaleur.
C'est une zone très critique de la conception de composant électronique, car de
nombreux appareils électroniques portables nécessitent une capacité de
traitement élevée avec une faible consommation d'énergie. Les composants
doivent exécuter des fonctions complexes encore générer que peu de chaleur et
de bruit possible, tout emballé sur une surface très petite. Une zone
d'intenses recherches de conception numérique, optimisation de puissance est essentielle
à la réussite commerciale de nombreux dispositifs.
L'idée de
l'optimisation de la puissance dans la conception électronique a commencé à
attirer l'attention dans les années 1980 avec la généralisation des appareils
portables. Autonomie de la batterie, des effets de chauffage, et les exigences
de refroidissement sont devenues très importantes pour des raisons
environnementales et économiques. Montage des composants de plus en plus
complexes sur de plus petites tailles de puces est devenu vital pour assurer la
production de petits appareils avec plus de fonctionnalités. La chaleur générée
par les composants, y compris beaucoup, cependant, est devenue un enjeu majeur.
Des facteurs tels que la performance du dispositif et la fiabilité sont également
affectés par la chaleur.
À l'échelle des
puces, de réduire la taille de la matrice, et encore des performances de pointe
à des niveaux de température acceptables nécessite d'investir du temps dans les
méthodologies d'optimisation de puissance. Pouvoir optimiser manuellement
devient impossible avec des puces existantes comme des circuits intégrés, car
ils contiennent des millions de composants. En règle générale, les concepteurs
réalisent optimisation de puissance en limitant le gaspillage d'énergie, ce qui
est la plupart du temps la spéculation, de l'architecture, et les déchets de
programme. Toutes ces méthodes visent à réduire les pertes d'énergie par
rapport au niveau de la conception de circuit pour l'exécution et à
l'application.
Les déchets de programme
se produit lorsque un microprocesseur haut de gamme exécute les commandes qui
ne sont pas nécessaires. L'exécution de ces commandes ne modifie pas le contenu
de la mémoire et des registres. L'élimination des déchets de programme signifie
la réduction de l'exécution des instructions morts et de se débarrasser de
magasins silencieux. Les déchets de spéculation qui se passe quand le
processeur récupère et exécute les instructions au-delà des branches non
résolus. Déchets architectural qui se passent quand des structures comme les
caches, les prédicteurs de branchement et de files d'attente sont trop grandes
ou trop petites.
Principalement
conçus pour contenir de grandes quantités, des structures architecturales ne
sont généralement pas utilisés à leur pleine capacité. Inversement, les rendant
plus petites augmente également la consommation d'énergie en raison de plus
misspeculation. Optimisation de puissance réussie nécessite l'aide d'une
approche à l'échelle du système en sélectionnant des composants qui consomment
très peu d'énergie. Toutes les combinaisons possibles de ces types de
composants peuvent être explorées dans la phase de conception. Réduire la
quantité d'activité nécessaire en circuit de commutation assure également une
consommation moindre.
Parmi les autres
méthodes utilisées pour l'optimisation de puissance comprennent clock gating,
modes de veille, et une meilleure conception de la logique. Recalage, chemin
équilibrage, et le codage de l'État existe d'autres méthodes logiques qui
peuvent limiter la consommation d'énergie. Certains concepteurs de
microprocesseurs utilisent aussi des formats spéciaux pour coder les fichiers
de conception qui insèrent des fonctions de contrôle économie d'énergie.