وتتجاوز صفائف البوابات القابلة للبرمجة الميدانية أدوار مراكز البيانات التي تُعدّ منابر أساسية مُحْسَنة في الأجهزة المحمولة التي تُدرّب على السلطة، بما في ذلك الهواتف الذكية، والأقراص، والملابس، والطائرات الآلية، وتُعدّ معداتها القابلة لإعادة التشكيل تعجل عملية ضخ أجهزة الاستشعار، والشبكة العصبية التي تُعدّل في السمع، وتُحدّ من الصور.

The Power Landscape of Mobile FPGAs

(أ) فهم المصدر المادي لتفكيك الطاقة في إطار نظام FPGA أساسي قبل الاستخدام الأمثل، أما مجموع الطاقة [(FLT:0)] فتتراوح بين ] [العاملة] [العاملة]:]

وتنتج الطاقة الثابتة عن تيار التسرب الذي يتدفق حتى عندما لا يتحول المترجمون إلى: فمع أن تقدم تكنولوجيا الصنع إلى 28 نانو متراً، و16 نانو متراً، وتقلل من ذلك، فإن تسرب البوابة، وتسرب المسافات، قد يصبح كبيراً، وخلافاً للقوى الدينامية، فإن الطاقة الثابتة تتأثر بشدة بدرجات الحرارة وتغيُّر العمليات.

وتضيف التطبيقات المتنقلة مزيدا من القيود: فعملية التكتل الكهربائي تحدد عادة بواسطة نظام PMIC، وحيز لمكونات توصيل الطاقة محدود، وكثيرا ما تتقاسم هذه الشبكة وصلة حرارية مع شرائح الكثافة الأخرى، ويجب أن تعالج استراتيجية فعالة لتحقيق الاستخدام الأمثل كلا من سلوك السيليكون المتأصل في الأصيل والبيئة المحيطة به، كما أن الأجهزة الحديثة مثل معامل الترايك تخفض من حيث القدرة.

تقنيات الاستخدام الأمثل للتصميمات

ويمكن تحقيق وفورات كبيرة في الطاقة قبل أن يتم برمجة هذه المجموعة على متنها، وتركز هذه التقنيات على نظام RTL، والقائمة الصافية، وتدفق التنفيذ، والتصميم المادي، والبدء بعقلية مدركة للطاقة أثناء تعريف الهيكل، يولّد أكبر أثر.

معدات توليد الطاقة الكهربائية - Aware Synthesis and Implementation Tools

Inder[FGA development environments offer powerful power estimation and optimization motors. Tools such as Xilinx Vivado’s power opt[Fgglet:1]

تحقيق الاستخدام الأمثل في مواقع وطرق الوصول على مستوى RTL

ويمكن أن تؤثر خيارات صغيرة في مجال الطاقة المتجددة تأثيراً جذرياً على الطاقة الدينامية. Clock gating] remains the most effective technique: gating the hour to registers not actively used stops the entire downstream clock from toggling, eliminating dynamic power in both heart-flops and the large capacitive hours distribution network. Most synthesis tools support automatic gout

(ب) بعد ساعات، operand isolation] تمنع الوحدات الحسابية من حساب النواتج عندما لا تكون هناك حاجة إلى النواتج، فعلى سبيل المثال، ينبغي أن يكون هناك كتلة متعددة التراكم تستخدم فقط خلال مراحل تجهيز معينة مدخلات تُجبر على الصفر عند التخلف، وتتوقف عن الندوات الداخلية. ] تقاسم الموارد [الرقم الوظيفي:3]

ويُعدّ التنقية في إطار نهج التركيز المفاجئ عاملاً رئيسياً في القوة الدينامية لأن أسلاك الربط القابلة للبرمجة لها قدرة عالية، ويزيد ازدحام المسارات الكثيفة من حيث القدرة على التكتل والتداخل، ويُسجّل التكنولوجيا الدينامية والطفيلية التي تُفضي إلى تزامن النمائط .

Multi-Threshold Voltage and Cell Selection

وتوفر معظم أسر الفينات الخماسية الزنزانات ذات الفولط الخالي من حيث الحجم الأقصى، وتسرب الخلايا ذات الارتفاع العالي، ولكنها أبطأ؛ وتنتج خلايا منخفضة القيمة سريعة ولكن متسبة؛ وتُستخدم أدوات التنفيذ في منطقة كوارتوس (تدفقات ترجيحية عالية) أو فيفادو (التوليف الموجه نحو القوى) في شكل خلايا مضلة ذاتية عالية.

خفض القدرة على توليد البيانات والذاكرة

كما أن القطع التذكارية (BRAMs) و DSP Slices هي في كثير من الأحيان أكبر مساهمين في القوة الواحدة في أجهزة التسارع المتنقلة، وعندما تُغلق الخوارزمية أمام حركة RAM في كثير من الأحيان، فإن متوسط التلقيم المسبق للتشغيل والجهاز المزود بالأجهزة الحسوية يمكن أن يحرق بسرعة القدرة الدينامية.

On the data-path side, bus inversion and ]data-encoding schemes] reduce transitions on heavily loaded buses. Gray coding addresses on a high-speed memory bus can cut the average Hamming distance inlate accesses in half, diminish to many activity on the intercord

Synthesis Directives and Constraints for Power

ولا يمكن أن تُطبَّق أدوات توليف البائعين على المصممين لمراقبة التحولات المتصلة بالطاقة صراحة.() وفي سيلينكس فيفادو، يمكن أن يؤدي وضع استراتيجية ] ل " الإفلاس " إلى إعادة هيكلة المنطق الذي يقلل من النشاط.() وقد يعرض رئيس الشبكة تحديداً تلقائياً لمعدلات التشغيل ويقلل من القوة القصوى().

استراتيجيات إدارة الطاقة الدينامية

وتضع تدابير التصاميم خط أساس منخفض القوة، ولكن الأجهزة المحمولة تتطلب القدرة على التكيف على أساس الوقت المحدد لكي تضاهي حجم العمل وميزانية الطاقة المتباينة، وهذه الاستراتيجيات تحفز على إعادة تشكيل نظام FPGA ونظم مراقبة المنصات المتنقلة.

3 - تشكيلة السلطة والتجمع الجزئي

(ب) أن تقطع الكهرباء فعلياً جزءاً من نسيج FPGA من خطوط الإمداد، وأن تزيل كل الطاقة الثابتة والدينامية في تلك المنطقة، وأن تكون الجزر ذات القدرة الصلبة في أسر مثل اكسلينكس أولتراسكالو + MPSoC أو إنتل إيغيل، قد تؤدي إلى تسرب كامل من المصممين دون التأثير على المناطق النشطة المتاخمة.

Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS)

:: إن نظام إدارة الطاقة الرقمية هو مجموعة من أجهزة المعالجة المتنقلة، وهي متاحة بصورة متزايدة لأجهزة التردد العالي، ومن خلال تعديل الفول الأساسي وتواتر ساعات العمل استجابة لطلبات الإنتاج، فإن نظام الترددات المتوسطة الأجل يستغل العلاقة الرباعية P ⁇ V2f[F-FLTference].

إدارة الطاقة العاملة عن طريق التقاط أمثل

ويمكن لشبكة توزيع النطاقات في محطة FPGA أن تستهلك 20 إلى 40 في المائة من إجمالي القوة الدينامية حتى عندما لا يكون هناك منطق في النظارات. Clock domaination) وتسمح للمصممين بتفكيك أشجار الساعة تماماً في المناطق غير المستخدمة، وتستخدم شبكة من PLL التي تبدل دينامية ترددات الإنتاج وتطفو النواتج الثانوية.

Clock Domain Crossing and Glitch Reduction at Run Time

ويمكن أن تؤدي المعالم التي تولد أثناء المعابر ذات النطاقات المتقاربة إلى قوة دينامية مفرطة، وينبغي أن تستخدم جميع تصميمات محطة FPGA المتزامنة القوية (المكونة من 2 منحدر أو من قاعدة FIFO) ومنطق المجموعة غير ذي الصلة في مجالات منفصلة للدقائق يمكن أن تكون مجهزة على نحو مستقل، مما يقلل من المعالم وييسر تحديد ساعات العمل على نحو دقيق وثباتات الترددات ذات الترددات العالية.

نهج التكامل على مستوى البرامجيات

وحتى قدرة نفايات السيليكون في إطار برنامج FPGA على الكفاءة إذا كان التصميم على مستوى اللوحة ضعيفا، وتشمل استراتيجيات مستوى البرمجيات الصلبة اختيار الأجهزة، وتسليم الطاقة، والتصميم الحراري، مما يشكل الأساس لجميع عمليات الاستخدام الأمثل على مستوى البرامجيات.

اختيار أسرة منظمة " فور " للقوى العاملة

(أ) لا توجد أي مواصفات متماثلة للاستخدام المتنقل.

تصميم وكفاءة الإمداد بالطاقة

وتؤثر شبكة الإمداد بالطاقة تأثيراً مباشراً على كفاءة الطاقة وعلى سلامة الإشارات، إذ أن أجهزة التبديل توفر كفاءة تحويلية تزيد عن 90 في المائة، ولكن يمكن أن يقترن إنتاجها بقطع كربونية حساسة، وتستخدم تقنية متنقلة مشتركة محولاً للكبسولات عالية الكفاءة للإمدادات الأساسية يتبعها جهاز كهرباء منخفض التحلل من أجل توفير إمدادات نظيفة من طراز GLGA.

PCB العيون والإدارة الحرارية

فمعدل تسرب الغازات الفلورية يضاعف تقريبا كل 10 درجات مئوية في درجة الحرارة، مما يجعل الإدارة الحرارية تدبيرا مباشرا لتوفير الطاقة، وفي أجهزة متنقلة مصممة، نادرا ما تكون المصاريف الحرارية مجهزة بأجهزة اتصال متحركة مصممة على أساس الترددات الفلورية، وتزيد فيها درجة الحرارة الدرقية عند درجة الحرارة الدافئة 10 درجات مئوية.

أفضل الممارسات لإدماج جماعة متنقلة من أجل التجارة الحرة

إن الاستخدام الفعال للطاقة ليس نشاطا غير متكرر؛ بل يجب أن يكون جزءا من كامل تدفق التنمية من الهندسة المعمارية إلى مرحلة ما بعد الانتشار، كما أن الممارسات التالية تساعد على إضفاء الطابع المؤسسي على كفاءة الطاقة عبر دورة حياة المشروع.

تدفقات توليد الطاقة والتقدير

ولا يمكن أن يعتمد تحليل الطاقة على التخمين، إذ ينبغي للمهندسين أن يولدوا بيانات واقعية عن محاكاة على مستوى البوابة باستخدام أعباء العمل المتنقلة التمثيلية - مثلاً، وفتحة نموذجية من الطور التصويري تبلغ 30 ثانية، تليها مائلة، وتصدير ملف عن التدفقات المتطورة أو المتطورة، وإطعامه إلى جهاز تحليل قدرة البائعين، مما يؤدي إلى حدوث انهيار في الطاقة حسب النمطوبة (ال الديكي) وقود.

تصميم برنامج " البرمجيات - هاردوار " المشترك من أجل السلطة

وفي نظام متنقل، نادرا ما تعمل الهيئة في عزلة، ويمكن لمجهز الطلبات أو وحدة التصنيع العسكري أن ينسق ولايات الطاقة من خلال واجهة بسيطة بين شركة PI/I2C، وينبغي للمطورين أن يحددوا أساليب القوة - أيدل، ونام، وهيرونيت - ويعرضوها على مجموعة البرامجيات، وعندما يستعد النظام، يرسل المجهز أمرا بإغلاق نظام FPGA.

الرصد المستمر والتأهيل الإيجابي

وتعاني الأجهزة المحمولة المنتشرة من طائفة واسعة من الظروف البيئية وظروف الاستخدام، ومن بين هذه الحالات، تتعلم العديد من المحركات الحديثة التي تستخدمها في تعديل البطاريات، ودرجة الحرارة، وأجهزة الرصد الحالية التي يمكن الوصول إليها عن طريق مجموعة التعاون التقني المشترك أو البلدان المتقدمة المخصصة، ويمكن أن تؤدي برامجيات خفيفة ذات قدرة على قراءة أجهزة الاستشعار بصورة دورية، وأن تعدل مستويات أجهزة التحكم في الترددات الفوقية أو تحفز على استخدام الطاقة في المستقبل، وزيادة سرعة الدفع، وتكيفها

خاتمة

إن الاستخدام الأمثل للطاقة الكهربائية للأجهزة المحمولة هو تحد متعدد الأبعاد يتطلب الاهتمام من خلال تكامل النظم والعملية الميدانية، من خلال الجمع بين تقنيات التصميم ومعرفة القوى، وتركيب المركبات، وتعدد المواقع، وتركيب المنتجات ذات القدرة على التمثيل، ووضع استراتيجيات شاملة ذات الوقت كثيفة مثل تصميم نظام إدارة المركبات، وتركيب الطاقة الكهربائية، وإعادة تشكيلها جزئيا، يمكن للمهندسين أن يزيلوا الاختبارات غير الضرورية.