有源電源管理
　　
        片上電源管理技術分為兩大類，管理工作系統(tǒng)功耗與管理待機功耗。
　　
        有源電源管理分為三個領域：動態(tài)電壓與頻率縮放 (DVFS" target="_blank">DVFS)、自適應電壓調(diào)整 (AVS" target="_blank">AVS) 與動態(tài)電源切換 (DPS" target="_blank">DPS)。靜態(tài)功耗管理需要確保閑置的系統(tǒng)在需要更高處理能力之前處于省電狀態(tài)，也就是采用所謂的靜態(tài)漏電管理 (SLM" target="_blank">SLM) 技術，這種管理通常依賴于從待機到斷電的幾種低功耗模式。
　　
        我們先來看看主動模式。利用 DVFS 技術，可根據(jù)應用的性能需求通過軟件來降低時鐘速度和電壓。例如，我們不妨設想一款集成了高級 RISC 微處理器 (ARM) 與數(shù)字信號處理器 (DSP) 的應用處理器。盡管 ARM 組件的運行速度可高達 600 MHz，但系統(tǒng)并不總是需要如此高的計算能力。通常，我們可通過軟件來選擇預定義的處理器工作性能點 (OPP)，這時的電壓可確保處理器工作在可滿足系統(tǒng)處理性能要求的最低頻率上。為了適應不同應用，進一步提高優(yōu)化功率的靈活性，我們還可為處理器中的互連與外設預定義另外一組器件內(nèi)核 OPP。
　　
        軟件根據(jù) OPP 需向外部穩(wěn)壓器發(fā)送控制信號才能設置最低電壓。例如，DVFS 適用于兩個供電電壓 VDD1(DSP 與 ARM 處理器的供電電壓)與 VDD2(子系統(tǒng)與外設互連的供電電壓)，這兩個電壓軌提供了大部分芯片功率(通常在 75% 到 80% 之間)。在執(zhí)行 MP3 解碼時，可將 DSP 處理器轉(zhuǎn)入低操作性能點，從而大幅減少功耗供處理其他任務之用，這時的 ARM 運行頻率高達 125 MHz。為了在最佳功耗情況下實現(xiàn)必需的功能性，我們可將 VDD1 降至 0.95 伏特，而不使用最高 1.35 伏特的電壓，以確保 600 MHz 的工作頻率。
　　
        自適應電壓縮放 (AVS) 作為第二種有源電源管理技術，是以芯片制造過程中以及器件運行生命周期中產(chǎn)生的差異為基礎的。該技術與所有處理器都采用相同預編程 OPP 的 DVFS 不同?？梢韵胍姡痛蠖鄶?shù)已經(jīng)成熟的制造工藝而言，芯片的性能在既定頻率要求下要遵循一定的分布情況。部分器件(所謂的“熱”器件)相對于其他器件(所謂的“冷”器件)而言，能以較低的電壓實現(xiàn)給定的頻率，這就是 AVS 發(fā)揮作用的原理——處理器感應到自身的性能級別，并相應調(diào)整供電電壓。專用的片上 AVS 硬件可實施反饋環(huán)路，無需處理器干預即可動態(tài)優(yōu)化電壓電平，以滿足進程、溫度以及硅芯片衰減等造成的差異要求(圖 1)。
 

圖 1 給定處理器的典型性能分布。此處的“冷”器件工作在125 MHz的頻率時需要0.94伏特，而“熱”器件在該頻率下只需 0.83 伏特。自適應電壓縮放 (AVS) 技術采用反饋環(huán)路相應調(diào)節(jié)供電電壓，確保各器件運行在特定處理任務所需的頻率上

 
        軟件可在工作中為每個 OPP 設置 AVS 硬件，而控制算法則通過I2C 總線向外部穩(wěn)壓器發(fā)送指令，以逐步降低適當穩(wěn)壓器的輸出，直至處理器剛好超過目標頻率的要求為止。
　　
        例如，開發(fā)人員可首先設計一個能滿足所有情況的電壓，在 125 MHz 頻率下為 0.95 伏特(在圖 1 中的 V1 上方)。但是，如果系統(tǒng)中插入了采用 AVS 技術的“熱”器件，那么片上反饋機制就會自動將 ARM 的電壓降至 0.85 伏特或更低(圖 1 中的 V2 上方)。
　　
        前兩種有源電源管理技術可以最小的工作電壓讓器件的某部分工作在理想的速度上。相比之下，第三種方法 — 動態(tài)功率切換 (DPS) 先確定器件何時可完成當前的計算任務，如果暫時不需要，則讓器件進入低功耗待機狀態(tài)(圖 2)。例如，處理器在等待 DMA 傳輸完成過程中會進入低功耗狀態(tài)。處理器在喚醒后幾微秒內(nèi)就能返回正常工作狀態(tài)。
 

圖 2 動態(tài)電源切換 (DPS) 在給定器件的某部分完成任務后使其進入低功耗狀態(tài)