在65nmCycloneIIIFPGA中实现低功耗

传统上，人们总是期望新一代ＦＰＧＡ具有更好的特性和性能。然而，设计工程师必须将这些新特性和高性能集成在与上一代产品相同、甚至更小尺寸的芯片上，并要保持芯片功耗不变。此外，某些应用还必须要满足一些特殊的功耗要求。结果，功耗在设计工程师的ＦＰＧＡ选择标准中扮演了越来越重要的角色。

为了能够以最低的功耗来实现６５ｎｍ工艺节点的低成本和高性能特性，Ａｌｔｅｒａ结合硅工艺优化和Ｑｕａｒｔｕｓ　ＩＩ　ＰｏｗｅｒＰｌａｙ功耗分析及优化技术，生产了功耗非常低的６５ｎｍ低成本　ＦＰＧＡ——Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩＩ。

降低功耗的优势

实现低功耗目标不但能使器件保持良好的工作状态，对整个系统都有积极的影响。

降低ＦＰＧＡ功耗对系统设计有立竿见影的好处。供电要求的降低表示可以采用更少的元件实现成本更低的电源供电系统，从而减少了ＰＣＢ面积。高性能电源系统的实施成本一般为０．５０美元／瓦￣１．００美元／瓦。因此，降低ＦＰＧＡ的功耗会直接降低整个系统的成本。使用较小的风扇甚至不用风扇还能降低ＥＭＩ。

与功耗直接相关的是散热问题，较低的工作功耗可以实现简单而又低廉的热管理，一般可以不使用热沉或使用较小的热沉。在高密度、高性能的设计中，可以采用无源热沉来替代成本较高、可靠性较差的有源器件，也同时降低了系统对气流散热的要求。

低功耗工作意味着较少的元件和较低的器件温度，从而对系统可靠性有积极的影响。器件工作温度每降低１０℃会使元件使用寿命延长一倍。对于ＦＰＧＡ而言，低功耗的优点在于提高了整个系统的性能和质量，降低了系统成本。

６５ｎｍ的功耗挑战

芯片功耗分为静态功耗和动态功耗。随着半导体工艺的进步以及系统速率的提高，每节点的内核电压下降，因此动态功耗的增加比较容易管理。再加上更小的寄生电容（与较小的晶体管相关）以及逻辑门之间更短、更少的容性互连线，使得动态功耗的增长速度降低。然而，由于晶体管漏电流的增加，静态功耗呈指数增加。在６５ｎｍ节点，静态功耗会超过动态功耗。

静态功耗的挑战

半导体物理中众所周知的规律是漏电流随晶体管长度的缩短而增大。较短的物理连接使电流更容易泄漏。源－漏泄漏电流和栅极漏电流分别与沟道长度和栅氧厚度成反比。

源－漏泄漏电流

源－漏泄漏电流也称为亚阈值电流（Ｉ

ＳＵＢ

），是泄漏的主要原因。即使晶体管栅极已经关断，电流仍然会从晶体管的源极流向漏极。由于晶体管尺寸更小，很难防止这种电流的出现，因此，在其它所有参数相等的

在６５ｎｍ　Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩＩ　ＦＰＧＡ中实现低功耗

Ａｌｔｅｒａ公司　Ｄｅｎｎｙ　Ｓｔｅｅｌｅ，　Ｒｏｂｅｒｔ　Ｋｒｕｇｅｒ

情况下，　６５ｎｍ晶体管要比尺寸较大的晶体管

有更大的源－漏泄漏电流。而且，源－漏泄漏电流随温度的增加呈指数增长。例如，结温（Ｔ

Ｊ

）从２５℃上升到８５℃时，源－漏泄漏电流会增大５倍。

另外一个问题是栅氧厚度。较薄的氧化层使晶体管能够更迅速地开关，但是也增加了漏电流。晶体管的阈值电压也会影响漏电

流的大小。阈值电压（Ｖ

Ｔ

）是沟道开始传导栅极和源极之间电流的电压值。较小的高速晶体管需要较低的阈值电压（受掺杂和氧化层厚度的影响），通过栅控制来保持晶体管打开和关断的速率，但由于晶体管沟道不能彻底关断，因此这也会增加漏电流。

栅极泄漏电流

从栅极到衬底的漏电流虽然没有亚阈值电流那么关键，但也非常重要。栅极漏电流随着晶体管栅氧厚度在６５ｎｍ工艺节点的降低而增大。与源－漏泄漏电流不同，栅极漏电流受温度的影响不大。

动态功耗的挑战

动态功耗是器件信号触发和电容负载充／放电导致的额外功耗，影响动态功耗的主要因素是充电电容、供电电压以及时钟频率。动态功耗受益于小工艺节点上电容和电压的减小，按照摩尔定律降低。其挑战在于随着工艺的进步以及最大时钟频率的增加，芯片中集成了更多的电路。尽管随着工艺的发展，相同电路的功耗在降低，但ＦＰＧＡ电容一直在成倍增加，最大时钟频率也在增加。

解决Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩＩ　ＦＰＧＡ　６５ｎｍ功耗挑战Ａｌｔｅｒａ采用了三重措施来解决６５ｎｍ的功耗挑战：使用ＴＳＭＣ的６５ｎｍ低功耗（ＬＰ）工艺、硅工艺优化以及ＰｏｗｅｒＰｌａｙ功耗分析和优化技术。

ＴＳＭＣ　６５ｎｍ低功耗工艺

自０．１３μｍ之后的每一工艺节点，ＴＳＭＣ都采用了特殊的系列技术来优化低功耗应用。ＴＳＭＣ的６５ｎｍ　ＬＰ系列技术面向ＤＶＲ、手机以及ＰＭＰ等便携式和消费类市场应用。为了实现最低的静态功耗和动态功耗，ＬＰ工艺使用多阈值电压、多Ｉ／Ｏ电压晶体管和可变栅长晶体管等技术针对性能和漏电流进行精细调整。和ＴＳＭＣ的通用（Ｇ）器件相比，ＬＰ器件使用较厚的栅氧层，仅仅牺牲部分性能，使待机电流呈指数下降。此外，ＴＳＭＣ提供针对低功耗进行了优化的库、ＩＰ和设计参考流程，将工艺和设计技术紧密结合在一起。

硅工艺优化

在半导体行业中，一直通过加大对设备、工艺技术、设计工具和电路设计方法的投入来解决工艺发展带来的挑战。小工艺尺寸导致晶体管漏电流增大，使得功耗增加成为整个行业面临的难题。在６５ｎｍ及之前的工艺节点中广泛使用的技术能够保持或提高芯片性能，同时管理由晶体管漏电流导致的功耗问题。Ａｌｔｅｒａ使用新的技术，提供了高性能的ＦＰＧＡ（见表１）。

全铜布线

在１５０ｎｍ工艺节点开始采用全铜金属进行片内布线，在所有１３０ｎｍ、９０ｎｍ和６５ｎｍ产品中都采用了全铜布线。铜替代铝之后，减小了电气损耗和功率损耗，从而提升了性能。

低ｋ绝缘材料

绝缘材料实现了金属层之间的隔离，并支持多布线层。采用低ｋ绝缘材料后，降低了布线层之间的电容，显著提高了性能，降低了功耗。

多阈值晶体管

晶体管的阈值电压会影响晶体管的性能

和泄漏功耗。因此需对性能要求较高的高速晶体管采用低阈值电压，对性能要求不高的慢速低泄漏晶体管采用高阈值电压。９０ｎｍ和６５ｎｍ　Ｓｔｒａｔｉｘ系列器件以及６５ｎｍ　ＣｙｃｌｏｎｅＩＩＩ器件均采用了多阈值晶体管。

可变栅长晶体管

晶体管的栅长会影响其速率和亚阈值漏电流。当晶体管的长度接近６５ｎｍ工艺的最小栅长时，亚阈值漏电流会显著增加。在性能要求不高的电路中使用较长的栅级以降低漏电流；对于性能非常关键的电路，使用长度较短的栅级来提高性能。在９０ｎｍ和６５ｎｍＳｔｒａｔｉｘ系列器件中首次采用可变栅长晶体管来降低功耗之后，在６５ｎｍ　Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩＩ器件中继续采用了该技术。

ＰｏｗｅｒＰｌａｙ功耗分析和优化技术

Ｑｕａｒｔｕｓ　ＩＩ综合及布局布线引擎能够预测功耗。ＰｏｗｅｒＰｌａｙ技术对用户透明，可通过简单的编译设置来实现。设计工程师将时序约束简单地设置为设计输入过程的一部分，对设计进行综合以满足性能要求。Ａｌｔｅｒａ和第三方工具为每个逻辑自动选择需要的性能，并通过预测布局布线和时钟的功耗来降低功耗。Ｑｕａｒｔｕｓ　ＩＩ软件的自动功耗优化功能对设计人员而言都是透明的，而且还提供Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩＩ　ＦＰＧＡ体系结构详细的优化措施以降低功耗，这些措施包括：

分析和综合优化

　＊主要功能模块变换，映射用户ＲＡＭ，从而降低其功耗；

　＊　重新规划逻辑以降低动态功耗，正确选择逻辑输入，降低高频触发网络的电容；

适配器优化

＊降低核心逻辑的面积和连线要求，以降低布线的动态功耗；

＊　修改布局以降低时钟功耗；

＊　在对时序不重要的数据信号进行布线时，降低速率以降低功耗。

最终设计以最低的功耗满足了设计工程师的需求。然后用户可以选择最小努力或最大努力优化方法。选择最大努力能够最大程度地降低功耗，代价是编译时间较长，结果随设计和所选择的努力级别而变化。这一特性的目的是不需要用户干涉即可降低功耗，同时对设计性能的影响最小。

功耗／性能优势

Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩＩ系列中降低功耗的三重措施大大降低了这些器件的功耗和漏电流。尽管业界关心的６５ｎｍ器件较大的漏电流问题是用户必须考虑的，它导致了过大的静态功耗，但Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩＩ　ＦＰＧＡ的静态功耗与９０ｎｍＣｙｃｌｏｎｅ　ＩＩ　ＦＰＧＡ和其它６５ｎｍ　ＦＰＧＡ相比得到了大幅降低。通过积极创新的低功耗技术，Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩＩ　ＦＰＧＡ的动态功耗也低于９０ｎｍ　Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩ　ＦＰＧＡ以及其它６５ｎｍ　ＦＰＧＡ的动态功耗，同时其性能有进一步提高。

表１　采用的工艺和设计方法

上述技术不但降低了器件功耗，而且延续了其性能优势。所有Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩＩ系列的关键性能优势——嵌入式存储器、Ｉ／Ｏ、存储器接口以及乘法器，和Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩ器件相比，不但数量得到了增加，而且逻辑结构的性能保持不变。结合多种功耗管理方法，从工艺创新到设计软件功耗优化，Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩＩ用户可以充分发挥６５ｎｍ工艺的优势，以最低的功耗获得所需的性能。

降低６５ｎｍ生产风险

我们在６５ｎｍ半导体制造工艺上的发展策略是充分利用先进的技术和方法，以最低的成本为客户提供性能最好的器件，同时降低客户风险，保证产品尽快面市。Ａｌｔｅｒａ在１３０ｎｍ和９０ｎｍ器件上的市场份额表明，高级半导体技术存在的风险促进了ＦＰＧＡ体系结构的市场发展。因此，自从２００３年上半年以来，一直在稳固开发和测试其６５ｎｍ技术。

为了可靠地实现工艺优势，同时降低前沿技术的风险，采用的措施包括高级工艺技术、全面的６５ｎｍ测试芯片程序以及降低缺陷密度的成熟系统。在所有产品中采用这些严格的测试和检验流程，保证了产品具有最好的质量、可靠性以及可用性。可制造性设计（ＤＦＭ）技术进一步保证了ＴＳＭＣ能够成功交付高级工艺节点的产品。

通过双方的共同努力，合作的最显著成果是产品的缺陷密度在稳步下降。芯片工艺中出现缺陷是不可避免的，在新工艺的早期阶段，缺陷密度往往会非常高。我们通过持续反馈以及改进制造工艺，降低了缺陷密度。在过去的５个工艺节点中，不但有效地降低了缺陷密度，而且加速了这一实现过程。

结语

虽然迈向尺寸更小的工艺节点实现了摩尔定律预言的密度和性能优势，但也会显著增加功耗，有可能出现无法承受的高功耗。如果不采取降低功耗的措施，静态功耗会增大到临界水平。而且，如果不采取一定的功耗优化措施，由于逻辑电容增大，以及开关频率的提高，动态功耗也会增加。

Ａｌｔｅｒａ不断采用最前沿的技术来提高性能，降低功耗。通过采用ＴＳＭＣ的６５ｎｍ低功耗芯片工艺优化和Ｑｕａｒｔｕｓ　ＩＩ　ＰｏｗｅｒＰｌａｙ功耗分析和优化技术，不必牺牲性能便能够使Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩＩ　ＦＰＧＡ的功耗降到最低。此外，Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩＩ　ＦＰＧＡ继续了Ａｌｔｅｒａ在工艺和电路设计中使用业界最佳实践以及代工厂合作伙伴的方法，功耗比Ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩ降低了５０％。■

数字集成电路物理设计阶段的低功耗技术

数字集成电路物理设计阶段的低功耗技术张小花（200XXXXXXXX） 2011年六月摘要:通过一个图像处理SoC的设计实例,着重讨论在物理设计阶段降低CMOS功耗的方法。该方法首先调整 PAD摆放位置、调整宏单元摆放位置、优化电源规划,得到一个低电压压降版图,间接降低CMOS功耗;接着,通过规划开关活动率文件与设置功耗优化指令,直接降低CMOS功耗。最终实验结果表明此方法使CMOS功耗降低了 10.92%。基于该设计流程的图像处理SoC已经通过ATE设备的测试,并且其功耗满足预期目标。关键词: 集成电路; 物理设计; 电压降; 低功耗 Digital integrated circuit physical design phase of the low power technology luo jiang nan（2008102041） June, 2011 Abstract: through a image processing of SoC design examples, the paper discuss the physical design stage reduce power consumption method. CMOS This method firstly PAD put the position, adjusting adjustment macro unit put the position, optimizing power planning, get a low voltage pressure drop, reduce the power consumption of the CMOS indirect territory; Then, through the planning activities rate documents and set switch power optimization, reduce the power consumption of the CMOS setup instructions directly. Finally the experimental results show that the method that CMOS power consumption was reduced by 10.92%. Based on the design process of the image processing has been through the ATE the SoC test equipment, and its power consumption to meet expectations. Keywords: IC; physical design; voltage drop; low power consumption 1 引言随着集成电路规模的扩大以及便携式和嵌入式应用需求的增长,低功耗数字集成电路设计技术日益受到重视,已成为集成电路设计的研究热点.通常低功耗设计技术包括三个方面:设计中的低功耗技术、封装的低功耗技术和运行管理的低功耗技术.其中设计中的低功耗技术包括前端设计阶段的体系结构级低功耗技术、RTL级低功耗技术、门级低功耗技术和物理设计阶段的低功耗技术.

MCU低功耗的三种实现方法

MCU低功耗的三种实现方法 MCU低功耗的三种实现方法近年消费性电子商品与计算机产品隔阂日小，从最现实的角度来看，智慧生活的抬头、让消费性电子产品功能需求越来越高、设计越来越复杂，在在制造了品牌商不得不采用低功秏MCU的契机。为了让控制器的耗电量达到最低。达成的方式大概有以下三种：降低工作模式时的功秏、减少休眠模式的功秏、以及缩短由休眠到工作的唤醒时间。工作模式时的功秏减低是最先被克服的任务，目前推出低功秏MCU的厂商多半已经做到。其中最大眉角在于，必须利用较低的系统频率或运行电压来节省功耗，但是不可以影响到产品的效能。整合电源管理是一个不错的方法，在此领域有着墨的厂商如TI，ST，Silicon Labs都有相应措施。Silicon Labs微控制器产品营销总监Mike Salas表示，整合专有的DC-DC转换器，可以让运作模式的操作电压降至0.9V，原本必须使用2颗电池才能操作、也可因此而只要1颗就能使用相同功能。而休眠模式的功秏控制，业界的共识可分成两方向：向下压低休眠时的最低功秏，以及，提供不同等级的待机模式。意法半导体大中华暨南亚区产品营销经理杨正廉说，现在的低功耗MCU可以针对不同的省电模式进行动态调整，依据使用状况不同，自动关闭不需要的功能，至低的功耗仅0.27A，几乎是个电表无法侦测出来的数字。从终端产品的角度看，需要低功秏MCU，许多是属于长时间休眠状态、但是只要需要工作，就必须迅速站上岗位开始运作，最简单的例子就是烟雾

侦测器。从MCU本身的设计来看，从休眠到运作的转换时间如果太长，等于白白浪费了等候期间的电流损耗。所以，要从低功耗到超低功耗，一分一秒都得锱铢必较。 Mike Salas强调，降低功秏的三项要素都很重要，但最重要的事情是齐头并进才能集其大成。杨正廉也说，休眠时保持超低功耗固然重要，但在此之外，也务求迅速唤醒、以最低功秏完成工作后，再以最快速度回归休眠状态；才能将整体系统层级的功耗降到最低。

网络基础期末试题及答案

计算机网络复习题 1. 在计算机网络的定义中，一个计算机网络包含多台具有__独立工作___功能的计算机；把众多计算机有机连接起来要遵循规定的约定和规则，即__通信协议____；计算机网络的最基本特征是_____资源共享___。 2. 常见的计算机网络拓扑结构有：__星型______ 、___总线型______、_环形___和网状型___。 3. 常用的传输介质分两大类：__有线_______和____无线______。有线介质有___同轴电缆__ 、_双绞线___、_光纤__。 4. 网络按覆盖的范围可分为广域网、城域网__、局域网__。 5. TCP/IP协议参考模型共分了4__层，其中3、4层是___传输层___、_____应用层_______。 6. 电子邮件系统提供的是一种_____存储转发_____服务，WWW服务模式为_ 浏览器服务器____。 7. B类IP地址的范围是__128——191_____ 。 8. 目前无线局域网采用的拓扑结构主要有___点对点_____、__点对多点_____、_ _中继方式_。 9. 计算机网络的基本分类方法主要有：按网络的覆盖范围、传输介质，另一种是根据_传播方式___ 。 10. 数据传输的同步技术有两种：__同步传输技术__和异步传输技术。 11. 用双绞线连接两台交换机，采用__交叉____线序。586B的标准线序是白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕__。 12. 多路复用技术是使多路信号共同使用一条线路进行传输，或者将多路信号组合在一条物理信道上传输，以充分利用信道的容量。多路复用分为： _频分复用__、时分复用、_波分复用__和码分复用。 13. VLAN（虚拟局域网）是一种将局域网从逻辑上划分网段，而不是从物理上__上划分网段，从而实现逻辑工作组的新兴数据交换技术。 14. 计算机网络系统由通信子网和____资源________子网组成。 15. 计算机网络系统发展的第一阶段是联机系统，实质上是__联机多用户__________系统。 16. 通信系统中，称调制前的电信号为____基带________信号，调制后的信号为调制信号。 17. 在采用电信号表达数据的系统中，数据有数字数据和_____模拟数据_______两种。 18. IP 地址是网际层中识别主机的______逻辑______地址。 19. 局域网软件主要由网卡驱动程序和_____网络操作系统_______两个基本部分组成。 20. 网络安全中，脆弱性是指网络系统中____安全防护________的弱点。 21. ISP 是掌握Internet_____服务提供商_______的机构。 22. 中继器具有完全再生网络中传送的原有___物理_________信号的能力。 23. 局域网中CSMA/CD总线介质访问控制子层及其相应的物理层规范由____IEEE________标准定义。 24. 当数据报在物理网络中进行传输时，IP 地址被转换成_____物理_______地址。 25. 计算机网络的结构可以从_____网络体系结构_______、网络组织和网络配置三个方面来描述。 26. 通信线路连接有点对点和______点对多点______两种连接方式。 27. 在Internet 与Intranet 之间，由防火墙负责对网络服务请求的合法性进行检查。 28. 超文本传输协议http 是点对多点WWW 客户机与WWW 服务器之间的应用层传输协议。

集成电路的功耗优化和低功耗设计技术

集成电路的功耗优化和低功耗设计技术摘要：现阶段各行业的发展离不开对能源的消耗，随着目前节能技术要求的不断提升，降低功耗成为行业发展的重要工作之一。本文围绕集成电路的功耗优化以及低功耗设计技术展开分析，针对现阶段常见的低功耗设计方式以及技术进行探究，为集成电路功耗优化提供理论指导。关键词：集成电路；功耗优化；低功耗目前现代节能技术要求不断提升，针对设备的功耗控制成为当前发展的主要问题之一。针对数字系统的功耗而言，决定了系统的使用性能能否得到提升。一般情况下，数字电路设计方面，功耗的降低一直都是优先考虑的问题，并且通过对整个结构进行分段处理，同时进行优化，最后总结出较为科学的设计方案，采用多种方式降低功耗，能够很大程度上提升设备的使用性能。下面围绕数字电路的功耗优化以及低功耗设计展开分析。一、设计与优化技术集成电路的功耗优化和低功耗设计是相对系统的内容，一定要在设计的每个环节当中使用科学且合理的技术手段，权衡并且综合考虑多方面的设计策略，才能够有效降低功耗并且确保集成电路系统性能。因为集成电路系统的规模相对较大且具有一定的特殊性，想要完全依靠人工或者手动的方式来达到这些目的并不现实且缺少可行性，一定要开发与之对应的电路综合技术。 1 工艺级功耗优化将工艺级功耗应用到设计当中，通常情况下采取以下两种方式进行功耗的降低：首先，根据比例调整技术。进行低功耗设计过程中，为了能够实现功耗的有效降低会利用工艺技术进行改善。在设计过程中，使用较为先进的工艺技术，能够让设备的电压消耗有效缩减。现阶段电子技术水平不断提升，系统的集成度也随之提高，目前采用的零件的规格也逐渐缩小，零件的电容也实现了良好的控制，进而能够很大程度上降低功耗。借助比例技术，除了能够将可见晶体管的比例进行调整，而且也能够缩小互连线的比例[1]。目前在晶体管的比例缩小方面，能够依靠缩小零件的部分重要参数，进而在保持性能不被影响的情况下，通过较小的沟道长度，确保其他的参数不受影响的栅压缩方式，进而将零件的体积进行缩减，同时也缩短了延长的用时，使功耗能够有效降低。针对互连线缩小的方式主要将互连线的整个结构进行调整，工作人员在进行尺寸缩减的过程中，会面临多方面的难题，比如系统噪音无法控制，或者降低了电路使用的可靠性等等。其次，采用封装技术进行降低。采用封装技术，能够让芯片与外部环境进行有效的隔离，进而避免了外部环境给电气设备造成一定的破坏与影响，在封装阶段，芯片的功耗会受到较大的影响，因此需要使用更加有效的封装手段，才能够提升芯片的散热性，进而有效降低功耗[2]。在多芯片的情况下，因为芯片与其他芯片之间的接口位置会产生大量的功耗，因此针对多芯片采取封装技术，首先降低I/0接口的所有功能，接着解决电路延迟的问题，才能够实现对集成电路的优化。 2 电路功耗优化一般情况下，对电路级的功耗会选择动态的逻辑设计。在集成电路当中，往往会包含多种电路逻辑结构，比如动态、静态等等，逻辑结构从本质上而言具有一定的差异性，这种差异性也使得逻辑结构有着不同作用的功能。动态逻辑结构有着较为典型的特性[3]。静态的逻辑结构当中所有的输入都会对接单独的MOS，因此逻辑结构功耗更大，动态的逻辑结构当中电路通常具备N、M两个沟道，动态电路会利用时钟信号采取有效的控制，进而能够实现预

系统如何实现低功耗

降低功耗的方法：软件和硬件两方面。 1 硬件设计 1.1 选用尽量简单的CPU内核。单片机的运行速度越快，功耗越大。复杂的CPU内部集成度高，工功能亲强大，但片内晶体管多。漏电电流过大。 1.2选用低电压系统低电压供电系统可以降低系统的工作电流，从而降低功耗。 1.3 选择带有低功耗模式的系统 1.4 选择合适的时钟方案 1）系统总线频率尽量低。单片机内部总电流消耗分为：运行电流和漏电流。单片机集成度越高环境温度越高，漏电流越大。单片机的运行电流几乎和他的时钟频率成正比。所以子啊满足系统要求的前提下时钟频率尽量小。 2）时钟设计方案是否使用锁相环。使用内部晶振还是外部晶振。单片机时钟频率可以由软件控制。单片机使用外部较低的振荡器，通过软件控制，系统可以在一个很大的范围内部调整，得到较高的总线时钟。使用外部晶振且不使用锁相环是功耗最小的一种。可以根据系统需求使用双时钟：一个高速时钟一个低速时钟。处理事件时使用高速时钟，空闲时使用低速时钟。可以有有效降低功耗。

2 应用软件设计 2.1 中断代替查询服务。中断方式CPU在无任务是可进入待机模式。而查询模式CPU必须不断地访问IO口，故功耗较大。 2.2 用宏代替用子程序。调用子程序需要在RAM中进行入栈出栈的操作，带来不必要的功耗。宏在编译时展开，程序顺序执行，功耗低。但代码量大。 2.3 减少CPU的运算量 1）用查表的方法代替实时计算。 2）避免计算过程中的过度运算。 3）尽量使用短的数据类型。 2.4 让IO口间歇运行。不用的IO口设置成输入或输出，用上拉电阻拉高。低功耗动态时钟实现 MSP430基础时钟模块包含以下3个时钟输入源。 1)LFXT1CLK 低频时钟源：由LFXT1振荡器产生(如图2所示)。通过软件将状态寄存器中OSCOff复位后，LFXT1开始工作，即系统采用低频工作。如果LFXT1CLK没有用作SMCLK或MCLK信号，则可以用软件将OSCOff置位，禁止LFXT1工作。 2)XT2CLK高频时钟源：由XT2振荡器产生。它产生时钟信号XT2CLK，其工作特性与LFXT1振荡器工作在高频模式时类似。可简单地通过软件设置XT2振荡器是否工作，当XT2CLK没有用作SMCLK或

足以颠覆物联网的LPWA技术佚名

中国信息化周报/2015年/12月/21日/第028版产品与技术足以颠覆物联网的“LPWA”技术佚名 “低功耗广域网络”的兴起，得益于最近几年物联网的快速发展，专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。在无线通信技术已经站到物联网连接领域的中心时，LPWA 网络将成为物联网全新的、颠覆性的网络，未来数十亿的物联网设备连接中，LPWA技术是物联网最深远的趋势之一。LoRa、SigFox、NB-IOT这些都属于“LPWA”。那么，“LPWA”到底是个啥? 物联网通信技术林立为何又出现一个LPWA “LPWA”的兴起，得益于最近几年物联网的快速发展。大家知道，万物互联的基础是利用通信技术把人与物、物与物连接，我们比较熟悉的通信技术包括WiFi、蓝牙、ZigBee等短距离无线通信技术和2G、3G、4G/LTE等移动蜂窝通信技术。短距离通信技术一般用于智能家居、工业数据采集等局域网通信场景，其优势是部署成本低、功耗低、传输速率高，但劣势也很明显，传输距离短，一般在几十米以内。而随着联网设备增多、设备的类型及应用场景更加丰富，越来越多的设备需要广范围、远距离的连接，如远程控制、物流追踪等。目前全球电信运营商已经构建了覆盖全球的移动蜂窝网络，我们骄傲的华为公司已经让喜马拉雅山上都有了手机信号。而且现在的移动蜂窝网络除了主要满足我们入与人间打电话、发短信、刷朋友圈以外，也越来越多的开始承载如远程抄表、车联网等物联网应用。然而2G、3G、4G等蜂窝网络虽然覆盖距离广，但基于移动蜂窝通信技术的物联网设备有功耗大、成本高等劣势。当初设计移动蜂窝通信技术主要是用于人与人的通信。根据权威的分析报告，当前全球真正承载在移动蜂窝网络上的物与物的连接仅占连接总数的6%。如此低的比重，主要原因在于当前移动蜂窝网络的承载能力不足以支撑物与物的连接。因此，为满足越来越多远距离物联网设备的连接需求，LPWA应运而生。LPWAN(Low Power Wide Area Network)，低功耗广域网络，专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。正如短距离无线网络包含WIFI、蓝牙、ZigBee等多种技术，LPWA也包含多种技术，如LoRa、Sigfox、Weighdes和NB-IoT等。由于是“广域”网络，因此必然会涉及网络运营。所以LPWA网络一般是由电信运营商或专门的物联网运营商部署，由于LPWA网络连接的基本都是“物”，因此通常也叫“物联网专用网络”。为何选择LPWA LPWA有“远距离通信”、“低速率数据传输”和“功耗低”三大特点，因此非常适合那些远距离传输、通信数据量很少、需电池供电长久运行的物联网应用。大部分物联网应用通常只需要传输很少量的数据，如工业生产车间中控制开关的传感器，只有当开关异常时才会产生数据，而这些设备一般耗电量很小，通过电池供电就可工作很久。 LPWA最适合两类物联网应用:一类是位置固定的、密度相对集中的场景，如楼宇里面的智能水表、仓储管理或其他设备数据采集系统，虽然现在蜂窝网络已应用于这些领域，但信号穿透问题一直是其短板；另一类是长距离的，需要电池供电的应用，如智能停车、资产追踪和地质水文监测等，蜂窝网络可以应用，但无法解决高功耗问题。对于部署物联网的企业来说，选择LPWA的一个重要原因就是部署的低成本。大家都知道智能家居应用、智能硬件的主流通信技术是WiFi，因为WiFi的模块成本比较低，有些有“互联网

基于IEEE1801(UPF)标准的低功耗设计实现流程

https://www.360docs.net/doc/ee12003616.html,/inform ation/snug/2009/low-power-impleme ntation-flow-based-ieee1801-upf 基于IEEE1801(UPF)标准的低功耗设计实现流程 Low-power Implementation Flow Based IEEE1801 (UPF) 郭军, 廖水清, 张剑景华为通信技术有限公司 jguo@https://www.360docs.net/doc/ee12003616.html, liaoshuiqing@https://www.360docs.net/doc/ee12003616.html, zhangjianjing@https://www.360docs.net/doc/ee12003616.html, Abstract Power consumption is becoming an increasingly important aspect of ASIC design. There are several different approaches that can be used to reduce power. However, it is important to use these low-power technology more effectively in IC design implementation and verification flow. In our latest low-power chip, we completed full implementation and verification flow from RTL to GDSII successfully and effectively by adopting IEEE1801 Unified Power Format (UPF). This paper will focus on UPF application in design implementation with Synopsys low power solution. It will highlight that how to describe our low-power intent using UPF and how to complete the design flow. This paper first illustrates current low-power methodology and UPF?s concept. Then, it discussed UPF application in detail. Finally, it gives our conclusion. Key words: IEEE1801, UPF, Low-Power, Shut-Down, Power Gating, Isolation, IC-Compiler 摘要

如何进行低功耗设计

如何进行低功耗设计现在电子产品，特别是最近两年很火爆的穿戴产品，智能手表等都是锂电池供电，如果采用同样容量大小的锂电池进行测试不难发现电子产品低功耗做的好的，工作时间越长。因此，低功耗设计排在电子产品设计的重要地位。最近做穿戴产品设计，面临的第一个问题就是低功耗设计。经过这两天的认真分析总结，将低功耗设计的方法总结，以飨网友。首先，要明白一点就是功耗分为工作时功耗和待机时功耗，工作时功耗分为全部功能开启的功耗和部分功能开启的功耗。这在很大程度上影响着产品的功耗设计。对于一个电子产品，总功耗为该产品正常工作时的电压与电流的乘积，这就是低功耗设计的需要注意事项之一。为了降低产品的功耗，在电子产品开发时尽量采用低电压低功耗的产品。比如一个产品，曾经用5v单片机正常工作，后来又了3.3v的单片机或者工作电压更低的，那么就是在第一层次中进行了低功耗设计，这也就是我们常说的研发前期低功耗器件选择。这一般需要有广阔的芯片涉猎范围或者与供应商有良好的沟通。其次是模块工作的选择控制，一般选择具有休眠功能的芯片。比如在设计一个系统中，如果某些外部模块在工作中是不经常使用的，我们可以使其进入休眠模式或者在硬件电路设计中采用数字开关来控制器工作与否，当需要使用模块时将其唤醒，这样我们可以在整个系统进入低功耗模式时，关闭一些不必要的器件，以起到省电的作用，延长了待机时间。一般常用方法：①具有休眠模式的功能芯片②MOS管做电子开关③具有使能端的LDO芯片。再次，选择具有省电模式的主控芯片。现在的主控芯片一般都具有省电模式，通过以往的经验可以知道，当主控芯片在省电模式条件下，其工作电流往往是正常工作电流的几分之一，这样可以大大增强消费类产品电池的使用时间。同时，现在一些控制芯片具有双时钟的模式，通过软件的配置使芯片在不同的使用场合使用不同的外部始终从而降低其功耗。这与始终分频器具有异曲同工之妙，不同之处想必就是BOM的价格问题。现在火爆的APPLE WATCH 就是低功耗的一个例子：全功能运行3-4小时，持续运行18小时。主控芯片或者相关模块唤醒的方式选择。通常进过以上的步骤设计好了硬件结构，在系统需要省电，在什么时候进入省电模式，这一般在软件设计中实现，但是最主要还是需要根据产品的功能特性来决定了。当系统进入了省电模式，而系统的唤醒也需要控制。一般系统的唤醒分为自动唤醒和外部唤醒。 A、自动唤醒是使用芯片内部的定时器来计时睡眠时间，当睡眠时间达到预定时间时，自动进行唤醒。这与我们使用的看门狗或者中断有比较相近之处，不同就是其工作与否的时序。 B、外部唤醒就是芯片一直处于一种休眠状态，当有一个外部事件(主要是通过接口)来对芯片进行一个触发，则芯片会唤醒，在事件处理之后消除该触发事件而在此进入休眠状态。因此，根据系统的特性，就需要进行软件设计时，来决定如何使用睡眠及唤醒，以降低系统的功耗。最后说说功耗的测试，功耗测试分为模块功耗和整机功耗，模块功耗需要测试休眠时功耗和工作时功耗。整机功耗分为最大负荷工作时功耗和基本功能时功耗和休眠时功耗。在前期的测试中我用直接用UI来进行测量，关于如何进行高精度低功耗产品的测量，在下篇中进一步说明。

低功耗广域网(LPWAN)技术

是德科技低功耗广域网（LPWAN）技术——优势和测试挑战应用指南

什么是 LPWAN？物联网是指由数十亿个设备连接到互联网所组成的一个网络。一些常见的设备包括可穿戴设备和智能家居设备等。这些类型的应用，基本上是要以牺牲部分隐私为代价来获取某些便利。对于工业物联网而言，其优势是巨大的。物联网可以提升工作效率、降低成本、减少能耗，还包括机器学习依据大数据做出动作。通过分析所有这些设备所产生的数据，您可以提升工作效率，或为客户提供更好的服务。由于您能够更深入地了解客户，因此能提供新的服务并扩大业务范围。不过，当今的大多数无线技术还无法满足物联网的要求，尤其是在覆盖范围或电池使用寿命方面。数据速率/功耗覆盖范围图 1. 比较 LPWAN 技术与其他物联网无线标准的数据速率、功耗和覆盖范围为了满足物联网的要求，您必须在数据速率、功耗和覆盖范围之间进行权衡。要实现低功耗，可能不得不牺牲数据速率。在图 1 中，WLAN 和 LTE（蜂窝）能以极高的数据速率和高功耗提供短距离和长距离的覆盖范围。 ZigBee、BT LE 和 NFC 能以中等数据速率和低功耗提供短距离的覆盖范围。 LPWAN 是一种能够同时满足覆盖范围和电池使用寿命要求的技术。它能提供最长距离的覆盖范围，而功耗非常小，同时只需牺牲少许的数据速率。很多智慧城市和智能公用事业应用，例如智能路灯、湿度传感器、智能计量和智能停车，对数据速率的要求不高，但却需要非常广阔的覆盖范围。这就是您需要 LPWAN 的原因。

LPWAN 技术：案例研究让我们思考一下，如何使用 LPWAN 在无线智能计量应用中提高工作效率。一家公用事业公司负责为一个小城镇的所有家庭供水。这家公司必须派人到每一户去抄水表。这个过程完全通过人工完成，在上门的路上浪费了大量时间。如果能够在每一户中部署水表，通过水表无线跟踪用水情况，并将数据发送到云，该公司就可以节省大量的工时，进而节省大量的成本，使公司可以专注于其他领域。此外，这家公用事业公司将能更好地了解客户的用水模式，并据此优化供水能力，确保在高峰时段提供充足供水。为了无线跟踪用水情况，该公司必须为水表添加一个很小的硬件设备，即物联网客户端或代理器。这个硬件可以读取水表数字，并将读数定期发送到云。在这种情况下，数据速率和时延并不重要。最重要的因素是覆盖范围和电池使用寿命。某些水表安装在遥远的位置、地下室或难以到达的地方。无线技术必须支持广泛的覆盖区域，并能提供深入的室内覆盖。水表中的电池预期能够使用 10 年以上。因此，这些服务提供商面临的挑战是： 1. 将所有这些处于遥远位置的水表通过无线技术连接到云。 2. 确保这些水表中的电池使用寿命达到 10 年以上。为了克服这些挑战，这家公用事业公司可以采用一种 LPWAN 技术。通常，我们可以把这些技术分为授权许可的技术和非授权许可的技术。每一种技术都有其优点和缺点。

低功耗广域网络LPWAN 8种技术比较(AUGTEK)

8种技术、15组核心数据，让你全方位了解LPWAN ——来自八月科技AUGTEK物联网观察有一场战斗已经在支持物联网的基础技术间打响，目前低功耗广域网络（Low Power Wide Area Network,LPWAN）中被谈论最多的选手有LoRa, Sigfox, WAVIoT,cellular, Neul, Nwave, Weightless-P和Weightless-N。今天AUGTEK 一口气放送15组LPWAN核心数据，对其横向比较。请接下这满满的干货。比较的技术指标有网络可覆盖范围（Range）、穿墙性(Deep Indoor Peformance)、频率(Freq.Band)、是否有免费频段(ISM?)、是否双向传输 (FullyBi-directional)、数据传输速率(Date Rate)、功耗大小(Power Profile)、是否鉴权(Authentication)、是否E2E加密(E2E Encryption)、是否能云端升级(Over the Air Software Upgrades)、是否能漫游(Supportssensors moving between hubs)、是否能定位(Location Aware)、开发模式(Operational model)、协议标准(Standard)、可延伸性(Scalability)。具体表格如下：

关于LPWAN: 低功耗广域网络（Low Power Wide Area Network,LPWAN)是物联网网络层中不可或缺的一部分，具有功耗低、覆盖范围广、穿透性强的特点，适用于每隔几分钟发送和接收少量数据的应用情况，如水运定位、路灯监测、停车位监测等等。LPWAN相关组织LoRa联盟目前在全球已有145位成员，其繁茂的生态系统让遵循LoRaWAN协议的设备具有很强的互操作性。一个完全符合LoRaWAN标准的通讯网关可以接入5到10公里内上万个无线传感器节点，其效率远远高于传统的点对点轮询的通讯模式，也能大幅度降低节点通讯功耗。目前国内做LPWANLoRa比较专业的公司有八月科技（AUGTEK）。八月科技是LoRa Alliance亚洲唯一董事会成员单位，中国LPWAN联盟理事长单位，国内首家运营商级别的物联网通信设备方案提供商。

单片机低功耗技术及应用

单片机低功耗技术及应用摘要: 介绍单片机的低功耗低功耗设计技术特点及单片机应用单片机应用系统中的低功耗设计低功耗设计要注意的几个问题，并列举了充分利用片内资源实现低功耗及C语言源程序。关键词: 单片机低功耗设计随着集成电路技术和工艺的飞速发展，真正单片化的单片机已经成为主流产品。它的绝大部分资源都在单片机芯片内部;过去需要用外部扩展器件才能实现的功能，如ROM、RAM、A/D、D/A、数字量I/O、显示驱动等功能，现在在单片机内部就可以完成。单片机的真正单片化，省去了大量的硬件开发调试工作，大大地提高了工作效率;系统先天的可靠性、抗干扰能力得到了显著的改善。经实验测试，实现同样功能的系统，采用单片方式比总线扩展方式具有更多的优点。系统不仅功能强、性能可靠、成本降低，而且进一步微型化和便携化。因此，使用电池作为系统的电源也越来越普遍。系统的最小电源消耗和最大的电池寿命就成为主要的技术要求。例如1999年的多国仪器仪表展览会上，不止一家国外公司展出了使用电池的工业流量计，5～10年都不必更换电池和进行维护。所以低功耗单片机的应用有着非常广阔的天地。低功耗单片机应用符合现代电子终端产品的要求:便携、节能、可靠等。目前国际上先进的单片机生产厂商，如日本NEC、富士通、爱普森和美国TI等公司都采用了低功耗设计。笔者在一些应用中使用了日本NEC公司的78K0和78K0S系列的单片机，其休眠状态下的功耗电流可达到0.05～0.01μA。 1 单片机的低功耗设计技术 1.1 高集成度的完全单片化设计将很多外围硬件集成到了CPU芯片中，增大硬件冗余。内部以低功耗、低电压的原则设计，这给单片机的低功耗设计提供了很强的支持。 1.2 内部电路可选择性工作通过特殊功能寄存器选择使用不同的功能电路，即依靠软件选择其中不同的硬件;对于不使用的功能使其停止工作，以减少无效功耗。 1.3 宽电源电压范围先进的单片机芯片工艺特点决定了单片机在很宽的电源电压范围内都能正常工作。例如，NEC公司的78K0和78K0S系列的单片机，可以在1.8V～5.5V电源电压范围内正常工作。单片机供电电压范围的放宽，可以进一步拓宽单片机的应用领域，尤其是便携式或掌上型仪器或装置，可以放心地使用电池作为电源，而不必关心电池放电过程电压曲线是否平稳、是否会影响单片机正常工作，更不必因电池供电而专门增加稳压电路，从而可减少大约1/3的功率消耗。 1.4 具有高速和低速两套时钟系统运行频率越高，电源功耗就会相应增大。为更好地降低功耗，内部集成了两套独立的时钟系统，高速的主时钟和32.768kHz的副时钟。也可在满足功能需要的情况下按一定比例降低CPU主时钟频率时钟频率，以降低电源功耗。在不需要高速运行的情况下，可选用副时钟低速运行，进一步降低功耗。通过软件对特殊功能寄存器赋值可改变CPU的时钟频率，或进行主时钟和副时钟切换。 1.5 在线改变CPU的工作频率可根据CPU处理任务的不同，在外部振荡器不变的情况下，通过程序改变处理器时钟控制寄存器PCC的值，在线改变CPU的频率。CPU在几种不同频率下工作的电源功耗比较。

广域网基础教案

广域网基础知识、ISDN、引入：通过讲述广域网的发展历程，至今天现在广域网的应用范围，讲解实际案例描述广域网的知识，引入ISDN相关的知识将课堂引入到知识学习中来。新授：一、广域网基础知识依据网络的规模，网络技术可分为三类：局域网LAN：能跨越一栋大楼或一个校园城域网MAN：能跨越一个城市广域网WAN：能连接多个城市，国家或大洲－－广域网不仅仅只是连接许多结点中的计算机，它还必须能使得计算机之间能同时通信。电路交换：在传输数据之前，先建立源和目的之间的连接，建立连接之后，传输数据独享连接带宽，不论有无数据传输，连接都被独占。传输结束后，要释放连接。分组交换：将需要传输的数据组装成分组（分组），标有目的地址发往网络，不需建立专门的连接，网络各结点根据分组（分组）的地址，一级级地转发到目的地。分组交换机：能把完整的分组从一个结点传送到另一个结点的设备。分组交换机是广域网的基本组成部分，广域网由一些互连的分组交换机构成并由此连接计算机。广域网交换系统的基本模式是存储转发交换。为完成存储转发功能，分组交换机必须在存储器中存储分组，当分组到达时，分组交换机的输入/输出硬件把一个分组的副本放在存储器中并通知处理器，然后进行转发操作。处理器检查分组，决定应该送到哪个接口，并把分组输送到输出硬件。广域网和局域网都是互联网的重要组成构件。连在一个广域网和连在一个局域网上的计算机在该网内进行通信时,只需要使用其网络的物理地址即可. 两种服务：数据报和虚电路从层次上看,广域网中的最高层就是网络层. 网络层为接在网络上的主机所提供的服务可以有两大类. 一种是无连接的网络服务,也称为数据报服务; 另一种是面向连接的网络服务,也称为虚电路服务. 数据报的特点：网络随时都可以接收主机发送的分组(数据报); 网络为每个分组独立的选择路由; 网络只是尽最大努力地将分组交付给目的主机,但对源主机没有任何承诺; 网络不保证所传送的分组不丢失,也不保证按原主机发送分组的先后顺序以及在多长的时限内必须将分组交付给目的主机. 当网络发生拥塞时,网络中的某个节点可以将一些分组丢弃. 数据报提供的服务是不可靠的,不能保证服务质量. 虚电路的特点：源主机先向目的主机发出一个特定格式的控制信息分组,要求进行通信,同时也寻找一

物联网低功耗广域网络(LPWAN)技术全面详解

物联网低功耗广域网络（LPWAN）技术全面详解物联网希望通过通信技术将人与物，物与物进行连接。在智能家居、工业数据采集等局域网通信场景一般采用短距离通信技术，但对于广范围、远距离的连接则需要远距离通信技术。LPWAN技术正式为满足物联网需求应运而生的远距离无线通信技术。提到远距离无线通信，你可能会有疑问不是有移动蜂窝通信技术吗？的确，目前全球电信运营商已经构建了覆盖全球的移动蜂窝网络，然而2G、3G、4G等蜂窝网络虽然覆盖距离广，但基于移动蜂窝通信技术的物联网设备有功耗大、成本高等劣势。当初设计移动蜂窝通信技术主要是用于人与人的通信。根据权威的分析报告，当前全球真正承载在移动蜂窝网络上的物与物的连接仅占连接总数的6%。如此低的比重，主要原因在于当前移动蜂窝网络的承载能力不足以支撑物与物的连接。想要了解蜂窝通信技术与物联网，请查看《从技术角度看移动通信技术发展与物联网》 LPWAN（Low Power Wide Area Network），低功耗广域网络，专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。 LPWA可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。接下来电子发烧友小编为你带来LPWA的两类技术详解： LoRa LoRa并不是一个陌生的技术，它目前应用最为广泛的LPWAN网络技术之一，这一协议源于SemTech公司，该公司计划将逐步授权其他源文件。 LoRa无线技术的主要特点：长距离：1 ~ 20 km 节点数：万级，甚至百万级电池寿命：3~10年数据速率0.3~50kbps

常用低功耗设计

随着半导体工艺的飞速发展和芯片工作频率的提高，芯片的功耗迅速增加，而功耗增加又将导致芯片发热量的增大和可靠性的下降。因此，功耗已经成为深亚微米集成电路设计中的一个非常重要的考虑因素。为了使产品更具有竞争力，工业界对芯片设计的要求已从单纯的追求高性能、小面积，转换为对性能、面积、功耗的综合要求。微处理器作为数字系统的核心部件，其低功耗设计对降低整个系统的功耗具有非常重要的意义。本文首先介绍了微处理器的功耗来源，重点介绍了常用的低功耗设计技术，并对今后低功耗微处理器设计的研究方向进行了展望。 1 微处理器的功耗来源研究微处理器的低功耗设计技术，首先必须了解其功耗来源。高层次仿真得出的结论如图1所示。从图1中可以看出，时钟单元(Clock)功耗最高，因为时钟单元有时钟发生器、时钟驱动、时钟树和钟控单元的时钟负载;数据通路(Datapath)是仅次于时钟单元的部分，其功耗主要来自运算单元、总线和寄存器堆。除了上述两部分，还有存储单元(Mem ory)，控制部分和输入/输出 (Control，I/O)。存储单元的功耗与容量相关。如图2所示，C MOS电路功耗主要由3部分组成：电路电容充放电引起的动态功耗，结反偏时漏电流引起的功耗和短路电流引起的功耗。其中，动态功耗是最主要的，占了总功耗的90%以上，表达式如下：式中：f为时钟频率，C1为节点电容，α为节点的翻转概率，Vdd为工作电压。

2 常用的低功耗设计技术低功耗设计足一个复杂的综合性课题。就流程而言，包括功耗建模、评估以及优化等;就设计抽象层次而言，包括自系统级至版图级的所有抽象层次。同时，功耗优化与系统速度和面积等指标的优化密切相关，需要折中考虑。下面讨论常用的低功耗设计技术。 2.1 动态电压调节由式(1)可知，动态功耗与工作电压的平方成正比，功耗将随着工作电压的降低以二次方的速度降低，因此降低工作电压是降低功耗的有力措施。但是，仅仅降低工作电压会导致传播延迟加大，执行时间变长。然而，系统负载是随时间变化的，因此并不需要微处理器所有时刻都保持高性能。动态电压调节DVS (Dynarnic Voltage Scaling)技术降低功耗的主要思路是根据芯片工作状态改变功耗管理模式，从而在保证性能的基础上降低功耗。在不同模式下，工作电压可以进行调整。为了精确地控制DVS，需要采用电压调度模块来实时改变工作电压，电压调度模块通过分析当前和过去状态下系统工作情况的不同来预测电路的工作负荷。 2.2 门控时钟和可变频率时钟如图1所示，在微处理器中，很大一部分功耗来自时钟。时钟是惟一在所有时间都充放电的信号，而且很多情况下引起不必要的门的翻转，因此降低时钟的开关活动性将对降低整个系统的功耗产牛很大的影响。门控时钟包括门控逻辑模块时钟和门控寄存器时钟。门控逻辑模块时钟对时钟网络进行划分，如果在当前的时钟周期内，系统没有用到某些逻辑模块，则暂时切断这些模块的时钟信号，从而明显地降低开关功耗。图3为采用“与”门实现的时钟控制电路。门控寄存器时钟的原理是当寄存器保持数据时，关闭寄存器时钟，以降低功耗。然而，门控时钟易引起毛刺，必须对信号的时序加以严格限制，并对其进行仔细的时序验证。另一种常用的时钟技术就是可变频率时钟。根据系统性能要求，配置适当的时钟频率，避免不必要的功耗。门控时钟实际上是可变频率时钟的一种极限情况(即只有零和最高频率两种值)，因此，可变频率时钟比门控时钟技术更加有效，但需要系统内嵌时钟产生模块PLL，增加了设计复杂度。去年Intel公司推出的采用先进动态功耗控制技术的Montecito处理器，就利用了变频时钟系统。该芯片内嵌一个高精度数字电流表，利用封装上的微小电压降计算总电流;通过内嵌的一个32位微处理器来调整主频，达到64级动态功耗调整的目的，大大降低了功耗。

广域网基本配置命令

Switch>en进入特权模式整体查看操作 Switch＃ Switch#configure进入全局模式进行专门的操作 Switch(config)# 全局模式 Switch(config)#interface f0/1 进入f0/1端口配置视图 Switch(config-if)#switchport mode access 设置端口属性为access Switch(config-if)#switchport mode ? access Set trunking mode to ACCESS unconditionally dynamic Set trunking mode to dynamically negotiate access or trunk mode trunk Set trunking mode to TRUNK unconditionally 一共三种接入模`式 Switch(config-if)#switchport port-security开启端口安全 Switch(config-if)#switchport port-security maximum 6设置安全MAC地址数为6 Switch(config-if)#no switchport port-security maximum 6取消设置安全MAC地址数为6 Switch(config-if)#switchport port-security mac-address 0006.2A5D.B35E 设置安全MAC地址为0006.2A5D.B35E，即：将端口与MAC地址进行绑定 Switch(config-if)#switchport port-security violation ? 设置违反端口安全时采取的措施

ASIC低功耗设计

三、低功耗技术 1. 功耗分析（1）由于电容的充放电引起的动态功耗 V DD C l i VDD v out 图（20）充放电转换图如图（20）所示：PMOS 管向电容L C 充电时，电容的电压从0上升到DD V ,而这些能量来自于电源。一部分能量消耗在PMOS 管上，而剩余的则保存在电容里。从高电压向低转换的过程中，电容放电，电容中储存的能量消耗在NMOS 管上。我们来推导一下：考虑从低电压转换到高电压的情况，NMOS 和PMOS 不同时导通。在转换过程中电源提供的能量为C E ,而是转换后储存在电容里的能量。 ???====∞∞VDD DD L out DD L out L DD VDD VDD V C dv V C dt dt dv C V dt t i E 0 002)( ???====∞∞VDD DD L out out L out out L out VDD C V C dv v C dt v dt dv C dt v t i E 02002 )( 这两个等式说明电源提供的能量只有一半储存在电容里。另一半被PMOS 管消耗掉了。为了计算总体能量消耗，我们不得不考虑器件的翻转。如果门每秒钟翻转10?→? f 次，那么 102 ?→?=f V C P DD L dyn 10?→?f 表示能量消耗的翻转频率。随着数字电路集成度的提高，能量问题将成为人们关注的焦点。从以上分析看出，dyn P 跟电源电压的平方成正比，因此降低供电电压对降低功耗有非常显著的意义。但是，降低供电电压对电路性能有一定的影响，这时我们可以考虑减小有效电容和减少翻转率。电容主要是由于晶体管的门和扩散电容引起的，因此降低由于电容的充放电引起的动态功耗方法之一是将晶体管设计得尽可能小，这种方法同样对提高电路的性能有很大的帮助。