Jueves , mayo 24 2018

Suscribete gratis a nuestro boletin semanal

VISIONA . DESARROLLADORES . CONECTADOS .

Suscribete nuestro boletin semanal

PATROCINADORES
.
Home / Diseño Digital / Técnicas para ahorrar energía en aplicaciones con PCI Express IP

Técnicas para ahorrar energía en aplicaciones con PCI Express IP

El fabricante de software para el diseño de circuitos integrados, Synopsys, reveló algunas formas para reducir el consumo de energía en sistemas con conectividad incluyendo servidores, PCs, laptops, smartphones, tabletas y relojes inteligentes.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

A través de un artículo técnico, el fabricante de software para circuitos integrados Synopsys, compartió tres diferentes técnicas que existen actualmente para reducir el consumo de energía en aplicaciones que utilizan interfaces seriales PCI Express.


En el documento que puede ser descargado en formato PDF, Athul Sripad, ingeniero de diseño de ASICs de Synopsys, justifica la importancia del por qué en la actualidad desarrollar sistemas electrónicos con interfaces de comunicación PCI Express, es sumamente valorado y casi mandatorio aplicar un modelo de ahorro de energía para que el producto final utilice lo menos posible electricidad al funcionar.

"El aumento del tráfico de datos entre los dispositivos dentro de entornos de computación está generando una enorme huella de energía, y por esta razón los ingenieros diseñadores buscan maneras de reducir el consumo de los chips SoC durante sus períodos de inactividad o hibernación", expuso Athul Sripad, y agregó: "Los dispositivos más pequeños, alimentados por baterías, a menudo están inactivos y en modo de suspensión profunda, y en consecuencia estos modos de ahorro de energía pagan el costo con tiempos de reanudación lentos para volver al modo operativo normal."

Otra de las tendencias que practica la industria moderna es la integración de PCI Express IP en los diseños de SoC avanzados, esto con el fin de alcanzar buenos niveles de eficiencia debido a las características técnicas que ofrece el propio protocolo serial, y al mismo tiempo, sacar provecho de otras técnicas que permitan garantizar mayor resultado.

Uno de los métodos utilizados para administrar el consumo de energía con gran efectividad, es el de Puertas de Reloj (Clock Gating), sin embargo, esto resulta bien para controlar dinámicamente el sistema, pero no en el consumo estático, lo que incluye los modos inactivos o de hibernación. Para gestionar el consumo estático de estos estados con un PCI Express IP es recomendable implementar un enlace PCIe reconfigurable, aunque esto representará un gran desafío.

De esta forma, Synopsys preparó un par de sugerencias para quienes trabajan con dispositivos electrónicos utilizando PCI Express IP, a fin de reducir las posibles adversidades que se les presenten en el camino.

1.- Puertas de Reloj con Herramientas de Síntesis

- PUBLICIDAD -

De acuerdo al documento de Synopsys, las herramientas de síntesis que se comercializan en el mercado permiten implementar técnicas para la administración de energía incluyendo el tradicional Clock Gating y Self-Gating. En el caso de Clock Gating, la herramienta de síntesis busca condiciones o patrones, y una vez que las encuentra las reúne para habilitar un reloj que posteriormente pueda ser gestionado bajo demanda.

Los módulos integrados de control de reloj (ICG) pueden utilizarse para pasar de un reloj a un flop o un banco de flops a través del uso de un reloj habilitado, tal como se muestra en la siguiente imagen:


Diagrama de bloques de un circuito de Puertas de Reloj (a) y un diagrama de circuito de autocontrol (b).



Promedio de ahorro de energía utilizando Clock Gating.


En el caso de la técnica de autocontrol (Self-Gating) bloquea el reloj hasta un flop siempre y cuando no exista algún cambio en la entrada del flop para readaptar la salida a un modo XOR para que pueda ser utilizado como un reloj habilitado en ICG.

Si esta técnica con PCI Express IP se combina con Puertas de Reloj ofrece la posibilidad de ahorrar hasta un 40% de energía y reducir adicionalmente 9% las dimensiones de los nodos de 28 nm. Para las estrategias de autocontrol, configurarlas para que se ejecuten después de la inserción del Reloj de Puerta, permite ahorrar al menos el 5% del consumo, e incrementa el área alrededor de un 1%. Para las arquitecturas FinFET de 16 nanómetros el ahorro de energía puede ser de aproximadamente 25% con la aplicación de ambas técnicas.

2.- Reloj de Puertas con PCI Express IP

El documento refiere que el método de inserción de compuertas es efectivo y puede ayudar a incrementar significativamente el ahorro de energía, no obstante, tiene un gran inconveniente: no toma del todo en cuenta la jerarquía del sistema.


Diseño de un circuito tras la inserción de reloj.



PCI Express IP con tres dominios de reloj.


El comportamiento de los circuitos puede variar, y si el ingeniero decide utilizar por ejemplo, una estructura de árbol, este recurso consumirá por lo menos el 25% del total de la potencia inactiva del circuito. Al activar el reloj en la raíz se logra un ahorro de energía debido al acomodo conmutable que ofrece la estructura de árbol, pero en esta fase también se sugiere que se considere detenidamente cada una de las posibilidades para satisfacer adecuadamente los requerimientos del diseño.

Finalmente, es importante tomar en cuenta que los resultados de eficiencia también dependerán en gran medida de la arquitectura que se utilice, por ejemplo, ARM con su gama de tecnologías Cortex permite satisfactoriamente alcanzar los niveles de ahorro de energía. Para mayor información, puede visitar el sitio Web de Synopsys haciendo clic en el siguiente enlace.

- PUBLICIDAD -

Revisa también ...

Presentan maqueta de la gasolinera del futuro

Las gasolineras del futuro lucirán todo menos como expendedoras de gasolina, y deberán ofrecer servicios …

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *