Mối liên quan giữa công suất tiêu thụ và MCPS (triệu chu kỳ mỗi giây) được tiêu thụ trên bộ xử lý

Tôi đã làm việc trên một bo mạch ARM ARM trên bộ giải mã MP3.

Trong khi làm điều này, tôi có một yêu cầu nói rằng giải pháp giải mã MP3 tôi đang làm nên tiêu thụ 50 mW. Điều này tạo ra một vài câu hỏi trong đầu tôi khi tôi nghĩ về nó:

1. Tôi nhớ lại rằng có một số mối quan hệ giữa Điện áp lõi được áp dụng (V), tần số xung nhịp (f) của bộ xử lý và công suất tiêu thụ (P) như một thứ gì đó, P tỷ lệ thuận với bình phương điện áp và tần số. Nhưng là mối quan hệ chính xác. Với đồng hồ hoạt động Tần số, điện áp của bộ xử lý, làm thế nào chúng ta có thể tính toán năng lượng tiêu thụ bởi nó?

2. Bây giờ nếu tôi nhận được năng lượng tiêu thụ từ bước (1) ở một số tần số xung nhịp và tôi được thông báo rằng giải pháp giải mã tôi đang đưa ra, chỉ có thể tiêu thụ 50 mW, làm thế nào tôi có thể đạt giới hạn tối đa trên MCPS, sẽ là giới hạn trên bị ràng buộc vào MCPS của giải pháp giải mã của tôi chạy trên bảng phần cứng đó?

Tôi có thể suy luận rằng nếu công suất thu được như ở bước (1), giả sử P, được tiêu thụ ở tần số f, thì trong 50mW, tần số xung nhịp là bao nhiêu và tính toán theo tần số. Và sau đó gọi tần số này là mã MHz (MCPS) của tôi giới hạn trên?

Về cơ bản, làm thế nào để một bản đồ (có bất kỳ phương trình nào?) Được tiêu thụ bởi một phần mềm cho MCPS được tiêu thụ?

Tôi ghét đưa ra câu trả lời của "nhìn vào bảng dữ liệu", nhưng nó sẽ là lựa chọn tốt nhất của bạn. Tất cả các bộ điều khiển vi mô mà tôi đã sử dụng cung cấp cho bản vẽ hiện tại ước tính của chúng chạy ở các tần số và điện áp khác nhau. Không phải tất cả trong số họ sẽ đưa ra một biểu đồ hoặc phương trình, nhưng thay vào đó sẽ cung cấp cho bạn một vài điểm trong bảng. Bạn sẽ chỉ phải nội suy để có được những gì bạn cần.

Không có một phương trình nào mà bạn có thể sử dụng để thực hiện ánh xạ này bởi vì mọi thiết bị sẽ có hồ sơ tiêu thụ năng lượng riêng. Trong thực tế, nhiều thiết bị nhúng sử dụng cấu hình nguồn so với tần số làm điểm bán hàng.

Bạn chưa bao giờ nêu câu hỏi của mình, nhưng đừng quên những thứ như đèn LED và các thiết bị bên ngoài khác được kết nối với thiết bị của bạn. Những điều này sẽ ảnh hưởng đến sức mạnh.

Sau khi bạn nhận được tần số và điện áp để chạy, bạn cũng có thể sử dụng biểu dữ liệu để tìm hiểu xem bạn có thể có bao nhiêu hướng dẫn mỗi giây.

Hennessy và Patterson đưa ra quy tắc này cho CMOS:

$\text{Power} = \text{Capacitive load} \cdot \text{voltage}^2 \cdot \text{Frequency switched}$

Tính toán sức mạnh được sử dụng trong một hệ thống một tiên nghiệm là khó khăn. Cách tiếp cận tốt nhất có lẽ là thử sử dụng bộ giải mã MP3 chưa được tối ưu hóa và mô tả hiệu suất. Sau đó, bạn sẽ biết bạn cần làm tốt hơn bao nhiêu.

Cũng đáng để xem xét sức mạnh cần thiết cho toàn bộ hệ thống, không chỉ CPU. Dữ liệu MP3 của bạn sẽ đến từ một nơi nào đó, có thể là RAM ngoài, flash hoặc thậm chí là ethernet. Điều này sẽ phải chịu một chi phí quá.

Tôi nghĩ rằng cách tiếp cận tốt nhất là xây dựng một hệ thống và thực hiện các phép đo.