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7 Optimierung
kann. Wenn wir einen Energieverbrauch von 40 nJ pro Zyklus bei 5,0 V zu Grunde
legen, kann mit Hilfe von Gleichung (3.14) der Energieverbrauch bei Verwendung
der anderen Betriebsspannungen berechnet werden (siehe Tabelle 7.1, hier ist 25 nJ
ein gerundeter Wert). Weiterhin nehmen wir an, dass unsere Task innerhalb von 25
Tabelle 7.1 Eigenschaften
eines Prozessors
mit DVS-Funktionalität
V dd [V]
5,0
4,0
2,5
Energie pro Zyklus [nJ] 40
25
10
f max [MHz]
50
40
25
Zykluszeit [ns]
20
25
40
Sekunden 10 9 Zyklen ausführen muss. Dies ist auf verschiedene Arten machbar,
wie in den Abb. 7.18 bis 7.20 dargestellt. Bei Verwendung der maximalen Spannung (Fall a), siehe Abb. 7.18) ist es möglich, den Prozessor während der nicht
benötigten Rechenzeit von 5 Sekunden abzuschalten (wir gehen davon aus, dass der
Energieverbrauch in diesem Zeitraum Null beträgt).
Abb. 7.18 Mögliche Spannungsverteilung
(Fall a)
2,5²
10 9
[V²]
40 J
25
20
15
10
5
5²
4²
Zyklen bei 50 MHz
Deadline
t [s]
Eine weitere Möglichkeit (Fall b)) ist es, den Prozessor anfänglich mit voller Geschwindigkeit laufen zu lassen und die Spannung zu dem Zeitpunkt zu reduzieren,
ab dem die übrigen Zyklen mit der niedrigsten verfügbaren Spannung abgearbeitet
werden können (siehe Abb. 7.19).
Abb. 7.19 Spannungsverteilung (Fall b)
250M Zyklen bei 25 MHz
32,5 J
[s]
t
750M Zyklen bei 50 MHz +
4²
5²
5
10 15 20 25
[V²]
2,5²
Schließlich können wir den Prozessor mit einer Taktfrequenz betreiben, die gerade
hoch genug ist, um alle Zyklen in der gegebenen Zeit abarbeiten zu können (siehe
Abb. 7.20).
Der zugehörige Energieverbrauch lässt sich berechnen zu