电脑怎么设置低功耗模式_怎样设计低功耗电脑系统

1.如何进行低功耗硬件电路设计

2.低功耗设计方法有哪些

低功耗设计在系统级设计阶段收益最大。

低功耗设计是在电子系统设计中的一个重要考虑因素，可以有效延长电池寿命、降低能源消耗和减少热量产生。在系统级设计阶段，可以通过优化整个系统的架构和功能分配，选择低功耗的组件和技术，以及用合适的功耗管理策略来实现低功耗设计。这样做的好处是可以在系统设计的早期就考虑功耗问题，从而避免后期需要进行大规模的修改和优化，节省了时间和成本。此外，系统级设计还可以综合考虑不同组件之间的功耗优化，实现整体的低功耗效果。

如何进行低功耗硬件电路设计

1、功耗分类：

低功耗按照类型分类，主要有动态功耗、静态功耗、浪涌功耗三种。

（1）动态功耗包括：

开关功耗（翻转功耗）：电平翻转对负载电容进行充放电时消耗的功耗。

短路功耗（内部功耗）：信号翻转时不可能瞬时完成，PMOS和NMOS存在同时导通构成通路，形成短路电流。

（2）静态功耗：

主要是漏电流引起的功耗

2、系统与架构级低功耗设计

（1）多电压设计技术：

不同的模块区域有不同的电压。（各模块电压可固定、可通过软件选择、可自适应改变）

（2）系统时钟分频：

时钟是系统中频率最高的信号，其功耗功之高不容置疑。可在不同的工作模式下选用不同频率的时钟，并且将一些不需要的模块时钟关闭。

（3）算法和IP选择

（4）异步设计：

同步系统中通过时钟树综合、插入缓冲器减少时钟的偏移。这种方法在时钟网络上添加了大量的缓冲器，时钟网络消耗的功耗也增加。

在异步设计里面，不需要全局时钟，两个模块通过握手信号进行交互，这时候就可以减少功耗。可以把一个系统使用多个时钟，每个时钟控制的区域内部都设计成一个同步的子系统。

3、RTL级低功耗设计

（1）门控时钟法：

通常情况下，时钟树由大量的缓冲器和反相器组成，时钟信号为设计中翻转率最高的信号，时钟树的功耗可能高达整个设计功耗30%。加入门控时钟电路后，由于减少了时钟树的开关行为，节省了开关功耗。同时，由于减少了时钟引脚的开关行为，寄存器的内部功耗也减少了。

门控时钟有两种方案:一种直接针对寄存器的时钟进行门控，一种对模块级别的时钟进行门控。

（2）操作数隔离技术：

当某段时间不需要运算器的结果时，把运算器的输入用与门隔离掉，停止其反转。

（3）共享与状态编码：

对于设计比较多算术运算的设计，如果有同样的操作在多处使用，那我们可以避免相应的运算逻辑在多个位置重复出现。

此外，对于一些变化非常频繁的信号，我们利用数据编码来降低开关活动(例如，用格雷码比用二进制码翻转更少，功耗更低)。

（4）并行与流水的选择：

用并行处理，可以降低系统工作频率，从而可能降低功耗。

流水线技术可以将一个较长的组合路径分成M级流水线。路径长度缩短为原始路径长度的1 /M。这样，一个时钟周期内充/放电电容变为C/M。在相同的速度要求下，可以用较低的电源电压来驱动系统。这样，系统的整体功耗可能会降低。

（5）DVFS技术

DVFS（Dynamic Voltage and Frequency Scaling）动态电压频率调节本质上是一种低功耗技术，目的是根据的芯片当时的实际功耗需要设定工作电压和时钟频率，这样可以保证提供的功率既满足要求又不会过剩，从而可以降低功耗。比如数字芯片中，CPU模块（比如8核cpu），在需要跑分的时候，将给cpu供电的电压通过软件调节到更高的电压（overdrive）,获得一个更高的频率。在实际某个应用场景下，可能cpu只需要一个较低的频率时，可以将电压调节成一个较低的电压（underdrive）来实现..

一味的降频降压当然是不能降低功耗的，因为低频下运行可能使系统处理任务的时长增加，从而整体上可能反而增加了功耗。所以DVFS的核心是动态调整的策略，其目的是根据当时的系统负载实时调整，从而提供满足当时性能要求的最低功率，也就达到了最低功耗。制定调整策略前，先找出系统中的耗电大户即CPU GPU这些模块。需要统计出这些模块的负载情况，基本的策略当然是工作负载增加则升频升压，工作负载降低则降频降压.

原文链接：s://blog.csdn.net/weixin_43274923/article/details/107742772

低功耗设计方法有哪些

您好，希望以下回答能帮助您

1、模拟电路和数字电路这两本书仅仅是基础而已，其实在实际应用中，作用并不是很大。现在电子电路集成度很高，很多电路都是依托于芯片的datasheet进行设计的。可以多看下芯片的资料，看看实际电路时如何应用的。

2、各种接口电路和相应的时序需要掌握，如i2c、rs485、PCIE、LOCALBUS、EMIF、HPI、SPI、MII、RGMII、GMII、DDR等等很多，了解这些电路，设计起来也会容易很多。

3、电路布局布线都需要注意的一些注意事项，电子工程师要很明确，不能仅仅是把线连起来就行了。

4、电子工程师，单板的小逻辑是需要自己能搞定的，也是时EPLD或者FPGA，要有相应的设计能力，熟练使用VHDL或者verlog 会给你加分的。

其实硬件工程师要会的东西很多，但是你现在把上面说的东西弄清楚就很花时间了，特别是没有人带的情况下。多动动手是很重要的，可以先学学单片机和FPGA，相应的接口电路在网上就能找到相应的介绍和讲解，一点点累积吧。

如您还有疑问可继续追问。

数字电路的功耗有2部分构成，其一是静态功耗，通常表现为电子线路的漏电流，控制这部分功耗主要决定于生产工艺和所用的材料；其二是动态工作电流，而影响这部分功耗的因素很多，如电路设计的方式，线路的复杂程度，工作时时钟频率等。

一、RTL级

1.并行结构

并行结构一定程度可以减低某一区域的频率，从而可能降低功耗。

2.流水结构

“路径长度缩短为原始路径长度的1 /M。这样，一个时钟周期内充/放电电容变为C/M。如果在加入流水线之后，时钟速度不变，则在一个周期内，只需要对C/M进行充/放电，而不是原来对C进行充/放电。因此，在相同的速度要求下，可以用较低的电源电压来驱动系统。”

3.优化编码

通过数据编码来降低开关活动，例如用格雷码取代二进制。

4.操作数隔离

“操作数隔离的原理就是：如果在某一段时间内，数据通路的输出是无用的，则将它的输入置成个固定值，这样，数据通路部分没有翻转，功耗就会降低。”

二、门级电路

1.门控时钟技术

芯片工作时，很大一部分功耗是由于时钟网络的翻转消耗的，对于一个设计中的寄存器组由于时钟信号CLK的翻转，寄存器组会持续在CLK的上升沿来临时读取数据输入端的数据，而这时读取的数据是不变的，这就消耗了额外的功耗。如果时钟网络较大，这部分引起的功耗损失会很大。门控技术基本原理就是通过关闭芯片上暂时用不到的功能和它的时钟，从而实现节省电流消耗的目的，门控时钟对翻转功耗和内部功耗的抑制作用最强，是低功耗设计中的一种最有效的方法。通过一个时能信号控制时钟的开关。当系统不工作时可以关闭时钟，整个系统处于非激活状态，这样就能够在某种程度上降低系统功耗。

?“通常情况下，时钟树由大量的缓冲器和反相器组成，时钟信号为设计中翻转率最高的信号，时钟树的功耗可能高达整个设计功耗30%。加入门控时钟电路后，由于减少了时钟树的开关行为，节省了开关功耗。同时，由于减少了时钟引脚的开关行为，寄存器的内部功耗也减少了。用门控时钟，可以非常有效地降低设计的功耗，一般情况下能够节省20%~60%的功耗。”

? 使用门控时钟并不符合同步设计的思想。ASIC中使用较多，FPGA中不推荐使用。

2.多电压供电

3.多阈值电压

根据多阈值电压单元的特点，为了满足时序的要求，关键路径中使用低阈值电压的单元(low Vt cells)，以减少单元门的延迟，改善路径的时序。而为了减少静态功耗，在非关键路径中使用高阈值电压的单元(high Vt cells)，以降低静态功耗。因此，使用多阈值电压的工艺库，我们可以设计出低静态功耗和高性能的设计。