锂离子电池管理芯片的研究及其低功耗设计 — 数模混合电路的低功

③编码优化

常用的二进制编码中，采用所有空闲的高位作符号扩展位，这将增加耗能的跳变。符号-数值编码(如格雷码等)方法只用最高位代表符号，如果用它来代替二进制编码，可以减少由于数据符号改变而产生的功耗。

2)动态功耗管理技术

是系统级功耗优化中的一个有效手段。根据负载的请求，子系统可以分为工作和空闲模式。在空闲模式下，可以将子系统关断，进入低功耗的待机(Standby)

和不消耗能量的睡眠(Sleep)状态;反之，则将子系统唤醒，进入正常的工作模式。

这种有选择地关断空闲的子系统，降低功耗的效果十分显著，如在PC系统级功耗管理中，最常见的是将无执行任务的硬盘和显示器关断以节省功耗。

这种方案的局限性在于，在功耗状态切换过程中，通常有延迟，唤醒处于睡眠状态的子系统也需要更多的能量。因此，DPM技术需要解决以下问题：一是何时将子系统关断，关断多久;二是是否值得关断，即恢复状态是否需要更多的能量。这些都是判决策略需要研究的内容，目前最常用的方法可分为三种：基于超时(Timeout)的方法、基于预估算(Predictive)的方法、基于随机理论(Stochastic)的方法。

和上述改变子系统的功耗状态不同，动态电压等比例变化(Dynamic Voltage Scaling， DVS)技术是根据系统的工作状态，基于区间(Interval-based)或基于线程(Thread-based)来预测系统负载[33，34]，动态地改变系统的工作电压。动态电压和频率等比例变化(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)技术则是同时改变工作电压和频率，获得最低的系统功耗。

和静态低功耗设计相比，DPM技术由于要预测系统和负载、系统和电源的关系，动态地调整工作状态、电压和频率，对系统工作状态的建模、预测算法都更复杂，有更多的工作急待开展，但是可以肯定的是，DPM技术降低功耗的效果也更显著。

2寄存器传输级

作为综合(排序和分配)的高层次结构，RTL层次将包含一个控制部分(也称控制器)和一个操作部分(也称数据通路)，如图2.1. 3所示。

数据通路以寄存器为特征，而控制器是由组合逻辑来实现，因此，RTL级低功耗设计的对象将是时序和组合逻辑，这可以采用硬件描述语言VHDL和VERILOG来实现。另外，RTL的抽象层次决定了它不可能涉及电源电压和电容，因此降低功耗的途径主要是降低开关活动因子，即减小寄存器和组合逻辑的跳变频率。

1)操作数

在RTL层次，操作数分离(Operand Isolation )是针对组合逻辑最常用的低功耗技术，其本质是在组合逻辑模块间加入一个锁存器，当锁存器的使能无效时，寄存器保存值不加以更新，组合路径被隔断[36，37]。只有在进行有效运算时，组合逻辑才有耗能的跳变产生，这样便降低了此模块的功耗。

操作数变形(Operand Transformation)有时也称为数据通路的重排序，即是指在不影响逻辑功能的条件下，以翻转频率最低为策略，对电路单元重新排序来降低功耗的技术。