Nederlands
Menu

Energiebeheer (softwaregestuurd)

Leer met meerkeuzevragen over dynamisch en statisch vermogen, DVFS en frequentieregeling door het OS, power gating en clock gating, slaaptoestanden en thermal throttling.

Oefen 10 vragenWillekeurige vragen uit dit onderwerp · ongeveer 5 minuten Dit onderwerp oefenenAlle vragen over dit onderwerp in willekeurige volgorde Zwakke vragenAlleen de laatst fout beantwoorde vragen opnieuw oefenen

CMOS-vermogen →

Energiebeheer (softwaregestuurd): kernpunten

Zowel de batterijduur van een smartphone als de elektriciteitsrekening van een datacenter hangen sterk af van hoe een chip zijn vermogen gebruikt. Het vermogen van CMOS-schakelingen bestaat uit dynamisch vermogen, dat bij elke signaalwisseling wordt verbruikt, en statisch vermogen, dat ook zonder activiteit door lekstroom wordt verbruikt. Voor elk soort zijn andere maatregelen effectief.

U leert hoe het OS en de firmware hardwaremechanismen inzetten, zoals DVFS, dat spanning en frequentie verlaagt naarmate de belasting lager is, clock gating, dat de klok van ongebruikte schakelingen stopzet, en power gating, dat de voeding uitschakelt. Ook slaap- en prestatietoestanden van de CPU en het principe van thermal throttling bij te hoge temperatuur komen aan bod.

Alle vragen over Energiebeheer (softwaregestuurd) (50)
  1. Wat stelt α voor in de formule voor het dynamisch vermogensverbruik van CMOS-schakelingen, P = αCV²f?
  2. Hoe groot is het dynamisch vermogensverbruik van een schakeling met activiteitsfactor α = 0,1, schakelende capaciteit C = 1 nF, voedingsspanning V = 1 V en frequentie f = 1 GHz?
  3. De voedingsspanning blijft gelijk en alleen de klokfrequentie wordt gehalveerd. Wat gebeurt er met de dynamische energie die nodig is om een bepaalde hoeveelheid berekeningen af te ronden?
  4. Stel dat bij DVFS de voedingsspanning evenredig met de frequentie kan worden verlaagd. Wat gebeurt er ongeveer met het dynamische vermogen en met de dynamische energie voor een bepaalde hoeveelheid berekeningen als de frequentie wordt gehalveerd?
  5. Welke uitspraak over het statisch vermogensverbruik (lekvermogen) van CMOS-schakelingen is juist?
  6. Hoe verandert het lekvermogen wanneer de temperatuur van de chip stijgt, en welk probleem kan daardoor ontstaan?
  7. Welke uitspraak over power gating is juist?
  8. Welke combinatie van aandachtspunt en tegenmaatregel is juist voor een blok waarvan de voeding met power gating is afgesloten?
  9. Welke vergelijking tussen clock gating en power gating is juist?
  10. Wat is de juiste reden dat bij power gating de voedingsschakelaars van een blok vaak niet allemaal tegelijk, maar geleidelijk na elkaar worden ingeschakeld?
  11. Wat is de juiste rol van isolatiecellen die op de grens tussen een met power gating uitgeschakeld blok en een werkend blok worden geplaatst?
  12. Wat is de juiste rol van een level shifter die wordt geplaatst bij het doorgeven van signalen tussen twee blokken met verschillende voedingsspanningen?
  13. Wat is het belangrijkste doel van het verdelen van een SoC in meerdere voedingsdomeinen?
  14. Welke uitspraak over de “break-even-tijd”, waarmee wordt beoordeeld of het uitschakelen van de voeding bij een pauze van een schakelingsblok voordeel oplevert, is juist?
  15. Welke uitspraak over de C-states van een CPU is juist?
  16. Welke uitspraak over de P-states van een CPU is juist?
  17. In welk geval is het idee van “race to idle” (snel klaar zijn en vroeg diep rusten) gemakkelijk voordelig voor energiebesparing?
  18. Wat is de juiste rol van een governor (zoals de cpufreq-governor) die in een besturingssysteem als Linux de CPU-frequentie bepaalt?
  19. Welke uitspraak over turbowerking van een CPU (zoals Turbo Boost) is juist?
  20. Welke uitspraak over thermal throttling is juist?
  21. Bij CPU-vermogensgrenzen is er een instelling die toestaat om kortstondig met een vermogen boven de langetermijngemiddelde grens (waarde dicht bij TDP) te werken. Wat is de juiste reden dat dit kan?
  22. Wat is het meest geschikte gebruik van functies zoals Intel RAPL waarmee het vermogen van CPU en geheugen via software kan worden gemeten of begrensd?
  23. Welke uitspraak over ACPI, dat onder meer in pc’s wordt gebruikt, is juist?
  24. Wat is de juiste reden dat bij een smartphone-SoC met een combinatie van krachtige en zuinige cores het energieverbruik lager is als licht werk op de zuinige cores wordt uitgevoerd?
  25. Welke uitspraak over het idee van adaptive voltage scaling (AVS) is juist?
  26. Welke van de volgende is GEEN reden waarom marge in de voedingsspanning van een chip nodig is?
  27. Wat is het juiste voordeel van het plaatsen van de regulator die de CPU-voedingsspanning maakt in de chip of de behuizing (geïntegreerde regulator) in plaats van op het moederbord?
  28. Wat is de juiste reden dat bij de beoordeling van energiezuinige ontwerpen het “energy-delay product” (EDP) soms wordt verkozen boven een maatstaf met alleen energie?
  29. Welke waarde ligt het dichtst bij het rendement van een lineaire regulator (LDO) die uit een ingang van 1,8 V een uitgang van 1,0 V maakt (het eigen stroomverbruik van de regulator wordt verwaarloosd)?
  30. Hoeveel uur werkt een apparaat dat gemiddeld 300 mA gebruikt op een accu met een capaciteit van 3000 mAh ongeveer (dalingen van de accuspanning e.d. worden verwaarloosd)?
  31. Welke uitspraak over het verschil tussen vermogen en energie is juist?
  32. Welke maatstaf is het meest geschikt om het energierendement van processors te vergelijken?
  33. Welke uitspraak over de vergelijking van de energie voor dataverplaatsing en berekening in huidige chips is in het algemeen juist?
  34. Welke uitspraak over zelfverversing (self-refresh), een van de energiebesparende toestanden van DRAM, is juist?
  35. Bij gebruik van DRAM op hoge temperatuur moet het verversingsinterval soms worden verkort. Welke combinatie van reden en effect op het vermogen is juist?
  36. Wat moet worden gedaan met ongebruikte randschakelingen (zoals timers en UART’s) in een microcontroller om het vermogensverbruik te verminderen?
  37. Welke uitspraak over de rol van de PMIC (power management IC) die in onder meer smartphones wordt gebruikt is juist?
  38. Wat is de juiste reden dat bij een chip met meerdere voedingsspanningen de volgorde van inschakelen (power sequencing) moet worden aangehouden?
  39. Welke uitspraak over “near-threshold-werking”, waarbij de voedingsspanning tot dicht bij de drempelspanning van de transistors wordt verlaagd, is juist?
  40. Wanneer de voedingsspanning wordt verlaagd, wordt de totale energie per bewerking bij een bepaalde spanning minimaal en neemt ze bij verdere verlaging weer toe. Wat is de juiste reden?
  41. Op een CPU met een vermogensverbruik van 50 W is een koeler met een thermische weerstand van 0,5 K/W geplaatst. Hoeveel °C warmer dan de omgevingslucht wordt de chip ongeveer (andere warmtepaden worden verwaarloosd)?
  42. Wat is de juiste reden dat in een grote chip vaak meerdere temperatuursensoren worden geplaatst?
  43. Wat is de belangrijkste reden dat in datacenters met veel krachtige AI-GPU’s naast luchtkoeling ook vloeistofkoeling (liquid cooling) zich verspreidt?
  44. Welke uitspraak over PUE, de maatstaf voor het energierendement van een datacenter, is juist?
  45. Wat is de belangrijkste reden dat een smartphone-SoC het afspelen van video niet met de algemene CPU maar met een speciale videodecoderschakeling doet?
  46. Wat is de juiste reden dat een besturingssysteem de wektijden van de timers van veel programma’s een beetje verschuift en samenvoegt (timer coalescing)?
  47. Welke uitspraak over het idee van een tickless-kernel, zoals gebruikt in besturingssystemen als Linux, is juist?
  48. Wat is het juiste gebruik van de WFI-instructie (Wait For Interrupt) van Arm-processors?
  49. Wat wordt vaak gebruikt om een accuapparaat op een vast tijdstip uit de slaapstand te wekken?
  50. Met hoeveel procent daalt het dynamisch vermogensverbruik ongeveer als alleen de voedingsspanning met 10 % wordt verlaagd (overige omstandigheden gelijk)?

Vergelijkingen bij dit onderwerp

Andere onderwerpen in Computersystemen