Aandeel van de klokcycli waarin een signaal in een circuit schakelt. De α in de formule voor dynamisch vermogen αCV²f. Kan worden verkleind met onder meer clock gating.
Japanse benaming: 活動率
“Activiteitsfactor (switching activity)” komt voor in 3 oefenvragen uit 2 onderwerpen, bijv. Energiebeheer (softwaregestuurd), Betrouwbaarheid.
Vakgebied: Energiebeheer (softwaregestuurd)
De activiteitsfactor α meet hoe vaak een knooppunt daadwerkelijk schakelt, ten opzichte van de klok. Een kloknet dat elke cyclus stijgt en daalt is het referentiegeval, terwijl een databit dat maar af en toe verandert een kleine α heeft. Conventies verschillen: veel teksten definiëren α als de kans op een overgang van 0 naar 1 per cyclus, omdat elke stijgende overgang CV² uit de voeding trekt, zodat P = αCV²f en een klok α = 1 heeft. Andere tellen elke omschakeling en schrijven P = ½αCV²f. Beide beschrijven dezelfde fysica, dus controleer welke definitie een tool of leerboek gebruikt.
Met α = 0,1, geschakelde capaciteit C = 1 nF, V = 1 V en f = 1 GHz is het dynamisch vermogen 0,1 × 10⁻⁹ F × (1 V)² × 10⁹ Hz = 0,1 W; de voorvoegsels nano en giga heffen elkaar handig op. Het product αC wordt vaak de effectief geschakelde capaciteit genoemd, omdat alleen de capaciteit die echt schakelt energie kost. Tools voor vermogensschatting halen α voor elk net uit simulatie, met bestanden met schakelactiviteit die zijn opgenomen tijdens realistische workloads, omdat een geschatte gemiddelde activiteit voor een specifiek blok er flink naast kan zitten.
Clock gating is de meest gebruikte techniek: het stopt de klok naar registers waarvan de inhoud niet zal veranderen, wat het schakelen van zowel de registers als de lokale klokboom wegneemt, een grote verbruiker omdat de klok elke cyclus schakelt. Operand isolation houdt de ingangen van een inactieve rekeneenheid stabiel, zodat die geen nutteloze resultaten berekent. Ook codering helpt, bijvoorbeeld Gray-codetellers of bus-invert-codering, die beperken hoeveel draden schakelen. Het balanceren van padvertragingen vermindert glitches, onechte overgangen die activiteit toevoegen zonder nuttig werk te doen.
Het verlagen van α verlaagt alleen het dynamisch vermogen. Lekvermogen loopt door uitgeschakelde transistors, of er nu iets schakelt of niet, dus een blok met clock gating lekt nog steeds. Statisch vermogen verlagen vraagt andere middelen, zoals power gating, dat de voeding van inactieve blokken loskoppelt, of transistors met een hogere drempelspanning. De voedingsspanning beïnvloedt beide: dynamisch vermogen schaalt met V² en ook de lekstroom daalt bij lagere spanning; daarom vult dynamic voltage and frequency scaling (DVFS) het verlagen van de activiteit aan in plaats van het te vervangen.
Antwoord: B. 0,1 W
Invullen in P = αCV²f geeft 0,1 × 1×10⁻⁹ F × (1 V)² × 1×10⁹ Hz = 0,1 W. Omdat nano (10⁻⁹) bij de capaciteit en giga (10⁹) bij de frequentie elkaar opheffen, wordt de berekening eenvoudig. Bij echte chips neemt de schakelende capaciteit toe evenredig met de omvang van de schakeling, en het totale dynamische vermogensverbruik kan enkele tientallen tot honderden W bedragen.
Volgens de gangbare conventie, waarbij α de kans op een stijgende overgang per cyclus is, heeft een klok α = 1, omdat hij elke cyclus één keer stijgt. Gewone datasignalen hebben meestal een veel lagere activiteit.
Clock gating stopt de klok naar registers die niet hoeven te worden bijgewerkt, zodat die registers en de klokbedrading die ze voedt niet meer schakelen. Dat verlaagt de activiteitsfactor α in P = αCV²f, maar neemt het lekvermogen niet weg.
Hij beschrijft hoe actief de signalen van een schakeling zijn, dat wil zeggen welk deel van de knooppunten gemiddeld per klokcyclus schakelt. Zeer actieve schakelingen laden en ontladen per cyclus meer capaciteit en verbruiken daardoor meer dynamisch vermogen.
Bij betrouwbaarheidsontwerp met inachtneming van degradatie wordt de mate van degradatie met een model voorspeld uit spanning, temperatuur en activiteitsfactor van elke transistor, en worden schakelingssimulatie en timinganalyse met de eigenschappen na degradatie uitgevoerd om marge te waarborgen zodat tot het einde van de levensduur aan de specificatie wordt voldaan.
Hoe heet de aanpak in het ontwerp van geavanceerde LSI’s wa…C is de capaciteit van de schakelende delen, V de voedingsspanning en f de klokfrequentie, en α is de activiteitsfactor die aangeeft welk deel van de signalen tijdens één klokcyclus schakelt.
Wat stelt α voor in de formule voor het dynamisch vermogens…Hot-carrierinjectie (HCI) Numerieke apertuur (NA) CMOS Dynamisch vermogen (dynamic power) ACPI Adaptive voltage scaling (AVS) Break-even time C-state Energy-delay product (EDP) Inschakelstroom (inrush current)