什麼是電源閘控(Power gating)

以開關切斷對未使用之電路區塊的電源供應,使漏電功耗也幾乎歸零的低功耗手法。需要注意狀態保存與恢復的時間。

日文名稱: パワーゲーティング

「電源閘控(Power gating)」出現在3領域的8道練習題中(電源管理(軟體控制), MOSFET, LSI設計流程與EDA等)。

這個名詞所屬的領域: 電源管理(軟體控制)

練習電源閘控(Power gating)的題目

關於電源閘控(power gating)的說明,下列何者正確?

  1. A只停止對電路區塊供應時脈
  2. B以開關切斷對未使用電路區塊的電源供應,連洩漏功耗也幾乎消除
  3. C將電源電壓加倍,使處理更快
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正確答案:B. 以開關切斷對未使用電路區塊的電源供應,連洩漏功耗也幾乎消除

時脈閘控會使切換停止,因此動態功率會減少,但只要電源仍然連接,洩漏電流就會持續流動。電源閘控則是將設置在區塊與電源之間的大型電晶體開關關閉,切斷電源本身,因此洩漏功耗也幾乎消除。在智慧型手機的SoC中,會頻繁地切斷未使用的CPU核心、GPU及各種加速器的電源。

關於以電源閘控切斷電源的區塊,下列應注意事項與對策的組合何者正確?

  1. A即使切斷電源,內容一定會保留,所以什麼都不用做
  2. B正反器的內容會消失,因此必須先將所需的狀態儲存到保留暫存器或外部記憶體後再切斷
  3. C一切斷電源,其他區塊的電壓就會變為2倍
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正確答案:B. 正反器的內容會消失,因此必須先將所需的狀態儲存到保留暫存器或外部記憶體後再切斷

電源被切斷的區塊中,正反器與SRAM會遺失內容,因此為了在恢復時能從中斷處繼續運作,必須在切斷前先儲存狀態。做法包括使用同時具備小型常時供電記憶的保留暫存器,或是以軟體將狀態寫出到記憶體。儲存與還原以及電源的啟動都需要時間與能量,因此在短暫的休息時間內,有時不切斷反而比較好。

解析中的「電源閘控(Power gating)」

出現「電源閘控(Power gating)」的題目(8題)

  1. 關於電源閘控(power gating)的說明,下列何者正確?
  2. 關於以電源閘控切斷電源的區塊,下列應注意事項與對策的組合何者正確?
  3. 比較時脈閘控與電源閘控的說明,下列何者正確?
  4. 在電源閘控中,區塊的電源開關通常不是一次全部開啟,而是逐步依序開啟。其理由,下列何者正確?
  5. 設置在電源閘控切斷電源的區塊與運作中區塊交界處的隔離單元(isolation cell),其作用下列何者正確?
  6. 關於MOSFET在關閉狀態下流過的漏電流的主要成分組合,下列何者正確?
  7. 停止對未使用的電路區塊供應時脈,以減少無謂耗電量的低功耗設計手法為下列何者?
  8. 關於CMOS電路的靜態功耗(洩漏功耗)的說明,下列何者正確?

相關名詞

時脈閘控 正反器 SoC(系統單晶片) GPU 中斷 隔離單元(Isolation cell) 貫穿電流 GIDL(閘極引發汲極漏電) 數值孔徑(NA) 邏輯合成

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