Ingenieure können Größe und Leistung halbieren, indem sie die nicht verwendeten Logikgatter im universellen Mikrocontroller löschen.
Bild: iStockPhoto Rakesh Kumar, außerordentlicher Professor für Elektro- und Computertechnik, Illinois, sagte: „Der Prozessor ist für die meisten Anwendungen übertrieben ausgelegt. Eine bekannte und notwendige Tatsache ist: Um Programmierbarkeit und Flexibilität zu haben, ist der Inhalt auf dem Prozessor mehr Anwendung ist mehr. Dies gilt insbesondere für Mikrocontroller mit extrem geringem Stromverbrauch, die die neueste Embedded-Computing-Plattform (wie tragbare Geräte und Sensoren für das Internet der Dinge) antreiben. Sie führen normalerweise eine sehr einfache Anwendung aus. Es gibt nichts anderes (auch wenn kein Betriebssystem vorhanden ist), was bedeutet, dass die meisten Schaltkreise im Chip einige Daten überhaupt nicht gesehen haben. " John Sartori, Assistant Professor Minnesota University Assistant (die Studenten von Kumar), und ihr Student beschlossen, dieses Abfallproblem zu lösen. Ihre Lösung beginnt mit dem Design des universellen Forschungsmikrocontrollers. Sie haben eine schnelle Methode entwickelt, um festzustellen, welche Logikgatter nie an der Anwendung beteiligt waren, die ausgeführt werden muss, und dann diese zusätzlichen Türen löschen. Das Ergebnis ist der von Kumar genannte "kundenspezifische Prozessor", der eine minimierte, komplexe und niedrigere Version des ursprünglichen Mikrocontrollers ist, der nur die gewünschte Anwendung ausführen soll. Im Juni stellten Kumar und Sartori auf dem International Symposium on the 44th Computer Architecture in Toronto das Custom-Prozessor-Projekt ausführlich vor.
Kumar sagte: „Unsere Methode besteht darin, die gesamte Hardware zu finden, die die Anwendung garantiert ungenutzt, unabhängig von der Eingabe. Der Rest ist ein Set oder Superchard, das sind alle möglichen Pfade, auf denen die Daten verwendet werden können. Dann entfernen wir kein Berühren der Hardware. "Sie beginnen beim MSP430-Mikrocontroller und erstellen kundenspezifische Designs für die Implementierung von Anwendungen wie der schnellen Fourier-Transformation, Autokorrelationsfunktionen und Interpolationsfilterung. Das Logikgatter von nur der Hälfte dieser Designs ist Teil des ursprünglichen Mikrocontroller-Designs. In 15 gängigen Mikrocontroller-Anwendungen, die sie untersucht haben, werden nicht mehr als 60 % der Tür benötigt. Im Durchschnitt wird das Design der Chipgröße um 62 % reduziert und der Stromverbrauch um 50 % reduziert. Die durchschnittliche Energieeinsparung beträgt bis zu 65%, wenn eine Signalübertragung über kürzere Distanzen verwendet wird.
Sartori sagte: "Es ist wirklich überraschend. Die meisten Leute denken, dass fast alle Dinge in einem so kleinen und einfachen Prozessor verwendet werden; aber für eine gegebene Anwendung gibt es viele logische Gatter. Komplett löschen, und die Software ist immer noch sehr perfekt. " Wenn Sie möchten, dass der Prozessor zwei oder mehr Anwendungen ausführt, ist diese Methode immer noch gültig; sie kann sogar das Betriebssystem plus Anwendung verarbeiten. Getestet wurde mit dem Echtzeit-Betriebssystem Freertos. Wenn es alleine läuft, werden 57 % der Tür vollständig berührt. Wenn Frertos mit einer der oben genannten 15 Anwendungen ausgeführt wird, werden nur 27% der Tür nicht genutzt, aber Kumar wies darauf hin, dass diese Anwendungen normalerweise "bare Metal" laufen - sie benötigen keine Betriebssysteme.
Warum bestellen Sie nicht ASIC (dedizierte integrierte Schaltung)? Ein Satz: Kosten. Kumar sagte, dass der eingebettete Mikrocontroller für den Einsatz mit geringer Kapazität und geringen Kosten geeignet ist, vom Kopfdesign bis hin zum Testen der ASIC-Kosten. Dieser Prozess wird vereinfacht, indem vom Standard-Mikrocontroller-Design ausgegangen wird, und es ist billiger.
Kumar sagte, dass dies wie eine "Black Box" sei. Geben Sie eine Anwendung ein, es gibt das Prozessordesign aus. " Tom Hackenberg, Chefanalyst des Embedded Processor of Market Research, sagte, dass die Dinge möglicherweise nicht so einfach sind. Test-, Verifizierungs- und andere Kosten, die bei der Entwicklung neuer Anwendungschips anfallen, sind weiterhin vorhanden. Wenn diese Technologie die Kosten des Designprozesses nicht senkt, ist der billige Mikrocontroller (im Durchschnitt etwa 1, aber nur 25 Cent) eine erfolgreiche Lösung.
Hackenberg sagte jedoch: "Wenn dieses Konzept die Eigenschaften hat, die sie sagen, kann das Design des Designs, das auf bestimmte Anwendungen ausgelegt ist, ein einfacherer Prozess sein."
Forschungsingenieure von ARM, Cambridge, England, hoffen, dass es so einfach werden kann. Sie haben hart daran gearbeitet, ein Projekt namens "Plastic ARM" zu entwickeln, ein einmaliger Mikrocontroller, der mit gedruckter elektronischer Technologie 1 Cent auf Kunststoff baut. Ihr erster Versuch nahm 7.5 Quadratzentimeter ein. James MYERS, der Projektleiter, sagte, dass es nach einem ganzen Jahr harter Arbeit endlich das Ziel von 1 Quadratzentimeter erreicht hat und es je nach Anwendung anpassen kann. In diesem Sommer planen sie mit Hilfe eines Studenten in Sartori, maßgeschneiderte Prozessortechnologie zu verwenden, um zu sehen, ob sie die gleichen oder bessere Ergebnisse erzielen können.
Er sagte: "Wenn Sie elektronische Drucktechnologie verwenden, sollte das Design des Designchips niedriger sein als das des Siliziums. Es sollte mehr Möglichkeiten für das Design für bestimmte Anwendungen geben, aber wenn die Designkosten unverändert bleiben, sollte dies nicht der Fall sein. Ich möchte, dass die Konstruktionskosten und die Herstellungskosten reduziert werden. Wenn Sie automatisch eine angepasste Version des Prozessors generieren können, ist dies von großem Vorteil. "Originallink: https://www.eeboard.com/news/chip-4/ Suchen Sie nach dem Panel-Netzwerk, achten Sie darauf, dass das Entwicklungsboard täglich aktualisiert wird, intelligente Hardware, Open-Source-Hardware, Aktivitäten und andere Informationen Sie zum Meistern machen. Empfohlene Aufmerksamkeit!
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