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IC 2.0活性调适、动态因应的电路设计
 

【作者: 陸向陽】2006年12月25日 星期一

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充满牵强附会与行销烟雾的Web 2.0,认为过往的Web是单方主导、阅览为主的性质,而Web 2.0则为多方共同参与、共享,并将创写的比重拉高,成为读写双向的活动。然在此笔者也仿此风,创立一个新词:IC 2.0(或可称为EDA 2.0),IC 2.0与以往最大的不同是:过往的(积体)电路仅会呆板、机械式的规律运作,而IC 2.0是透过电路设计技术的精进,使电路在运作时具备动态性的因应调整力。


虽名为2.0,但其实这种动态因应设计早在90年代中后期就已展露,由于CPU不断高耗能化发展,在持续长时间的尖峰运作中容易导致过热的危险,为了避免过热而毁损晶片,所以提出了硬体监督的设计,透过温度感测器来感测CPU温度,一旦温度上升至危急程度,硬体监督晶片会透过遮罩作法,让时脉产生器输出给CPU的时脉能够减速,减速的CPU便能使用电、发热情形获得收敛,进而解除危急,当然!倘若温度持续恶化且减速的缓和无效,监督晶片则会强制系统关机,以保障安全。


透过即时的温度感测与动态的时脉调节,可以实现晶片过热保护的作用,避免CPU一股脑执行而导致过热,同样的,CPU上端的散热风扇过去也是一股脑的全速运转,如此容易使电脑运作产生高噪音,同时缩短风扇的使用寿命,然同样运用硬体监督晶片,透过感测与控制,在CPU温度低时将风扇转速放慢,在CPU温度高时将转速提升,如此不仅可以降低运作噪音,还能延长风扇的用限,此种因应温度来调整转速的风扇一般称为活性风扇(Active Fan)技术。


不单如此,近年来无论机房设备还是行动装置皆愈来愈讲究省电设计,而Transmeta所提出的LongRun2技术可以侦测、监督CPU目前的运作状态,包括CPU是处于睡眠模式还是工作模式,是工作尖峰还是离峰等,不同的电源模式与工作负荷下,LongRun2技术可动态调整CPU的工作时脉与工作电压,进而省电。


除此之外,Intel初期发展的Speed​​ Step技术,可侦测供电来源是电池或插座,进而动态改变工作频率,借此省电,或者是DBS(Demand-Based Switching)技术,可让基准工作时脉为3GHz的CPU在尖峰时加快至3.2GHz,或在离峰时降至2.8GHz。


类似的例子还有许多,如RAMBUS的FlexIO介面技术,该技术具有独特的FlexPhase机制,可以自动将时脉与资料的进出传输齐整化,如此省去过往电路板设计者必须不断控制布线长度与时序匹配等的调校程序,也可以精缩电路板的面积成本,另外FlexIO的或者VDR(Variable Date Rate)机制还可以视杂讯干扰等情况而动态调整传输时脉,如此比一股脑不变的速率传输更具传输效益。


最后,最新的GDDR4 SDRAM视讯记忆体,在记忆刷新(Refresh)上也采动态设计,不再是过去规律、一致的作法,如此不仅使晶片更降温与省电,也增加存取的频宽潜力。


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