总体观之，嵌入式应用可以分成二大类：一类是需要多数以数位信号处理（DSP）为主的数字运算，另一类则是以控制为导向。举例来说，一台V.90语音频带数据机的数据泵元件便是一个以DSP为导向的嵌入式应用，而手持式电脑或是数位式腕表则可以作为控制器为主的应用实例。

传统设计这两种不同系统的方式是采用一颗DSP处理器或一颗微控制器，端视应用而定。当演算法以数字为导向时，DSP处理器提供更为强大的演算能力，而微控制器则是通常在程式编写上较为简单，并提供各种不同的内建周边，使每颗处理器更加适用于每种应用类型。此外，这些处理器各别的指令集会依相对应的应用加以调整。

虽然这两类处理器在一般情况下都很有用处，但许多应用并不适用于任何一种。事实上，许多新兴的嵌入式应用，特别是大型复杂系统，都用得上DSP和微控制器元件。行动电话就是大型复杂系统应用的一例。一般而言，一支具有大型DSP元件的行动电话，其工作量包括基频通道与语音编码器的处理。该项工作量以数字为主，并需要一颗大容量的处理器作为DSP运算。同时，手机具有以控制为主的应用特性，因为它必须管理使用者介面的许多方面以及通讯协定堆栈。更多复杂应用的趋势且无法明确分为是DSP或是微控制器工作量的情况，未来预期会增加。

以ADI（亚德诺）与Intel 合作开发的DSP微信号架构为核心的Blackfin DSP来说，能在单一平台上同时支援这些工作量。该架构，如(图一)所示，其中一项特性是动态电源管理，本文即在描述它的某些特性与优点。

《图一 Blackfin平台架构区块图》

该架构核心是以内含双乘法累积单元（MAC）的更新版Harvard架构为基础。与单一个MAC核心相比较，双MAC核心能在一个时脉周期内完成两个数学运算，因此令DSP的工作能达到更高的整体效能。 Harvard架构可以保存资料负载与储存运算，同时​​抓取指令。这个双MAC的DSP引擎特点为干净、RISC-like的正交微处理器指令集以及单一指令、多重数据（SIMD）多媒体等诸多功能整合于单一指令集架构中。除了结合微控制器/DSP双架构功能外，该核心也设计了许多可以强化影像多媒体运算法效能的技术。该架构有助于第三代手机技术软硬体的设计，同时也提供低功率操作的能力。

可携式低功率架构

Blackfin架构是以低功率、低电压的设计方法来设计，具有动态电源管理功能，能调整操作电压和频率以大幅降低整体功率消耗。和只调整操作频率的方法做比较，调整电压和频率的方式可以使功率消耗降低三倍。也就是说，它可以为可携式设备提供更长的电池寿命。

低功率操作

依处理器适应于降低效能的需求，该DSP技术具有四种低功率操作模式，使处理器大幅减少功率消耗。除此之外，电源管理控制器提供控制功能，搭配合适的功率调节器，这样就能动态地改变处理器的核心供应电压，缩减功率消耗。控制供应给每个新的DSP周边的时脉，也会进一步降低功率消耗。 (表一)简述每一种功率设定。

完全启动操作模式－最大效能

在完全启动操作模式，锁相回路（PLL）为生效，且未经旁路，提供最大的操作频率。在正常的执行状态下，是可以达到最大效能的。该处理器核心和所有生效的周边以全速运转。

主动操作模式-低省电

在主动模式下，PLL为生效，但经旁路。其输入时脉用来直接产生处理器核心及周边用的时脉。切断输入时脉远胜于PLL来得省电。在转换回全开操作模式前，软体可以借写入合适的数值到PLL控制暂存器中，选择增加效能或降低功率消耗，来动态地改变PLL乘法率。

休息操作模式-中度省电

休息模式降低功率消耗的方法，不只是使PLL旁路而且要使它失效。同样地，输入时脉是直接用来产生处理器核心和周边的时脉。当处于主动模式，随着处理器运作在输入时脉频率，可以大幅地达到动态省电，若将PLL失效，可以进一步节省电力。

睡眠操作模式-高省电

睡眠模式是藉由处理器核心的时脉失效来降低功率消耗；不过在此模式下，系统时脉仍会继续运作。任何干扰，一般会经由某些外部因素或即时时脉（RTC）的动作，唤醒处理器。在此模式下，核心处理器能有效地关机，但所有周边仍会继续运作。因此，没有提供处理器核心的时脉能大幅省电。

深沉睡眠操作模式－省电最多

深沉睡眠模式是藉由使处理器核心与所有同步系统的时脉失效，来达到最大的省电效果。如即时时脉（RTC）的非同步系统能继续操作，但接取处理器的资源会受到限制。此关机模式只有在坚持重设中断或由RTC产生的中断才会退出。

动态电源管理

该技术支援五种不同的电源范围：(1)内部逻辑，不包含PLL和RTC；(2)PLL；(3)RTC；(4)PCI I/O；(5)其他所有I/O。

使用多重电源领域能使弹性达到最大，且仍维持遵循业界的标准与常规。借将DSP技术的内部逻辑隔离到自有的电源领域，排除PLL、RTC、PCI和其他I/O，则处理器就能利用动态电源管理而不会影响PLL、RTC、PCI和其他I/O装置。

处理器的功率消耗大体上是处理器时脉频率函数和操作电压平方。以下公式提出一种简化的功率消耗模式：

〈公式　Power（P）=常数（C）×频率（F）×（电压（V））2〉

如公式所示，降低时脉频率25％会导致功率消耗减少25％，而减少电压25％会减少40％以上的功率消耗。进一步说，假设时脉频率和功率都减少的话，则这些节省的电力会增加进去，结果会节省更多的电力。

DSP技术的动态电源管理特性能让处理器的输入电压（VDDINT）和时脉频率（fCLK）两者动态地受到控制。 (表二)说明了当输入电压和时脉频率因它们的标称值而降低时，一些约略的省电率预估值。

周边功率控制

周边功率控制是藉由让时脉的动态时程输入到周边内，来提供额外的功率控制功能。这使得软体依其所需，借使时脉对周边生效或失效来微调功率。假设周边在某些时间点是不需用到的，软体会将提供周边的时脉失效，然后在周边被需要时重新使时脉生效。此一DSP技术可以对以下周边的时脉加以控制：

结论

Blackfin DSP系列的电源管理特性允许以内容感应的方式调整功率消耗。系统设计者可大幅改变核心频率与电压。若将每个所需微瓦的运算处理功率最大化，则会明显降低下一代可携式装置整体功率消耗并延长电池寿命。举例来说，以希望的速度，透过将所需核心操作电压降至最低，以其三分之一峰值频率，则电池寿命可以延长至十倍。这种高整合、高效能的解决方案非常适合用于影像为主的网际网路应用上，例如影像电话、游戏装置、上网终端机、智慧型手持式装置等。 （作者任职于美商亚德诺）