基于手機功耗的能量節省難點(diǎn)挑戰及損耗要素分析

為了保證設備的運行速率以及低功耗要求，必須優(yōu)化設備性能。為了提高電他壽命， 在系統級、芯片級以及晶體管級別上的設計上需要應用許多設計措施和流程策略。高性能通常以電能高消耗為代價(jià)。我們的設計目標就是找到性能與節能兩者的最佳平衡點(diǎn)。

縮短技術(shù)上的差距

圖中概述了移動(dòng)設備產(chǎn)業(yè)所面臨的挑戰。標注為1G、2G、3G、4G的階躍函數，描述了隨時(shí)間變化的蜂窩制傳送性能的增益。按照香農定律8.5個(gè)月通信系統性能會(huì )翻倍。根據摩爾定律，18個(gè)月微處理器性能會(huì )翻倍。然而，電池能量密度卻在5年-10年才能獲得可觀(guān)的發(fā)展。內存訪(fǎng)問(wèn)速度也是每12年才翻倍。

移動(dòng)設備行業(yè)主要面臨以下幾方面的挑戰：

1.微處理器和內存帶寬

2.電池能耗

3.算法復雜性

這些技術(shù)挑戰成為能否成功實(shí)現移動(dòng)設備商用化的主要障礙。為了提供未來(lái)網(wǎng)絡(luò )所需要的高性能的功能和服務(wù)，根鋸香農定律，系統性能在沒(méi)有損害電池能量的情況下，必須以比摩爾定律預期的更高的速度實(shí)現發(fā)展。傳統上，移動(dòng)設備是通過(guò)間時(shí)制造更高效的指令和執行多樣化的指令來(lái)縮短差距的。然而香農、摩爾定律所描述的這種差距正逐步擴大，這也意味著(zhù)僅靠改進(jìn)導體器件和電路頻率，是無(wú)法有效縮短這些差距的。持續工作、持續連接與便攜的矛盾

手掌大小的便攜設備能讓人們在任何時(shí)間任何地點(diǎn)使用，但卻受到電池電量、插槽、接口的限制。帶有多模功能、彩屏、3D音頻、視頻和游戲功能的復雜的設備更需要電池長(cháng)時(shí)間的支撐。用戶(hù)常常因為電池沒(méi)電而感到無(wú)可奈何。

便攜設備的用戶(hù)已經(jīng)開(kāi)始成為 “插槽搜尋者” 。急切尋找機場(chǎng)、旅店、會(huì )議、專(zhuān)家居等地方可為便攜設備充電的插槽。電池的循環(huán)使用己經(jīng)形成慣例。電源插孔插滿(mǎn)了便攜設備的充電器，猶如動(dòng)物擠在食槽里吃飼料一樣。手持設備和手機直到你晚上睡覺(jué)不用時(shí)才被安置在一邊。數碼相機和iPod的插頭也會(huì )占盡墻上的電源插座。設備的閑置直時(shí)間大都被用來(lái)進(jìn)行充電。穿著(zhù)體面的專(zhuān)業(yè)人員身旁必然有需要充電的東西。巡警也經(jīng)常拿著(zhù)裝有充電器的袋子。消費電子產(chǎn)品的電池問(wèn)題最為嚴重，但談?wù)摰膮s最少。每年電池、電路的情況都在改善，這都使得便攜設備更多地被使用。然而電池性能的改進(jìn)卻遠遠不能達到人們的期望值。

用性能和價(jià)格平衡電池的工作時(shí)間

移動(dòng)產(chǎn)品消費者已經(jīng)習慣于將先前僅具有語(yǔ)音通話(huà)功能的設備的尺寸、重量、價(jià)格和電池工作時(shí)間作為衡量新產(chǎn)品的標準。無(wú)論提供什么樣的新功能，新產(chǎn)品都會(huì )被這些條件所衡量。任何比先前設備明顯的衰退都會(huì )考驗新設備的生存能力。

現今，移動(dòng)設備需要提供高速數據傳輸，因而需要更快的計算速度和更強大的射頻功能，這都導致了電池工作的時(shí)間的急劇下降。進(jìn)一步講，任何技術(shù)都會(huì )有特殊的功率要求，這都影響了電池的工作時(shí)間。電池技術(shù)的改進(jìn)可以加強所有的無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，因此在一段時(shí)間內，各種在術(shù)如何使用電池能源的差別仍會(huì )存在。

圖顯示了移動(dòng)設備使用各技術(shù)發(fā)送請息時(shí)所消耗的功率的最大值。這些數值包括數字處理以及設備單元的功耗。圖片顯示了當移動(dòng)設備不同操作時(shí)所消耗的功率：

1.開(kāi)機，鍵盤(pán)和 LCD背景燈打開(kāi)，搜索信號， 歡迎界面時(shí)。

2.鍵盤(pán)背景燈關(guān)閉，顯示器變暗時(shí)。

3.顯示器亮，但鍵盤(pán)燈關(guān)閉時(shí)。

4.顯示器關(guān)閉時(shí)。

5.收起手機，僅外部顯示器亮時(shí)。