功率與能量的異同

雖然某些場(chǎng)合下功率和能量?jì)蓚€(gè)詞匯經(jīng)?？商鎿Q使用，但是弄明白這兩個(gè)概念的區別非常重要。功率和能量可以根據移動(dòng)設備做功而說(shuō)明。

功率=功/時(shí)間(單位：W)

能量=功率*時(shí)間(單位：J)

功率是單位時(shí)間內移動(dòng)設備所消耗的能量。對比而言，能量是指功率與時(shí)間的乘積。既然一個(gè)電池存儲了給定的能量，那么能量管理的目標就是把每項任務(wù)對能量的需求降至最低。在某些情況下，縮減了功率也成是縮減了能量。然而，并不是事事如此。某些任務(wù)，需要很小的能量，但卻是在高速高功率的情況下完成的，這主要是因為它們的持續時(shí)間非常短。相反，某些任務(wù)在低功耗低速運行，但持續時(shí)間卻很長(cháng)，結果反而需要更多的能量。

是否降低能量和功率取決于應用本身，對于持續恒定耗電的應用，比如播放音頻或者視頻，可以組成一個(gè)重要的應用類(lèi)別，這個(gè)類(lèi)別里成員需要的能量可以直接均衡地按平均功耗計算。這個(gè)類(lèi)別也包括待機時(shí)的應用狀態(tài)，設備運行時(shí)無(wú)論等待用戶(hù)輸入狀態(tài)還是保留數據在內存中的應用狀態(tài)，還有設備關(guān)閉時(shí)僅僅時(shí)鐘運行的應用狀態(tài)。對于這種類(lèi)別的任務(wù)，縮減功率就會(huì )節省能量。因此當談?wù)摰焦澞軙r(shí)，我們需要區別功率降低和能量降低的同。能量是某一時(shí)間內功率的總和。 減小功率并不意味著(zhù)降低能量損耗。舉例說(shuō)明，對于一個(gè)給定的應用，當靜態(tài)的功率損耗忽略不計時(shí)，這個(gè)應用只是完成同等數量的循環(huán)任務(wù)。無(wú)論應用在某段時(shí)間內是否運行的快，也無(wú)論它是否運行在半頻狀態(tài)時(shí)花了兩倍時(shí)間完成，最終所消耗的能量是一樣的。然而， 當系統有比較大的靜態(tài)功率損耗，比如偏置電流和晶體管泄漏，手持設備在緩慢運行(或低功耗運行)時(shí)，其能量效率低。這是由于整個(gè)運行時(shí)間內靜態(tài)都要消耗能量造成的。

優(yōu)化系統的目的是提高能源使用效率。功率可以分成兩種類(lèi)型：靜態(tài)功率和動(dòng)態(tài)功率。靜態(tài)功率來(lái)源于直流元件，比如電源參考電路、模擬設計和產(chǎn)品中無(wú)法預測的漏洞。動(dòng)態(tài)功率則來(lái)源于電路開(kāi)關(guān)的工作。

能量，另一方面講，是一段時(shí)間內功率的積分：

縮減功率并不能降低能量消耗。一個(gè)例子就是系統有高的靜態(tài)功率而運行頻率減半。功率減了，但由于需要更長(cháng)的時(shí)間來(lái)完成任務(wù)，或者說(shuō)，半頻操作，時(shí)間會(huì )加倍甚至更長(cháng)。這樣完成這個(gè)任務(wù)反而增加了消耗的能量(如圖)

功率損耗的要素

CMOS集成電路功率損耗可以抽象轉換成動(dòng)態(tài)功率(開(kāi)關(guān)電路和短路)加靜態(tài)功率。動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功率服從下面的等式。

基于手機功耗的能量節省難點(diǎn)挑戰及損耗要素分析

動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功耗的要素：

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