量身訂制的DSP元件設計方案

選擇適當架構
　　
調整應用功耗的另一種做法是選擇最適當的功能整合度、運算處理單元和記憶體架構。

週邊和記憶體的整合
　　
元件和外部零件需要透過(guò)電路板互傳訊號，有可能是系統功耗的主要來(lái)源，因為經(jīng)由電路板傳送訊號需要比晶片功能整合還高的電壓，電路板訊號線(xiàn)的寄生電容也會(huì )造成功耗。
　
運算處理單元的調整
　　
以系統單晶片為主的現代元件可以選擇不同類(lèi)型的運算處理單元：

DSP
　　
專(zhuān)門(mén)執行訊號和影像處理演算法的處理器，內建多組應用最佳化硬體運算邏輯單元和乘法器，能以極高效率執行標準訊號處理演算法。這類(lèi)元件具備完整的可程式能力，可以輕松支援未來(lái)出現的新標準。

通用處理器
　　
ARM處理器就是例子，其主要用來(lái)執行一般性功能，例如圖形化使用者界面、網(wǎng)路堆疊（network stack）和整體系統控制。由于它們不必整合DSP功能所需的運算處理單元，所以執行一般性功能時(shí)功耗就比較小。

特殊用途硬體協(xié)同處理器
　　
只包含特定功能所需的算術(shù)單元和控制電路。如果應用功能的定義很明確，又不太可能改變，即可將該功能整合到硬體協(xié)同處理器。舉例來(lái)說(shuō)，整合了Viterbi和Turbo處理器的DSP，便可專(zhuān)門(mén)執行3G基地臺標準所要求的前向錯誤更正（FEC）。
　　
今日的系統單晶片多半會(huì )整合前述多種運算處理單元。有些架構會(huì )採用多種不同類(lèi)型的運算處理單元，然后將不同的功能交給最適當的核心執行。DSP可以高效率執行訊號處理，RISC則適合處理系統控制和使用者界面等工作。由于每個(gè)運算處理單元都以實(shí)際所需的速度執行最擅長(cháng)的工作，故能將功耗減至最??；相形之下，若只用一個(gè)運算處理單元執行所有功能，其時(shí)脈頻率就必須更高，同時(shí)還要包含更多硬體，其中有些部份可能經(jīng)常處于閑置狀態(tài)。換言之，這類(lèi)設計的工作效率必然較低，而在工作效率就等于電源效率的情形下，其功耗必然更高。
記憶體系統的選擇
　　
元件若想避免存取外部記憶體，也可將應用所需的記憶體全部整合至晶片內。然而視訊或影像系統之類(lèi)的應用卻需要極為龐大的記憶體，將它們全部整合至晶片所需的成本可能遠超過(guò)直接在電路板上增加DRAM的費用。這類(lèi)應用可以利用快取架構來(lái)減少外部記憶體的存取次數，進(jìn)行降低系統總功耗。
　　
就算元件包含全部所需的記憶體，快取也能幫助它們降低功耗。這類(lèi)元件可以將少量的第一層快取記憶體直接連線(xiàn)到處理器，使其儲存主記憶體中最常用的內容。主記憶體則是第二層記憶體，其速度通常較慢，所用的記憶體方塊也比第一層快取更省電。由于處理器的多數存取動(dòng)作都會(huì )命中第一層快取記憶體，這些記憶體又採用電容值較小的結構，所以每次存取動(dòng)作的功耗就變得更低。

封裝與功耗
　　
前述所有省電技術(shù)都能幫助元件減少產(chǎn)生熱量，封裝則能透過(guò)高效率散熱進(jìn)一步加強它們的效果。傳統的風(fēng)扇、散熱空間或
散熱片都不適合空間有限的可攜式應用，它們的高度或成本也可能超過(guò)插入式模組或汽車(chē)應用所能接受的范圍；相形之下，金屬散熱蓋或散熱層雖會(huì )增加元件成本，卻能提供更高散熱效率。有些元件還將散熱錫球連接到元件的散熱接地面，由它透過(guò)電路板來(lái)達成更良好的散熱效果。

選擇適當技術(shù)

電池供電型應用
　　
可攜式或掌上型應用最重視電池壽命，但可攜式應用使用電池的方式卻有極大差異?？蓴y式產(chǎn)品有許多不同的操作模式，設計人員必須將這些模式列入考慮才能讓電池享有最長(cháng)壽命。

MP3播放機
　　
由于歌曲下載時(shí)間只佔播放少部份的時(shí)間，這類(lèi)產(chǎn)品的電力多半用于歌曲播放。為了將待機功耗減到最少，它們還會(huì )在一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)機。MP3播放機必須將音樂(lè )即時(shí)解壓縮，避免資料流失造成各種雜音。MP3播放機的效能需求遠小于視訊處理或寬頻通訊等其它應用，所以最適合使用低功耗DSP。這類(lèi)元件通常會(huì )採用低漏電制程，因為漏電仍是主要功耗來(lái)源。它們還能採用頻率調整技術(shù)，以便根據歌曲所需的解碼效能來(lái)降低元件的時(shí)脈頻率。

數位相機
　　
這類(lèi)產(chǎn)品有多種操作模式，包括：
　　(1)自動(dòng)關(guān)機的待機模式；
　　(2)預視模式（等待拍攝相片）；
　　(3)拍照模式（實(shí)際拍攝相片以及處理和壓縮影像）；
　　(4)錄影模式（部份相機具備此功能）。
　　
數位相機的螢幕有時(shí)會(huì )開(kāi)啟很長(cháng)的時(shí)間，但DSP真正執行影像壓縮的時(shí)間卻很短。數位相機在預視模式和拍攝模式都必須執行許多即時(shí)處理作業(yè)，在預視模式必須不斷顯示最新畫(huà)面，在拍攝模式則要盡快完成相片的處理和壓縮，以便繼續拍攝下一張照片，進(jìn)而將兩次拍攝之間的延遲時(shí)間縮到最短。這種DSP包含多種不同的運算處理單元：
　　●ARM7核心，負責系統控制功能和使用者界面；
　　●TMS320C54x處理器；
　　●SIMD影像處理引擎（iMX），提供可程式影像處理功能；
　　●可變長(cháng)度編碼和解碼（VLC/VLD）協(xié)同處理器，負責影像和視訊的壓縮與解壓縮；
　　●預視引擎，即時(shí)顯示預視畫(huà)面以及數位變焦。
　　它還具備很高的功能整合度，可以縮小產(chǎn)品體積和減少系統功耗：
　　●多用途的OSD功能；
　　●彩色液晶螢幕的數位界面；
　　●CompactFlash、SmartMedia、Secure Digital以及Memory Stick記憶卡界面；
　　●多通道10位元數位類(lèi)比轉換器，負責提供NTSC/PAL復合視訊輸出；
　　●多通道串列音訊Codec界面（McBSP）；
　　●晶片內建USB 1.1功能控制器。
　　
這類(lèi)裝置可以選定某些很少使用的功能，然后在它們處于閑置狀態(tài)時(shí)切斷時(shí)脈訊號。舉例來(lái)說(shuō)，預視和待機模式可能不需要iMX和VLD/VLC功能方塊，相機未連接至個(gè)人電腦時(shí)則可將USB界面的電源關(guān)掉。