UPRAVLJANJE PORABE ENERGIJE MIKROPROCESORSKEGA VEZJA Z UPORABO NAČINOV PROCESORSKEGA MIROVANJA
Povzetek
Članek opisuje pomen uporabe procesorskega mirovanja Sleep Mode pri načrtovanju elektronskih naprav, osredotočenih na mikroprocesor, s poudarkom na energetski učinkovitosti, daljši življenjski dobi naprav in okoljski trajnosti. Način procesorskega mirovanja omogoča napravam, da med nedejavnostjo preklopijo v nizkoenergijska stanja, kar pripomore k varčevanju z energijo in podaljšanju življenjske dobe baterije. Raziskane so različne stopnje načinov procesorskega mirovanja, od lahkega do globokega procesorskega mirovanja, pri čemer ima vsaka svoje prednosti glede na prihranke energije in odzivnost sistema.
V članku je predstavljena tudi študija primera elektronske naprave s procesorjem, ki nadzoruje senzorje, aktuatorje, LTE, WiFi in geolokacijski modul. Z uporabo načinov procesorskega mirovanja je sistem optimiziral porabo energije, saj deluje na različnih ravneh dejavnosti. Uporaba lahkega procesorskega mirovanja, globokega procesorskega mirovanja in hibernacije omogoča več kot 70 % prihranka energije. Lahko procesorsko mirovanje zagotavlja hitro odzivnost z zmernim varčevanjem energije, medtem ko globoko procesorsko mirovanje in hibernacija maksimirata energetsko učinkovitost, vendar zahtevata daljši čas za prebujanje. Pristop k načrtovanju strojne in programske opreme poudarja pomen natančnega upravljanja sistemskih komponent in preklapljanja med različnimi načini varčevanja z energijo, da se doseže optimalno ravnovesje med varčevanjem in zmogljivostjo.
V zaključku članek obravnava tudi širši okoljski vpliv načinov procesorskega mirovanja, pri čemer poudarja njihov prispevek k zmanjšanju porabe energije naprav in ogljičnega odtisa. Z vključitvijo učinkovitih strategij za uporabo načinov procesorskega mirovanja lahko načrtovalci dosežejo energetsko učinkovite sisteme, ki izpolnjujejo tako pričakovanja uporabnikov kot okoljsko odgovornost ter prispevajo k trajnostnemu razvoju elektronskih naprav.
Prenosi
Literatura
A. K. Meier: New standby power targets, Energy Efficiency 12, 175–186, https://doi.org/10.1007/s12053-018-9677-x, 2019
L. Mcgarry: Standby power challenge, 2004 International IEEE Conference on the Asian Green Electronics (AGEC). Proceedings of, Hong Kong, China & Shenzhen, China, pp. 56-62, doi: 10.1109/AGEC.2004.1290867, 2004
S. Eden: The Standby Generation: Electricity Low-Power Mode and Sociotechnical Change, Environment and Planning A 2012, volume 44, pages 509 ^ 512
H. Wu, C. Chen, K. Weng: An Energy-Efficient Strategy for Microcontrollers Applied Sciences, 11(6), 2581, https://doi.org/10.3390/app11062581, 2020
C. Hou and Q. Zhao: A New Optimal Algorithm for Energy Saving in Embedded System With Multiple Sleep Modes, in IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, vol. 24, no. 2, pp. 706-719, Feb. 2016, doi: 10.1109/TVLSI.2015.2414827
W. Ejaz, M. Naeem, A. Shahid, A. Anpalagan and M. Jo: Efficient Energy Management for the Internet of Things in Smart Cities, in IEEE Communications Magazine, vol. 55, no. 1, pp. 84-91, January 2017, doi: 10.1109/MCOM.2017.1600218CM
Z. Wang and Y. Wu: A new paradigm on battery powered embedded system design based on User-Experience-Oriented method, 2nd International Conference on Mathematical Modeling in Physical Sciences, doi:10.1088/1742-6596/490/1/012115, 2013
R. Chéour, S. Khriji, M. abid and O. Kanoun: Microcontrollers for IoT: Optimizations, Computing Paradigms, and Future Directions, 2020 IEEE 6th World Forum on Internet of Things (WF-IoT), New Orleans, LA, USA, pp. 1-7, doi: 10.1109/WF-IoT48130.2020.9221219, 2020
Ecodesign requirements in the EU, https://europa.eu/youreurope/business/product-requirements/compliance/ecodesign/index_en.htm
G. May, B. Stahl, M. Taisch and D. Kiritsis: Energy management in manufacturing: From literature review to a conceptual framework, Journal of Cleaner Production, Volume 167, Pages 1464-1489, doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.10.191, 2017
R. Fassler: Efficiency Regulations: Driving power conversion efficiency designs, in IEEE Power Electronics Magazine, vol. 4, no. 1, pp. 19-24, March 2017, doi: 10.1109/MPEL.2016.2642518
H. Wu, C. Chen, K. Weng: An Energy-Efficient Strategy for Microcontrollers, Appl. Sci. 11(6), 2581; https://doi.org/10.3390/app11062581, 2021
C. Hou and Q. Zhao: A New Optimal Algorithm for Energy Saving in Embedded System With Multiple Sleep Modes, in IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, vol. 24, no. 2, pp. 706-719, Feb. 2016, doi: 10.1109/TVLSI.2015.2414827
M. Brocanelli and X. Wang: Making Smartphone Smart on Demand for Longer Battery Life, 2017 IEEE 37th International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS), Atlanta, GA, USA, pp. 2288-2293, doi: 10.1109/ICDCS.2017.263, 2017
X. Chen, A. Jindal, N. Ding, Y. C. Hu, M. Gupta and R. Vannithamby: Smartphone Background Activities in the Wild: Origin, Energy Drain, and Optimization, doi.org/10.1145/2789168.2790107
R. Muralidhar, R. Borovica-Gajic, R. Buyya, Energy Efficient Computing Systems: Architectures, Abstractions and Modeling to Techniques and Standards, ACM Computing SurveysVolume 54Issue 11sArticle No.: 236pp 1–37https://doi.org/10.1145/3511094
Gerber, D. L., Meier, A., Liou, R., & Hosbach, R: Emerging Zero-Standby Solutions for Miscellaneous Electric Loads and the Internet of Things, Electronics, 8(5), 570, https://doi.org/10.3390/electronics8050570, 2019
P. Brand, J. Falk, J. A. Sue, J. Brendel, R. Hasholzner and J. Teich: Adaptive Predictive Power Management for Mobile LTE Devices, in IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 20, no. 8, pp. 2518-2535, 1 Aug. 2021, doi: 10.1109/TMC.2020.2988651
B. Chen and X. Shen: A Power Optimized Method for Mode Switching in Android Systems, doi: 10.4108/eai.9-10-2017.159797
