Выпускник Гарварда придумал, как повысить энергетическую эффективность электронных устройств

Задача снижения энергопотребления электронных устройств, особенно, мобильных, стоит очень остро: они обрастают функциональностью — смартфон, к примеру, объединяет в себе телефон, карманный компьютер, камеру, проигрыватель, навигатор GPS, что приводит к росту потребляемой мощности и сокращению времени автономной работы.

Если бы система электропитания могла моментально реагировать на потребности микросхем, это помогло бы снизить энергопотребление. Современные решения учитывают текущие потребности со сравнительно большой инерционностью, лишь приблизительно аппроксимируя моментальное значение потребляемой мощности.

Автором разработки, потенциально способной продлить время работы мобильных устройств от батарей, является выпускник Гарварда Вонъянг Ким (Wonyoung Kim). Он создал «многоядерный регулятор напряжения» (MCVR), позволяющий подсистеме питания точно и быстро реагировать на моментальную потребность устройства в питании.

В 2008 году Ким показал, что существует теоретическая возможность точного управления питанием. В этом году он представил на конференции International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) доклад, в котором описана аппаратная реализация идеи.

Многоядерный регулятор представляет собой преобразователь постоянного напряжения. Получая входное напряжение 2,4 В, он может выдавать напряжения в диапазоне от 0,4 до 1,4 В. Уникальным преобразователь делает высокая скорость реакции — изменение на 1 В выполняется менее чем за 20 нс.

Применение MCVR позволяет почти моментально реагировать на изменения потребности в питании каждого ядра процессора. Разница хорошо видна на иллюстрации, где верхний рисунок соответствует «обычному регулятору», а нижний — быстрому.

Помимо этого, MCVR использует алгоритм для определения блоков процессора, которые не используются, и отключает их от источника питания, сберегая энергию. По оценке разработчика, добавление MCVR в схему процессора «увеличивает его стоимость на 10%, но позволяет снизить энергопотребление на 20% или более». По словам разработчика, производительность при этом не страдает.

Ким уже получил предварительный патент на MCVR совместно с его соавторами по изобретению.