Cambio de voltaje dinámico

El escalado dinámico de voltaje ( DVS ) es una  tecnología que le permite reducir el consumo de energía (así como el sobrecalentamiento) de un sistema informático, dependiendo de su carga, al reducir la frecuencia del reloj de la CPU y su voltaje de suministro.

La energía requerida para cambiar un chip CMOS depende de la frecuencia del reloj y el voltaje de suministro:

donde P es el consumo de energía;
C es la capacitancia de las puertas de los transistores;
V es la tensión de alimentación;
f es la frecuencia del reloj.

La frecuencia operativa máxima de un chip CMOS depende del voltaje de suministro (casi linealmente, siempre que el voltaje de suministro exceda significativamente el voltaje de formación de la capa de inversión en el que se abre el transistor ), por lo tanto, cuando el voltaje de suministro disminuye, una disminución simultánea en el reloj la frecuencia es necesaria, lo que reduce el rendimiento del sistema. Por sí mismo, reducir la velocidad del reloj no reduce el consumo de energía, ya que aumenta el tiempo de ejecución de la tarea, lo que reduce el tiempo de inactividad del procesador.

donde t es el tiempo de retardo del elemento;
k es una constante que depende del tamaño y la capacitancia de la puerta;
VT es el voltaje de formación de la capa de inversión .

donde f es la frecuencia máxima de operación;
L es el número máximo de elementos conectados en serie.

Un algoritmo que implementa cambios dinámicos de voltaje recopila estadísticas de carga del sistema por intervalos de tiempo, predice la carga para el siguiente intervalo de tiempo y, en consecuencia, establece la velocidad del procesador requerida. El software DVS incluye: un programador de tareas del sistema operativo que recopila estadísticas de arranque del sistema; el programa de control DVS, que procesa estadísticas y calcula la velocidad requerida, y el controlador CPUFreq, que establece la frecuencia del procesador. El hardware de la computadora convierte la frecuencia requerida en un voltaje de procesador.

Para las aplicaciones en tiempo real , el uso de la tecnología DVS puede ser un problema grave, ya que cuando la frecuencia del reloj disminuye, ya no se garantiza que la tarea se complete en un tiempo determinado. [2]

Notas

1. ↑ 1 2 3 Ala Quadi, Steve Goddard, Shane Farritor. Un algoritmo de escala de voltaje dinámico para tareas esporádicas  (inglés) (PDF). Actas del 24º Simposio de Sistemas en Tiempo Real de IEEE. . Universidad de Nebraska–Lincoln (diciembre de 2003). Fecha de acceso: 12 de diciembre de 2012. Archivado desde el original el 18 de enero de 2013.
2. ↑ Padmanabhan Pillai, Kang G. Shin. Escalado de voltaje en tiempo real para sistemas operativos integrados de bajo consumo  (inglés) (PDF). Universidad de Massachusetts. Fecha de acceso: 12 de diciembre de 2012. Archivado desde el original el 18 de enero de 2013.