手機(jī)省電技術(shù)-Randy 0703課件

1、 智能手機(jī)智能手機(jī)省省電技術(shù)電技術(shù)2012-07-03Content 智能手機(jī)智能手機(jī)系統(tǒng)耗電情況分析系統(tǒng)耗電情況分析 屏屏幕省電技術(shù)幕省電技術(shù) 處理處理器器省省電電技技術(shù)術(shù) 智能手機(jī)智能手機(jī)系統(tǒng)耗電情況分析系統(tǒng)耗電情況分析Validation Actions智能手機(jī)智能手機(jī)系統(tǒng)耗電情況分析系統(tǒng)耗電情況分析如今的智能手機(jī)，功能越來(lái)越全面，聽音樂(lè)，看高清電影，玩大型3D游戲，GPS導(dǎo)航以及上網(wǎng)等無(wú)一不精，智能手機(jī)已經(jīng)成為了人們不可或缺的一部分，試想一下，如果一天不使用手機(jī)，我們的生活會(huì)是怎樣的糟糕場(chǎng)面。然而這些功能都離不開巨大的觸摸屏，強(qiáng)大的CPU和GPU以及通訊網(wǎng)絡(luò)的支持?？梢?jiàn)手機(jī)的屏幕，處理

2、器和網(wǎng)絡(luò)才是手機(jī)耗電的元兇。從智能手機(jī)的關(guān)注度情況來(lái)看，蘋果iPhone 4S仍然雄踞榜首，而緊隨其后的就是三星Galaxy S III、HTC One X、三星I9100/I9220、索尼LT26i以及小米手機(jī)等，這些手機(jī)的共同特點(diǎn)是性能強(qiáng)勁，屏幕巨大，而且現(xiàn)在的熱門智能手機(jī)普遍以雙核和四核為主并且主頻最高已經(jīng)達(dá)到了1.7GHz，而且屏幕普遍都在3.5英寸以上，三星I9220甚至達(dá)到了5.3英寸。當(dāng)我們?cè)诳匆曨l或者玩游戲時(shí)，這些強(qiáng)大的處理器和巨大的屏幕能夠不知不覺(jué)地快速的耗盡我們的電池。 屏屏幕省電技幕省電技術(shù)術(shù)- WhiteMagic技術(shù)由此我們得知，屏幕是手機(jī)最大的耗電部件，那么手機(jī)的節(jié)

3、電技術(shù)首先要拿屏幕開刀。索尼公司發(fā)布了一項(xiàng)新的屏幕技術(shù)WhiteMagic技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)不僅將屏幕亮度提升到1000尼特，而且有效地降低了屏幕的功耗。大家都知道，普通的LCD都是采用的RGB三原色像素排列方式，而WhiteMagic技術(shù)在此基礎(chǔ)上創(chuàng)造性的加入了一個(gè)白色子像素，采用RGBW（Red，Green，Blue，White）像素排列方式，用來(lái)增加屏幕亮度，也就是說(shuō)WhiteMagic屏幕每個(gè)像素點(diǎn)由四個(gè)子像素點(diǎn)組成，如下圖所示。 屏屏幕省電技術(shù)幕省電技術(shù)- WhiteMagic技術(shù)WhiteMagic技術(shù)的目的是提高屏幕亮度，以便在室外強(qiáng)光下也能夠很清楚的看清屏幕顯示的內(nèi)容。根據(jù)不同的使

4、用場(chǎng)景，WhiteMagic屏幕可以自動(dòng)切換兩種亮度模式：戶外模式戶外模式，在戶外強(qiáng)光下，白色子像素透光率增加，使得WhiteMagic屏幕可以在相同背光亮度下達(dá)到大約雙倍的亮度，即使處在充滿陽(yáng)光的戶外下依然能夠輕易看清屏幕。室內(nèi)模式室內(nèi)模式，在室內(nèi)弱光環(huán)境下，若需要達(dá)到與一般面板相同的亮度，則僅需原背光亮度的50%，耗電量也僅為原來(lái)的50%，（這也意味著更長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間）。因此，WhiteMagic屏幕也是市面上最省電的屏幕之一。普通屏幕與WhiteMagic屏幕對(duì)比圖 屏屏幕省電技術(shù)幕省電技術(shù)- - - WhiteMagic技術(shù)從上圖可以看出，在不增加背光亮度的情況下，WhiteMagic屏

5、幕最大亮度能達(dá)到935cd/m2，而室內(nèi)模式的亮度可以保持在530cd/m2左右，而背光亮度僅為普通屏幕的50%，節(jié)省了電池的耗電量。索尼移動(dòng)采用WhiteMagic時(shí)，調(diào)整了對(duì)輸入影像的圖像處理。這是因?yàn)?，如果只單純追加W，影像的對(duì)比度感會(huì)降低。索尼移動(dòng)與索尼共同反復(fù)調(diào)整了將RGB影像信號(hào)轉(zhuǎn)換成RGBW時(shí)的圖像處理參數(shù)。由此，“實(shí)現(xiàn)了在室內(nèi)使用時(shí)可削減耗電量，在戶外時(shí)畫面明亮容易看清的效果”。 屏屏幕省電技術(shù)幕省電技術(shù)- “Pentile”三星電子現(xiàn)在正在研究同樣采用RGBW四色子像素，但將其分配給兩個(gè)像素的“Pentile”方式。由于將一個(gè)像素的子像素?cái)?shù)從以往的3個(gè)減為2個(gè)，因此更方便提高

6、面板透射率。雖然因像素減少而被指畫質(zhì)劣化，但不失為削減耗電量的有效手段。屏幕省電技術(shù)屏幕省電技術(shù)- “Pentile”三星電子在高精細(xì)面板中導(dǎo)入將RGBW四色子像素分配給兩個(gè)像素的“Pentile”方式。據(jù)稱在10.1英寸產(chǎn)品的比較中，導(dǎo)入該方式的25601600像素產(chǎn)品的耗電量與采用RGB三色子像素的1280800像素產(chǎn)品為同等水平。另外，三星AMOLED系列屏幕采用了自發(fā)光材料，當(dāng)像素顯示為純白色時(shí)，像素完全發(fā)光，此時(shí)耗電量最大，而顯示黑色時(shí)，像素則不發(fā)光，此時(shí)耗電量也基本為零。所以當(dāng)顯示畫面主體為深色系時(shí)，相比LCD屏幕要節(jié)省耗電。如果當(dāng)畫面主體為淺色系時(shí)，理論上比LCD更加費(fèi)電，但是此

7、時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低屏幕的亮度，來(lái)節(jié)省電量。AMOLED（Active Matrix/Organic Light Emitting Diode）是有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極體面板。相比傳統(tǒng)的液晶面板，AMOLED具有反應(yīng)速度較快、對(duì)比度更高、視角較廣等特點(diǎn)。在顯示效能方面，AMOLED反應(yīng)速度較快、對(duì)比度更高、視角也較廣，這些是AMOLED天生就勝過(guò)TFT LCD的地方；另外AMOLED具自發(fā)光的特色，不需使用背光板，因此比TFT更能夠做得輕薄，而且更省電；還有一個(gè)更重要的特點(diǎn)，不需使用背光板的AMOLED可以省下占TFT LCD 34成比重的背光模塊成本。Foxconn Confidential屏幕省

8、電屏幕省電技技-IGZO面板 IGZO(Indium Gallium Zinc OxideIGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) )：為氧化銦鎵鋅的縮寫，它是一種薄膜電晶體技術(shù)，在TFT-LCD主動(dòng)層之上，打上一層金屬氧化物。IGZO技術(shù)由夏普(Sharp)掌握，是與日本半導(dǎo)體能源研究所共同開發(fā)的產(chǎn)品。除了夏普外，三星SDI以及LG Display也同樣具備生產(chǎn)IGZO面板的能力。IGZOIGZO面板特點(diǎn)：面板特點(diǎn)：載流子遷移率是非晶硅的2030倍，可以大大提高TFT對(duì)像素電極的充放電速率，提高像素的響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)更快的刷新率，同時(shí)更快的響應(yīng)也大大提高了像素的行掃描速率

9、，使得超高分辨率在TFT-LCD中成為可能。另外，由于晶體管數(shù)量減少和提高了每個(gè)像素的透光率，IGZO顯示器具有更高的能效水平，而且效率更高。其功耗接近OLED，但成本更低，厚度也只比OLED只高出25% 手機(jī)手機(jī)處理器節(jié)電技術(shù)處理器節(jié)電技術(shù)英偉達(dá)的英偉達(dá)的Tegra Tegra 3 3：是最早上市的四核移動(dòng)處理器，為了搶先上市，Tegra 3沒(méi)有采用更為復(fù)雜的28nm工藝制程，而是沿用了Tegra 2的40nm工藝，不過(guò)為了讓Tegra 3更為省電，英偉達(dá)給Tegra 3加了一個(gè)協(xié)核心，正式名稱為“4-PLUS-1”，也就是說(shuō)，Tegra 3實(shí)際上是5核處理器，當(dāng)手機(jī)待機(jī)時(shí)，其它核心全部處于

10、關(guān)閉狀態(tài)，只有一個(gè)主頻為500MHz的協(xié)核心工作，當(dāng)你瀏覽網(wǎng)頁(yè)時(shí)，只會(huì)啟用一個(gè)高頻核心；多任務(wù)時(shí)，打開兩個(gè)高頻核心；玩3D游戲時(shí)，才會(huì)使用四個(gè)高頻核心。綜合算下來(lái)，在通常情況下，實(shí)際上Tegra 3的手機(jī)相比之前的雙核手機(jī)反而更省電。三星三星Exynos 4210四核處理四核處理器器：隨著Galaxy S III的發(fā)布，讓Exynos 4412四核處理器也正式亮相，這款處理器采用了更為先進(jìn)的32nm制程，整合了四個(gè)A9架構(gòu)核心，雖然不像Tegra 3一樣通過(guò)第五個(gè)低功耗核心來(lái)節(jié)省耗電，但是每一個(gè)核心都可以在正常的情況下自行調(diào)節(jié)，頻率從200MHz到1.4GHz動(dòng)態(tài)變化，從而達(dá)到省電的目的。 智

11、能智能手機(jī)手機(jī)處理器節(jié)電技術(shù)處理器節(jié)電技術(shù)處理器省電專家處理器省電專家高高通通：與其他處理器廠商不同，高通很早就看到了功耗將是制約手機(jī)性能的最大障礙，所以高通公司一向主張自主研發(fā)處理器架構(gòu)，并且將降低功耗作為重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。所以本次筆者把高通拿出來(lái)單講。之前高通采用異步雙核設(shè)計(jì)的MSM8260處理器曾被人們戲稱為“膠水雙核”，并且給扣上了“高頻低能”的帽子，而實(shí)際上，這正是高通公司為了降低功耗采用的設(shè)計(jì)方案，雖然在性能上稍有損失，但是卻有效的降低了功耗。異步雙核處理器可以使兩個(gè)核心分別運(yùn)行在不同的頻率上，處理器可以根據(jù)程序的復(fù)雜程度自動(dòng)調(diào)節(jié)兩顆核心各自的頻率，相比同步雙核處理器只能同時(shí)使用相同的

12、頻率的兩顆核心，更加省電。 除此之外，高通公司也比較重視對(duì)屏幕這一耗電大戶的耗電控制。今年隨著驍龍S4處理器的上市，提供了兩個(gè)創(chuàng)新的解決方案，可解決屏幕耗的電難題，這兩大技術(shù)就是BRITE和GridView，它們由驍龍S4處理器支持，可以在后臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的電源管理。 手機(jī)手機(jī)處理器節(jié)電技術(shù)處理器節(jié)電技術(shù)BRITE（Backlight Reactive Illumination Technology：背光反應(yīng)照明技：背光反應(yīng)照明技術(shù)）術(shù)）BRITE技術(shù)解決了背光強(qiáng)度問(wèn)題及其對(duì)電池消耗的影響。這項(xiàng)技術(shù)能根據(jù)屏幕上正在顯示的內(nèi)容，動(dòng)態(tài)調(diào)整背光亮度并利用自然光，在適當(dāng)?shù)臈l件下可以降低高達(dá)50的功耗，同時(shí)

13、不影響圖像質(zhì)量。BRITE的與眾不同之處在于其可調(diào)性，根據(jù)當(dāng)前任務(wù)對(duì)功率的需求，它可以選擇不同的配置文件。例如，對(duì)于全屏電影播放，它就會(huì)選擇更高的配置文件來(lái)控制顯示屏的亮度。而像電子郵件和網(wǎng)頁(yè)瀏覽這樣基本的任務(wù)，BRITE就會(huì)完全關(guān)閉。高通公司使用可監(jiān)控顯示質(zhì)量和亮度的API，這樣開發(fā)者就能夠把應(yīng)用程序或內(nèi)容類型與對(duì)應(yīng)的API相連，從而調(diào)節(jié)電量，節(jié)約功耗。GridView在使用Android終端時(shí)，用戶總是在不斷地點(diǎn)擊圖標(biāo)、滑動(dòng)屏幕，從一個(gè)應(yīng)用切換到另一個(gè)。但是某些終端每次刷新應(yīng)用列表，圖標(biāo)是依次出現(xiàn)的，而GridView可以智能地以整頁(yè)生成的方式刷新界面。這不僅能加快刷新速度，同時(shí)也降低了C

14、PU和內(nèi)存的使用率（高達(dá)1.5倍），從而為用戶節(jié)約電量。Foxconn ConfidentialMedfieldMedfield為英特爾整個(gè)平臺(tái)的代號(hào)，而SoC系統(tǒng)名稱為Penwell，處理器具體型號(hào)為Atom Atom Z2460Z2460。其中CPU部分代號(hào)是Saltwell.它雖然是一款手機(jī)處理器，但其依然沿用桌面級(jí)Atom的架構(gòu)，也就是非亂序執(zhí)行并支持超線程技術(shù)的架構(gòu)。采用的是SIR（安全指令識(shí)別）算法，當(dāng)Atom需要執(zhí)行一條高延遲的浮點(diǎn)運(yùn)算，而后面又跟著一條短延遲整數(shù)操作時(shí)，順序執(zhí)行機(jī)制需要等浮點(diǎn)操作完成之后才能去執(zhí)行后面的整數(shù)操作；但是采用SIR就可以先查看兩條指令所需的數(shù)據(jù)是否有關(guān)聯(lián)，如果沒(méi)有關(guān)聯(lián)SIR就允許將后面的整數(shù)操作提前執(zhí)行，從而節(jié)省時(shí)間提高效率。同時(shí)Atom Z2460采用16級(jí)長(zhǎng)整數(shù)運(yùn)算流水線設(shè)計(jì)，增加緩存延遲是為了使Atom的功耗更容易降低。Atom Z2460擁有類似睿頻加速的功能，能夠自動(dòng)調(diào)整處理器頻率。當(dāng)處理器運(yùn)行任務(wù)時(shí)，核心頻率將以100MHz為單位進(jìn)行調(diào)整，最高可提升至1.6GHz，但最高頻率狀態(tài)不會(huì)持續(xù)太長(zhǎng)時(shí)間。使得處理器既能滿足用戶各方面的需求，又能達(dá)到省電的目的。 手機(jī)手機(jī)處理器節(jié)電技術(shù)處理器節(jié)電技術(shù)Foxconn Conf