“設備在使用中也能進入深度休眠”，東芝開發出SoC省電技術

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東芝開發出了令SoC積極進入“深度休眠”模式來降低設備耗電量的技術。將該技術應用於電子紙性顯示器的信息終端試制品，使試制品的總體耗電量降到了1/2∼1/5。東芝打算進一步研發，將其與該公司的SoC結合起來提供。

圖1 此次開發的省電化技術的概要。即便在用戶使用終端時也能尋找時機進入深度休眠狀態（圖片來源於東芝）

這裡所說的深度休眠是指SoC的CPU及外圍電路的所有電路塊全部停止運行、外部時鐘關閉的狀態。以前，隻有在用戶發出挂起（Suspend）指示，或者電池剩余電量低於一定水平時，才會進入深度休眠，而在用戶使用中不會進入深度休眠。設備使用中的省電技術，在外部時鐘開著的狀態下，一直是使用根據情況讓CPU及外圍電路等電路塊停止運行的技術。

圖2 此次技術的省電效果。把該技術應用於連接電子紙型顯示器的試制基板評測總體耗電量時得知，最省電的情況下耗電量可降至原來的約1/5（圖片來源於東芝）

東芝此次開發的技術，是在終端使用時亦可尋找休息間隙並自動進入深度休眠。是通過開發出了終端是否進入深度休眠的判斷技術和將進入深度休眠和恢復的處理高速化技術而實現的。該技術是以改進Linux內核程序的方式安裝的。

在裝有美國飛思卡爾半導體的SoC“i.MX508”以及電子紙式顯示器的評測環境下使用該技術，確認了使用安卓信息終端時的效果。在不操作而隻觀看屏幕的狀態下，以前高達76.22mW的平均耗電量降低到了15.54mW。而且，在操作終端並瀏覽文件的狀態下，平均耗電量由114.33mW降低到了59.57mW。

隻要有十數ms以上的閑置時間就能發揮省電作用

進入深入休眠是用以下步驟來判斷的。首先，確認外圍電路是否在運行。為了能夠立即實行判斷，導入了用來顯示外圍電路運行情況的標志變量（Flag）。經過設備驅動程序向外圍電路發出處理要求時判斷為真，而發生退出處理的中斷（Interrupt）時則判斷為假。

接下來，如果所有外圍電路都停止運行，就會確認距離定時器所設定的下次中斷發生還有多長時間。如果該時間長於損益平衡點，就會進入深度休眠。進入深度休眠時，需要將SoC上的最新緩存信息寫回DRAM，而恢復時則需要使SoC上的緩存數據無效。由於這些處理需要消耗多余的電力，因此閑置時間不夠長，則進入深度休眠就會導致耗電量增加。東芝表示，此次驗証的試制品的損益平衡點為13ms左右。

進入深度休眠和恢復速度的提高是用以下兩種方法實現的。（1）計時器用硅振蕩器代替了水晶振蕩器，從而縮短了時鐘穩定之前的等待時間﹔（2）改進了進入深度休眠時將緩存信息寫回DRAM，以及恢復時初始化緩存內數據的程序。進入深度休眠的時間由1.1ms縮短到了0.5ms，恢復時間由10ms縮短到了1.8ms。由此，最大限度地抑制了用戶操作響應性能的降低。而且，進入深度休眠和恢復時所消耗的電力減少，損益平衡點變小，意味著進入深度休眠更為容易。

另外，該技術不適合用於配備普通液晶顯示器的終端。原因是輸出影像信號的電路一直處於驅動狀態，很難進入深度休眠。該技術適合不使用液晶顯示器的M2M（machine to machine，機器對機器）終端，以及配備電子紙等非易失性顯示器的終端。

東芝預定在2014年4月14∼16日在橫濱市舉行的“COOL Chips XVII”上就此次的技術發表演講，題目為“Aggressive Use of Deep Sleep Mode in Low Power Embedded Systems”。（作者：竹居 智久，日經技術在線！供稿）