功率與能量的異同

雖然某些場(chǎng)合下功率和能量?jī)蓚€(gè)詞匯經(jīng)常可替換使用，但是弄明白這兩個(gè)概念的區(qū)別非常重要。功率和能量可以根據(jù)移動(dòng)設(shè)備做功而說(shuō)明。

功率=功/時(shí)間(單位：W)

能量=功率*時(shí)間(單位：J)

功率是單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)設(shè)備所消耗的能量。對(duì)比而言，能量是指功率與時(shí)間的乘積。既然一個(gè)電池存儲(chǔ)了給定的能量，那么能量管理的目標(biāo)就是把每項(xiàng)任務(wù)對(duì)能量的需求降至最低。在某些情況下，縮減了功率也成是縮減了能量。然而，并不是事事如此。某些任務(wù)，需要很小的能量，但卻是在高速高功率的情況下完成的，這主要是因?yàn)樗鼈兊某掷m(xù)時(shí)間非常短。相反，某些任務(wù)在低功耗低速運(yùn)行，但持續(xù)時(shí)間卻很長(zhǎng)，結(jié)果反而需要更多的能量。

是否降低能量和功率取決于應(yīng)用本身，對(duì)于持續(xù)恒定耗電的應(yīng)用，比如播放音頻或者視頻，可以組成一個(gè)重要的應(yīng)用類別，這個(gè)類別里成員需要的能量可以直接均衡地按平均功耗計(jì)算。這個(gè)類別也包括待機(jī)時(shí)的應(yīng)用狀態(tài)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)無(wú)論等待用戶輸入狀態(tài)還是保留數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的應(yīng)用狀態(tài)，還有設(shè)備關(guān)閉時(shí)僅僅時(shí)鐘運(yùn)行的應(yīng)用狀態(tài)。對(duì)于這種類別的任務(wù)，縮減功率就會(huì)節(jié)省能量。因此當(dāng)談?wù)摰焦?jié)能時(shí)，我們需要區(qū)別功率降低和能量降低的同。能量是某一時(shí)間內(nèi)功率的總和。 減小功率并不意味著降低能量損耗。舉例說(shuō)明，對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用，當(dāng)靜態(tài)的功率損耗忽略不計(jì)時(shí)，這個(gè)應(yīng)用只是完成同等數(shù)量的循環(huán)任務(wù)。無(wú)論應(yīng)用在某段時(shí)間內(nèi)是否運(yùn)行的快，也無(wú)論它是否運(yùn)行在半頻狀態(tài)時(shí)花了兩倍時(shí)間完成，最終所消耗的能量是一樣的。然而， 當(dāng)系統(tǒng)有比較大的靜態(tài)功率損耗，比如偏置電流和晶體管泄漏，手持設(shè)備在緩慢運(yùn)行(或低功耗運(yùn)行)時(shí)，其能量效率低。這是由于整個(gè)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)靜態(tài)都要消耗能量造成的。

優(yōu)化系統(tǒng)的目的是提高能源使用效率。功率可以分成兩種類型：靜態(tài)功率和動(dòng)態(tài)功率。靜態(tài)功率來(lái)源于直流元件，比如電源參考電路、模擬設(shè)計(jì)和產(chǎn)品中無(wú)法預(yù)測(cè)的漏洞。動(dòng)態(tài)功率則來(lái)源于電路開關(guān)的工作。

能量，另一方面講，是一段時(shí)間內(nèi)功率的積分：

縮減功率并不能降低能量消耗。一個(gè)例子就是系統(tǒng)有高的靜態(tài)功率而運(yùn)行頻率減半。功率減了，但由于需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成任務(wù)，或者說(shuō)，半頻操作，時(shí)間會(huì)加倍甚至更長(zhǎng)。這樣完成這個(gè)任務(wù)反而增加了消耗的能量(如圖)

功率損耗的要素

CMOS集成電路功率損耗可以抽象轉(zhuǎn)換成動(dòng)態(tài)功率(開關(guān)電路和短路)加靜態(tài)功率。動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功率服從下面的等式。

基于手機(jī)功耗的能量節(jié)省難點(diǎn)挑戰(zhàn)及損耗要素分析

動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功耗的要素：

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