Optimizarea puterii este încercarea de a reduce puterea consumată de dispozitivele digitale, cum ar fi circuitele integrate, prin echilibrarea parametrilor precum dimensiunea, performanța și disiparea căldurii. Este un domeniu foarte critic al proiectării componentelor electronice, deoarece multe dispozitive electronice portabile necesită o capacitate mare de procesare cu un consum redus de energie. Componentele trebuie să îndeplinească funcții complexe, dar să genereze cât mai puțină căldură și zgomot posibil, toate împachetate pe o suprafață foarte mică. Un domeniu intens cercetat al designului digital, optimizarea puterii este vitală pentru succesul comercial al multor dispozitive.
Ideea de optimizare a puterii în designul electronic a început să atragă atenția la sfârșitul anilor 1980, odată cu utilizarea pe scară largă a dispozitivelor portabile. Durata de viață a bateriei, efectele de încălzire și cerințele de răcire au devenit foarte importante atât din motive de mediu, cât și din motive economice. Montarea componentelor din ce în ce mai complexe pe cipuri de dimensiuni mai mici a devenit vitală pentru a asigura producția de dispozitive mai mici, cu mai multe funcționalități. Căldura generată prin includerea atât de multe componente a devenit însă o problemă majoră. Factori precum performanța și fiabilitatea dispozitivului sunt, de asemenea, afectați de căldură.
Pentru a scala cipurile, a reduce dimensiunea matriței și a avea încă performanțe de vârf la niveluri acceptabile de temperatură necesită investirea timpului în metodologii de optimizare a puterii. Optimizarea manuală a puterii devine imposibilă cu cipurile existente, cum ar fi circuitele integrate, deoarece acestea conțin milioane de componente. În mod obișnuit, proiectanții realizează optimizarea puterii limitând energia risipită, care este în mare parte speculații, deșeuri arhitecturale și de programe. Toate aceste metode încearcă să reducă risipa de energie de la nivelul de proiectare a circuitului până la execuție și aplicare.
Risipirea programului apare atunci când un microprocesor de ultimă generație execută comenzi care nu sunt necesare. Executarea acestor comenzi nu modifică conținutul memoriei și al registrelor. Eliminarea risipei de programe înseamnă reducerea execuției instrucțiunilor moarte și scăparea de magazine silențioase. Risipirea speculațiilor are loc atunci când procesorul preia și execută instrucțiuni dincolo de ramurile nerezolvate. Deșeurile arhitecturale apar atunci când structuri precum cache-urile, predictorii de ramuri și cozile de instrucțiuni sunt prea mari sau prea mici.
Proiectate în mare parte pentru a susține cantități mari, structurile arhitecturale de obicei nu sunt folosite la capacitatea lor maximă. În schimb, micșorarea acestora crește și consumul de energie din cauza mai multor speculații greșite. Optimizarea reușită a puterii necesită utilizarea unei abordări la nivel de sistem prin selectarea componentelor care consumă foarte puțină energie. Toate combinațiile posibile ale acestor tipuri de componente pot fi explorate în faza de proiectare. Reducerea cantității de activitate de comutare necesară în circuit asigură, de asemenea, un consum mai mic de energie.
Unele dintre celelalte abordări utilizate pentru optimizarea puterii includ activarea ceasului, modurile de repaus și un design logic mai bun. Retiring, echilibrarea căilor și codificarea stării sunt alte metode logice care pot limita consumul de energie. Unii designeri de microprocesoare folosesc, de asemenea, formate speciale pentru a codifica fișierele de proiectare care inserează funcții de control de economisire a energiei.