Η βελτιστοποίηση ισχύος είναι η προσπάθεια μείωσης της ισχύος που καταναλώνεται από ψηφιακές συσκευές, όπως τα ολοκληρωμένα κυκλώματα, εξισορροπώντας παραμέτρους όπως το μέγεθος, η απόδοση και η απαγωγή θερμότητας. Είναι ένας πολύ κρίσιμος τομέας σχεδιασμού ηλεκτρονικών εξαρτημάτων επειδή πολλές φορητές ηλεκτρονικές συσκευές απαιτούν υψηλή ικανότητα επεξεργασίας με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Τα εξαρτήματα πρέπει να εκτελούν πολύπλοκες λειτουργίες αλλά να παράγουν όσο το δυνατόν λιγότερη θερμότητα και θόρυβο, όλα συσκευασμένα σε μια πολύ μικρή επιφάνεια. Ένας εντατικά ερευνημένος τομέας ψηφιακού σχεδιασμού, η βελτιστοποίηση ισχύος είναι ζωτικής σημασίας για την εμπορική επιτυχία πολλών συσκευών.
Η ιδέα της βελτιστοποίησης της ισχύος στον ηλεκτρονικό σχεδιασμό άρχισε να κερδίζει την προσοχή στα τέλη της δεκαετίας του 1980 με την ευρεία χρήση φορητών συσκευών. Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας, τα αποτελέσματα θέρμανσης και οι απαιτήσεις ψύξης έγιναν πολύ σημαντικά τόσο για περιβαλλοντικούς όσο και για οικονομικούς λόγους. Η τοποθέτηση όλο και πιο περίπλοκων εξαρτημάτων σε μικρότερα μεγέθη chip έγινε ζωτικής σημασίας για να εξασφαλιστεί η παραγωγή μικρότερων συσκευών με περισσότερη λειτουργικότητα. Η θερμότητα που παράγεται από τη συμπερίληψη τόσων πολλών συστατικών, ωστόσο, έγινε μείζον ζήτημα. Παράγοντες όπως η απόδοση και η αξιοπιστία της συσκευής επηρεάζονται επίσης από τη θερμότητα.
Για να κλιμακώσετε τα τσιπ, να μειώσετε το μέγεθος της μήτρας και να εξακολουθήσετε να έχετε μέγιστη απόδοση σε αποδεκτά επίπεδα θερμοκρασίας απαιτεί επένδυση χρόνου σε μεθοδολογίες βελτιστοποίησης ισχύος. Η χειροκίνητη βελτιστοποίηση της ισχύος καθίσταται αδύνατη με τα υπάρχοντα τσιπ, όπως τα ολοκληρωμένα κυκλώματα, επειδή περιέχουν εκατομμύρια εξαρτήματα. Συνήθως, οι σχεδιαστές επιτυγχάνουν βελτιστοποίηση ισχύος περιορίζοντας τη σπατάλη ενέργειας, η οποία είναι κυρίως κερδοσκοπία, αρχιτεκτονική και σπατάλη προγραμμάτων. Όλες αυτές οι μέθοδοι προσπαθούν να μειώσουν τη σπατάλη ενέργειας από το επίπεδο του σχεδιασμού του κυκλώματος μέχρι την εκτέλεση και την εφαρμογή.
Η σπατάλη προγράμματος συμβαίνει όταν ένας μικροεπεξεργαστής προηγμένης τεχνολογίας εκτελεί εντολές που δεν είναι απαραίτητες. Η εκτέλεση αυτών των εντολών δεν αλλάζει τα περιεχόμενα της μνήμης και των καταχωρητών. Η εξάλειψη της σπατάλης προγράμματος σημαίνει μείωση της εκτέλεσης των νεκρών εντολών και απαλλαγή από τα αθόρυβα καταστήματα. Η σπατάλη κερδοσκοπίας συμβαίνει όταν ο επεξεργαστής ανακτά και εκτελεί εντολές πέρα από ανεπίλυτους κλάδους. Τα αρχιτεκτονικά απόβλητα συμβαίνουν όταν δομές όπως οι κρυφές μνήμες, οι προβλέψεις διακλάδωσης και οι ουρές εντολών είναι πολύ μεγάλες ή πολύ μικρές.
Οι αρχιτεκτονικές κατασκευές, ως επί το πλείστον, έχουν σχεδιαστεί για να χωρούν μεγάλες ποσότητες, συνήθως δεν χρησιμοποιούνται πλήρως. Αντίθετα, το να τα κάνεις μικρότερα αυξάνει επίσης την κατανάλωση ενέργειας λόγω περισσότερων εσφαλμένων εικασιών. Η επιτυχής βελτιστοποίηση ισχύος απαιτεί τη χρήση μιας προσέγγισης σε επίπεδο συστήματος επιλέγοντας εξαρτήματα που καταναλώνουν πολύ λίγη ενέργεια. Όλοι οι πιθανοί συνδυασμοί αυτών των τύπων εξαρτημάτων μπορούν να διερευνηθούν στη φάση του σχεδιασμού. Η μείωση της απαιτούμενης δραστηριότητας μεταγωγής στο κύκλωμα εξασφαλίζει επίσης λιγότερη κατανάλωση ενέργειας.
Μερικές από τις άλλες προσεγγίσεις που χρησιμοποιούνται για τη βελτιστοποίηση ισχύος περιλαμβάνουν την πύλη ρολογιού, τις λειτουργίες ύπνου και τον καλύτερο σχεδιασμό λογικής. Ο επαναχρονισμός, η εξισορρόπηση διαδρομής και η κωδικοποίηση κατάστασης είναι άλλες λογικές μέθοδοι που μπορούν να περιορίσουν την κατανάλωση ενέργειας. Ορισμένοι σχεδιαστές μικροεπεξεργαστών χρησιμοποιούν επίσης ειδικές μορφές για να κωδικοποιούν αρχεία σχεδίασης που εισάγουν λειτουργίες ελέγχου εξοικονόμησης ενέργειας.