📘 硬件软件协同功耗优化
30章 · 方法论
⚡ 友好 · 专业内核
01
功耗优化概述
摩尔定律终结
功耗墙
商业价值
软硬协同核心理念
02
功耗基础模型
动态功耗
静态功耗
CMOS公式
电压频率平方关系
03
功耗测量与 profiling
功率分析仪
示波器
perf
PowerTOP
功耗分解
04
动态电压频率调整 (DVFS)
DVFS原理
Linux cpufreq
延迟与开销
05
时钟门控 (Clock Gating)
硬件实现
软件控制
自动/手动门控
06
电源门控 (Power Gating)
硬件实现
电源域管理
唤醒延迟权衡
07
内存子系统功耗优化
DDR自刷新
频率电压调节
访问模式优化
08
存储子系统功耗优化
NAND Flash功耗
eMMC/UFS管理
文件系统优化
09
外设功耗管理
I2C/SPI/UART
USB挂起唤醒
Wi-Fi/BT管理
10
传感器功耗管理
MEMS功耗模式
采集策略
Always-on中枢
11
显示子系统功耗优化
LCD/OLED对比
背光调节
帧率分辨率调整
12
GPU与多媒体功耗优化
GPU DVFS
视频硬件加速
渲染管线优化
13
CPU调度与功耗
CFS调度器
EAS能耗感知
big.LITTLE调度
14
中断与功耗
中断功耗开销
中断合并
轮询vs中断
15
定时器与功耗
定时器精度
hrtimer影响
定时器批处理
16
工作队列与功耗
workqueue开销
并发管理
延迟工作队列
17
电源管理框架
ACPI/Device Tree
PM QoS
Runtime PM
18
suspend/resume 流程
挂起恢复流程
suspend-to-RAM
suspend-to-disk
19
wakeup 源管理
注册与配置
优先级
功耗优化
20
功耗状态机设计
状态机原则
转换开销
状态机+功耗管理
21
功耗感知的算法设计
算法复杂度
近似计算
数据精度权衡
22
通信协议功耗优化
MQTT/CoAP
数据压缩聚合
心跳包保活
23
电池管理
电池特性建模
Fuel Gauge
充电策略
24
热管理
TDP
动态热管理DTM
降频权衡
25
功耗优化工具链
Gem5/McPAT
PowerArtist
优化流程
26
功耗优化案例
智能手机
IoT设备
数据中心
27
功耗优化方法论总结
系统思维
迭代流程
最佳实践
28
功耗优化的未来趋势
近阈值计算
非易失性存储器
能量采集
29
功耗优化与安全
侧信道攻击
安全约束
安全与功耗权衡
30
课程总结与项目实战
低功耗IoT设计
项目评估优化
总结展望