応用情報技術者 2016年 春期 午前2 問22
問題文
LSIの省電力制御技術であるパワーゲーティングの説明として、適切なものはどれか。
選択肢
ア：異なる電圧値の電源を複数もち、動作周波数が低い回路ブロックには低い電源電圧を供給することによって、消費電力を減らす。
イ：動作する必要がない回路ブロックに供給しているクロックを停止することによって、消費電力を減らす。
ウ：動作する必要がない回路ブロックへの電源供給を遮断することによって 消費電力を減らす。（正解）
エ：半導体製造プロセスの微細化から生じるリーク電流の増大を、使用材料などの革新によって抑える。
LSIの省電力制御技術「パワーゲーティング」【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：パワーゲーティングは動作不要な回路ブロックへの電源供給を遮断し、消費電力を削減する技術です。
- 根拠：電源遮断によりリーク電流を含む無駄な電力消費を抑制できるため、省電力効果が高いです。
- 差がつくポイント：クロック停止や電圧切替と異なり、電源自体を遮断するため、リーク電流の削減に特化している点を理解しましょう。
正解の理由
選択肢ウは「動作する必要がない回路ブロックへの電源供給を遮断する」とあり、これがパワーゲーティングの本質です。パワーゲーティングは回路の電源を完全に切ることで、動作停止中の回路からのリーク電流を大幅に減らし、消費電力を抑えます。これにより、待機時やアイドル状態の電力効率が向上します。
よくある誤解
パワーゲーティングはクロック停止や電圧切替とは異なり、単に動作信号を止めるだけではありません。電源を遮断するため、回路の状態保持や再起動時の制御が必要です。
解法ステップ
- パワーゲーティングの目的は省電力化であることを確認する。
- 省電力技術の種類（クロック停止、電圧制御、電源遮断）を整理する。
- パワーゲーティングは電源遮断技術であることを理解する。
- 選択肢の説明と照らし合わせ、電源遮断を示すものを選ぶ。
- 正解は「動作不要な回路への電源供給を遮断する」ウであると判断する。
選択肢別の誤答解説
- ア：異なる電圧を供給するのは「ダイナミック電圧スケーリング」であり、パワーゲーティングではありません。
- イ：クロック停止は「クロックゲーティング」と呼ばれ、電源遮断とは異なります。
- ウ：正解。電源遮断による消費電力削減を正しく説明しています。
- エ：材料革新によるリーク電流抑制は製造技術の話で、省電力制御技術のパワーゲーティングとは異なります。
補足コラム
パワーゲーティングはLSI設計で重要な省電力技術の一つで、特にモバイル機器やIoTデバイスでのバッテリー寿命延長に寄与します。電源遮断に伴う回路の状態保持や復帰遅延を管理するため、設計上の工夫が必要です。また、クロックゲーティングや電圧スケーリングと組み合わせて使われることが多いです。
FAQ
Q: パワーゲーティングとクロックゲーティングの違いは何ですか？
A: パワーゲーティングは電源を遮断して消費電力を減らす技術で、クロックゲーティングはクロック信号を停止して動作を止める技術です。
A: パワーゲーティングは電源を遮断して消費電力を減らす技術で、クロックゲーティングはクロック信号を停止して動作を止める技術です。
Q: パワーゲーティングはどのような場面で効果的ですか？
A: 長時間動作しない回路ブロックがある場合に効果的で、リーク電流を大幅に削減できます。
A: 長時間動作しない回路ブロックがある場合に効果的で、リーク電流を大幅に削減できます。
関連キーワード: パワーゲーティング、省電力制御、LSI設計、クロックゲーティング、電圧スケーリング、リーク電流
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