応用情報技術者 2017年春期午前2 問09

問題文

プロセッサの省電力技術の一つ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：仕事量に応じて、プロセッサへ供給する電源電圧やクロック周波数を変える。

イ：動作していない回路ブロックへのクロック供給を停止する。

ウ：動作していない回路ブロックへの電源供給を遮断する。（正解）

エ：マルチコアプロセッサにおいて、使用しないコアの消費電力枠を、動作しているコアに割り当てる。

プロセッサの省電力技術「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していない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：電源を完全に切ることでリーク電流を抑え、待機時の無駄な電力消費を大幅に減らせます。
差がつくポイント：クロック停止との違いを理解し、電源遮断がより強力な省電力手法であることを押さえましょう。

正解の理由

選択肢ウは「動作していない回路ブロックへの電源供給を遮断する」とあり、パワーゲーティングの定義に合致します。パワーゲーティングは回路の電源自体を切るため、リーク電流を抑制し、待機時の消費電力を大幅に削減可能です。これに対し、クロック停止はクロック信号を止めるだけで電源は供給されているため、リーク電流は減りません。

よくある誤解

パワーゲーティングはクロック停止と混同されやすいですが、クロック停止は電源を切らずにクロック信号のみを止める技術です。電源遮断の有無が省電力効果の大きな違いです。

解法ステップ

問題文の「パワーゲーティング」の意味を確認する。
各選択肢の省電力技術の特徴を整理する。
電源遮断を行う技術がパワーゲーティングであることを理解する。
クロック停止や電圧・周波数制御との違いを明確にする。
正解の選択肢を選ぶ。

選択肢別の誤答解説

ア: 仕事量に応じて電圧やクロック周波数を変えるのは「ダイナミック電圧・周波数スケーリング（DVFS）」であり、パワーゲーティングではありません。
イ: クロック供給を停止するのは「クロックゲーティング」で、電源遮断は行いません。
ウ: 正解。動作していない回路ブロックへの電源供給を遮断し、リーク電流を抑制します。
エ: マルチコアの消費電力枠の割り当ては「パワーマネジメント」や「パワーバジェット制御」の話で、パワーゲーティングの説明ではありません。

補足コラム

パワーゲーティングは特にモバイル機器や省電力が求められる組み込みシステムで重要な技術です。電源遮断のためには回路の状態を保持するための「スリープトランジスタ」や「レジスタ保存」などの工夫も必要です。また、パワーゲーティングはリーク電流削減に効果的ですが、電源のオン・オフに伴う遅延や設計の複雑化が課題となります。