エンベデッドシステムスペシャリスト 2011年 午前2 問12
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：動作する必要の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。
イ：動作する必要の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、リーク電流を減らす。（正解）
ウ：半導体製造プロセスの微細化によって生じるリーク電流を、プロセス技術の改良によって減らす。
エ：複数の電圧の電源供給によって、動作周波数の低い回路ブロックには低い電源電圧を供給することで、動作時電力及びリーク電流を減らす。
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パワーゲーティング【午前2解説】
正解の理由
パワーゲーティングとは、動作する必要のない回路ブロックへの電源供給を遮断することで、待機中に流れるリーク電流を減らす技術です。
したがって、電源供給を遮断してリーク電流を減らすと説明しているイが正解です。
解法ステップ
- 用語の「ゲーティング」が対象にするものを確認します。
- パワーゲーティングでは、回路ブロックへの電源を制御します。
- 動作不要なブロックの電源を切り、主にリーク電流を抑える説明を選びます。
選択肢別の誤答解説
- ア：クロックを停止して消費電力を減らす方法です。これはクロックゲーティングであり、電源を遮断するパワーゲーティングとは異なります。
- イ：動作不要な回路ブロックへの電源供給を遮断し、リーク電流を減らす説明です。パワーゲーティングに該当します。
- ウ：製造プロセスの改良によってリーク電流を減らす説明です。回路の電源制御ではなく、半導体の製造技術に関するものです。
- エ：回路ブロックごとに電源電圧を使い分ける方法です。これはマルチ電圧設計の説明で、パワーゲーティングとは異なります。
よくある誤解
- クロックを止めることと電源を切ることは、同じではありません。クロックゲーティングでは電源供給が続くため、リーク電流は残ります。
- パワーゲーティングは、動作時の電力を直接下げるというより、動作していない回路の待機電力を抑える技術です。
- 電圧を下げる技術と電源を遮断する技術は別です。電圧を調整するのはマルチ電圧設計などに当たります。
補足コラム
CMOS回路の消費電力には、回路の動作に伴う動的電力と、待機中にも流れるリーク電流による電力があります。クロックゲーティングは主に動的電力を抑え、パワーゲーティングは主にリーク電流による待機電力を抑えます。
FAQ
Q. パワーゲーティングを使うと、すぐに回路を再開できますか？
A. 電源を遮断していた回路は、再開時に電源を戻す必要があります。そのため、電源の立ち上がり時間や、状態を復元する仕組みを考慮します。
A. 電源を遮断していた回路は、再開時に電源を戻す必要があります。そのため、電源の立ち上がり時間や、状態を復元する仕組みを考慮します。
Q. クロックゲーティングとパワーゲーティングは併用できますか？
A. はい。目的や回路の特性に応じて併用し、動作時と待機時の電力をそれぞれ抑えることがあります。
A. はい。目的や回路の特性に応じて併用し、動作時と待機時の電力をそれぞれ抑えることがあります。
関連キーワード: パワーゲーティング、クロックゲーティング、リーク電流、動的電力、マルチ電圧設計
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