手机省电技术-Randy 0703课件

1、 智能手机智能手机省省电技术电技术2012-07-03Content 智能手机智能手机系统耗电情况分析系统耗电情况分析 屏屏幕省电技术幕省电技术 处理处理器器省省电电技技术术 智能手机智能手机系统耗电情况分析系统耗电情况分析Validation Actions智能手机智能手机系统耗电情况分析系统耗电情况分析如今的智能手机，功能越来越全面，听音乐，看高清电影，玩大型3D游戏，GPS导航以及上网等无一不精，智能手机已经成为了人们不可或缺的一部分，试想一下，如果一天不使用手机，我们的生活会是怎样的糟糕场面。然而这些功能都离不开巨大的触摸屏，强大的CPU和GPU以及通讯网络的支持。可见手机的屏幕，处理

2、器和网络才是手机耗电的元凶。从智能手机的关注度情况来看，苹果iPhone 4S仍然雄踞榜首，而紧随其后的就是三星Galaxy S III、HTC One X、三星I9100/I9220、索尼LT26i以及小米手机等，这些手机的共同特点是性能强劲，屏幕巨大，而且现在的热门智能手机普遍以双核和四核为主并且主频最高已经达到了1.7GHz，而且屏幕普遍都在3.5英寸以上，三星I9220甚至达到了5.3英寸。当我们在看视频或者玩游戏时，这些强大的处理器和巨大的屏幕能够不知不觉地快速的耗尽我们的电池。 屏屏幕省电技幕省电技术术- WhiteMagic技术由此我们得知，屏幕是手机最大的耗电部件，那么手机的节

3、电技术首先要拿屏幕开刀。索尼公司发布了一项新的屏幕技术WhiteMagic技术，这项技术不仅将屏幕亮度提升到1000尼特，而且有效地降低了屏幕的功耗。大家都知道，普通的LCD都是采用的RGB三原色像素排列方式，而WhiteMagic技术在此基础上创造性的加入了一个白色子像素，采用RGBW（Red，Green，Blue，White）像素排列方式，用来增加屏幕亮度，也就是说WhiteMagic屏幕每个像素点由四个子像素点组成，如下图所示。 屏屏幕省电技术幕省电技术- WhiteMagic技术WhiteMagic技术的目的是提高屏幕亮度，以便在室外强光下也能够很清楚的看清屏幕显示的内容。根据不同的使

4、用场景，WhiteMagic屏幕可以自动切换两种亮度模式：户外模式户外模式，在户外强光下，白色子像素透光率增加，使得WhiteMagic屏幕可以在相同背光亮度下达到大约双倍的亮度，即使处在充满阳光的户外下依然能够轻易看清屏幕。室内模式室内模式，在室内弱光环境下，若需要达到与一般面板相同的亮度，则仅需原背光亮度的50%，耗电量也仅为原来的50%，（这也意味着更长的待机时间）。因此，WhiteMagic屏幕也是市面上最省电的屏幕之一。普通屏幕与WhiteMagic屏幕对比图 屏屏幕省电技术幕省电技术- - - WhiteMagic技术从上图可以看出，在不增加背光亮度的情况下，WhiteMagic屏

5、幕最大亮度能达到935cd/m2，而室内模式的亮度可以保持在530cd/m2左右，而背光亮度仅为普通屏幕的50%，节省了电池的耗电量。索尼移动采用WhiteMagic时，调整了对输入影像的图像处理。这是因为，如果只单纯追加W，影像的对比度感会降低。索尼移动与索尼共同反复调整了将RGB影像信号转换成RGBW时的图像处理参数。由此，“实现了在室内使用时可削减耗电量，在户外时画面明亮容易看清的效果”。 屏屏幕省电技术幕省电技术- “Pentile”三星电子现在正在研究同样采用RGBW四色子像素，但将其分配给两个像素的“Pentile”方式。由于将一个像素的子像素数从以往的3个减为2个，因此更方便提高

6、面板透射率。虽然因像素减少而被指画质劣化，但不失为削减耗电量的有效手段。屏幕省电技术屏幕省电技术- “Pentile”三星电子在高精细面板中导入将RGBW四色子像素分配给两个像素的“Pentile”方式。据称在10.1英寸产品的比较中，导入该方式的25601600像素产品的耗电量与采用RGB三色子像素的1280800像素产品为同等水平。另外，三星AMOLED系列屏幕采用了自发光材料，当像素显示为纯白色时，像素完全发光，此时耗电量最大，而显示黑色时，像素则不发光，此时耗电量也基本为零。所以当显示画面主体为深色系时，相比LCD屏幕要节省耗电。如果当画面主体为浅色系时，理论上比LCD更加费电，但是此

7、时系统会自动降低屏幕的亮度，来节省电量。AMOLED（Active Matrix/Organic Light Emitting Diode）是有源矩阵有机发光二极体面板。相比传统的液晶面板，AMOLED具有反应速度较快、对比度更高、视角较广等特点。在显示效能方面，AMOLED反应速度较快、对比度更高、视角也较广，这些是AMOLED天生就胜过TFT LCD的地方；另外AMOLED具自发光的特色，不需使用背光板，因此比TFT更能够做得轻薄，而且更省电；还有一个更重要的特点，不需使用背光板的AMOLED可以省下占TFT LCD 34成比重的背光模块成本。Foxconn Confidential屏幕省

8、电屏幕省电技技-IGZO面板 IGZO(Indium Gallium Zinc OxideIGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) )：为氧化铟镓锌的缩写，它是一种薄膜电晶体技术，在TFT-LCD主动层之上，打上一层金属氧化物。IGZO技术由夏普(Sharp)掌握，是与日本半导体能源研究所共同开发的产品。除了夏普外，三星SDI以及LG Display也同样具备生产IGZO面板的能力。IGZOIGZO面板特点：面板特点：载流子迁移率是非晶硅的2030倍，可以大大提高TFT对像素电极的充放电速率，提高像素的响应速度，实现更快的刷新率，同时更快的响应也大大提高了像素的行扫描速率

9、，使得超高分辨率在TFT-LCD中成为可能。另外，由于晶体管数量减少和提高了每个像素的透光率，IGZO显示器具有更高的能效水平，而且效率更高。其功耗接近OLED，但成本更低，厚度也只比OLED只高出25% 手机手机处理器节电技术处理器节电技术英伟达的英伟达的Tegra Tegra 3 3：是最早上市的四核移动处理器，为了抢先上市，Tegra 3没有采用更为复杂的28nm工艺制程，而是沿用了Tegra 2的40nm工艺，不过为了让Tegra 3更为省电，英伟达给Tegra 3加了一个协核心，正式名称为“4-PLUS-1”，也就是说，Tegra 3实际上是5核处理器，当手机待机时，其它核心全部处于

10、关闭状态，只有一个主频为500MHz的协核心工作，当你浏览网页时，只会启用一个高频核心；多任务时，打开两个高频核心；玩3D游戏时，才会使用四个高频核心。综合算下来，在通常情况下，实际上Tegra 3的手机相比之前的双核手机反而更省电。三星三星Exynos 4210四核处理四核处理器器：随着Galaxy S III的发布，让Exynos 4412四核处理器也正式亮相，这款处理器采用了更为先进的32nm制程，整合了四个A9架构核心，虽然不像Tegra 3一样通过第五个低功耗核心来节省耗电，但是每一个核心都可以在正常的情况下自行调节，频率从200MHz到1.4GHz动态变化，从而达到省电的目的。 智

11、能智能手机手机处理器节电技术处理器节电技术处理器省电专家处理器省电专家高高通通：与其他处理器厂商不同，高通很早就看到了功耗将是制约手机性能的最大障碍，所以高通公司一向主张自主研发处理器架构，并且将降低功耗作为重点研发项目。所以本次笔者把高通拿出来单讲。之前高通采用异步双核设计的MSM8260处理器曾被人们戏称为“胶水双核”，并且给扣上了“高频低能”的帽子，而实际上，这正是高通公司为了降低功耗采用的设计方案，虽然在性能上稍有损失，但是却有效的降低了功耗。异步双核处理器可以使两个核心分别运行在不同的频率上，处理器可以根据程序的复杂程度自动调节两颗核心各自的频率，相比同步双核处理器只能同时使用相同的

12、频率的两颗核心，更加省电。 除此之外，高通公司也比较重视对屏幕这一耗电大户的耗电控制。今年随着骁龙S4处理器的上市，提供了两个创新的解决方案，可解决屏幕耗的电难题，这两大技术就是BRITE和GridView，它们由骁龙S4处理器支持，可以在后台进行实时的电源管理。 手机手机处理器节电技术处理器节电技术BRITE（Backlight Reactive Illumination Technology：背光反应照明技：背光反应照明技术）术）BRITE技术解决了背光强度问题及其对电池消耗的影响。这项技术能根据屏幕上正在显示的内容，动态调整背光亮度并利用自然光，在适当的条件下可以降低高达50的功耗，同时

13、不影响图像质量。BRITE的与众不同之处在于其可调性，根据当前任务对功率的需求，它可以选择不同的配置文件。例如，对于全屏电影播放，它就会选择更高的配置文件来控制显示屏的亮度。而像电子邮件和网页浏览这样基本的任务，BRITE就会完全关闭。高通公司使用可监控显示质量和亮度的API，这样开发者就能够把应用程序或内容类型与对应的API相连，从而调节电量，节约功耗。GridView在使用Android终端时，用户总是在不断地点击图标、滑动屏幕，从一个应用切换到另一个。但是某些终端每次刷新应用列表，图标是依次出现的，而GridView可以智能地以整页生成的方式刷新界面。这不仅能加快刷新速度，同时也降低了C

14、PU和内存的使用率（高达1.5倍），从而为用户节约电量。Foxconn ConfidentialMedfieldMedfield为英特尔整个平台的代号，而SoC系统名称为Penwell，处理器具体型号为Atom Atom Z2460Z2460。其中CPU部分代号是Saltwell.它虽然是一款手机处理器，但其依然沿用桌面级Atom的架构，也就是非乱序执行并支持超线程技术的架构。采用的是SIR（安全指令识别）算法，当Atom需要执行一条高延迟的浮点运算，而后面又跟着一条短延迟整数操作时，顺序执行机制需要等浮点操作完成之后才能去执行后面的整数操作；但是采用SIR就可以先查看两条指令所需的数据是否有关联，如果没有关联SIR就允许将后面的整数操作提前执行，从而节省时间提高效率。同时Atom Z2460采用16级长整数运算流水线设计，增加缓存延迟是为了使Atom的功耗更容易降低。Atom Z2460拥有类似睿频加速的功能，能够自动调整处理器频率。当处理器运行任务时，核心频率将以100MHz为单位进行调整，最高可提升至1.6GHz，但最高频率状态不会持续太长时间。使得处理器既能满足用户各方面的需求，又能达到省电的目的。 手机手机处理器节电技术处理器节电技术Foxconn Conf