Leserbrief zum Artikel »Leistungsaufnahme bei Mikrocontrollern«

Zum Artikel »Leistungsaufnahme bei Mikrocontrollern« hat die Redaktion einen Leserbrief erhalten. Darin geht es um die Frage, ob nicht allein dadurch, dass die CPU-Frequenz im Sleep-Modus heruntergefahren wird, genug Energie eingespart wird. Wir haben bei Hitex nachgehakt.

Tobias Tetzel, Senior Engineer Electronics, Sperian Welding Protection:

»Dieser interessantere Artikel von Joachim Klein hat meinem Erachten nach einen Denkfehler:

Der Autor schreibt darin, dass es mehr Sinn macht, eine MPU bei niedrigerer Frequenz zu betreiben und die Rechenleistung möglichst weit auszureizen, da die MPU im Sleep-Modus bei hohen Frequenzen einen hohen Stromverbrauch hat. Es ist aber gang und gäbe, die Frequenz der MPU vor dem Eintreten in den Sleep-Modus herunterzufahren, um genau diese erhöhte Stromaufnahme zu vermeiden. Direkt nach dem Aufwachen wird die MPU wieder auf die hohe Frequenz umgestellt, um möglichst schnell den Code abarbeiten zu können. Die Folge ist eine geringe Zeit, in der die MPU aktiv ist (und viel Strom verbraucht) und eine lange Zeit in der die MPU im Sleep-Modus ist (und dank der niedrigen Frequenz wenig Strom verbraucht).«

 

Dr. Kurt Boehringer, Head of Technology & Innovation bei Hitex Development Tools, antwortet:

»Sie haben natürlich in dem Fall Recht, wenn die Frequenz beim Aufwachen hoch und beim Einschlafen runtergedreht wird.

Ich gehe davon aus, Herr Klein hat den Fall betrachtet, dass die Frequenz nicht verändert wird. Das kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn die niedere Frequenz vom internen Oszillator ohne PLL kommt, da dies sehr stromsparend ist. Das Einschwingen der PLL braucht Zeit, und die PLL verbraucht Strom. Bei kleinen ISRs (Interrupt Service Routinen) kann es dann richtig sein, darauf zu verzichten. Es kann auch Fälle geben, wo die Änderung der Frequenz auf die Peripherie-Einheiten Einfluss hat (z.B. Baudratengenerator), d.h. bei Frequenzänderung muss auch der Clock-Devider und der Baudratengenerator umprogrammiert werden.

Wenn man noch tiefer geht, und beginnt zu messen, dann erfährt man zum Beispiel, dass die Stromaufnahme nicht proportional mit der Frequenz hochgeht, sondern immer dann, wenn der PLL-Devider verkleinert wird, geht die Stromaufnahme zurück. Ich meine nicht die Stromaufnahme der PLL, sondern die Gesamtstromaufnahme des Chips, bei der die PLL eine große Rolle spielt.

Die Zusammenhänge sind auf jeden Fall komplexer, als man sich das üblicherweise vorstellt.«