Cómo Reducir el Consumo de Energía en Sistemas Empotrados con Modo de Suspensión Profunda SRAM

Creado: Agosto 30, 2017
Actualizado: Septiembre 25, 2020

^{Crédito editorial: DFree / Shutterstock.com}

Uno de mis bandas favoritas es el dúo de DJs franceses Daft Punk. Una de las peculiaridades de Daft Punk es que fingen ser autómatas y hacen todos sus espectáculos con impresionantes disfraces de robot. En 2013 lanzaron su álbum Random Access Memories, o RAM, para jugar con la idea de organismos sintéticos antropomorfos. Sin embargo, no pudieron especificar exactamente qué tipo de RAM. Tú y yo sabemos que en el mundo de los sistemas integrados, el tipo de memoria que se utiliza es bastante importante. En concreto, la memoria SRAM tiene algunas ventajas sobre la memoria flash y especialmente DRAM, particularmente cuando se trata del uso de energía. Ahora hay varias variedades diferentes de SRAM que puedes usar para tu aplicación integrada. La SRAM habilitada con el modo de suspensión profunda puede brindarte ahorro de velocidad y energía cuando se usa correctamente.

SRAM en Sistemas Integrados

Puede ser difícil elegir una banda o artista favorito. Hay cientos de miles para elegir en tantos géneros diferentes. Cuando se trata de elegir memoria para tu sistema integrado, las cosas son un poco más simples. Comparemos rápidamente SRAM, memoria Flash y DRAM para que podamos ver exactamente dónde encajaría mejor una SRAM en tu sistema.

Hay muchos tipos diferentes de memoria que están diseñados para sistemas integrados, incluidas nuevas tecnologías como dispositivos CBRAM y dispositivos Spin Wave. Algunos de los tipos más tradicionales son Flash, SRAM y DRAM y cada uno tiene su propio lugar en el sistema. Curiosamente, las ubicaciones físicas de estos tipos de memoria y la forma en que accedes a ellas afectan su uso de energía. La forma en que funciona cada arquitectura de memoria también tiene un efecto. DRAM debe actualizarse para retener los datos, haciendo que utilice más energía que los otros dos tipos. Flash se usa a menudo para almacenar código, mientras que SRAM se usa como caché y DRAM se usa para memoria general.

El microcontrolador que ejecuta tu sistema procesa los datos muy rápidamente y necesita una memoria que pueda seguir el ritmo. Es por eso que SRAM se usa normalmente como caché. Flash y DRAM tienen largos tiempos de escritura que pueden limitar la MCU (unidad de microcontrolador). SRAM también se limita principalmente a cachés debido a su pequeño tamaño. DRAM se usa para operaciones que necesitan grandes cantidades de almacenamiento temporal.

^{SRAM y DRAM tienen su lugar en los sistemas integrados.}

Tipos de SRAM

Daft Punk es mi banda favorita en general, pero también me gustan otros artistas de varios géneros. Del mismo modo, es importante no sólo saber que usarás SRAM, sino exactamente qué tipo. En general, SRAM con una opción de modo de suspensión profunda puede brindarte la velocidad que necesitas y ahorrar algo de energía.

Antes de la explosión de dispositivos electrónicos portátiles, SRAM se centró principalmente en la velocidad. Sin embargo, desde que comenzamos a llevar con nosotros superordenadores con procesadores que consumen mucha energía, SRAM de baja potencia ha encontrado un nicho. La variedad más rápida tiene tiempos de acceso de alrededor de 10 ns en comparación con los 45 ns de baja potencia. Obviamente, la baja potencia utiliza menos energía con una corriente de funcionamiento de 36 mA frente a 110 mA y una corriente en stand-by sorprendentemente baja de 16 µA en comparación con los 30 mA de la variedad más rápida. Obviamente, ambos tipos son especializados y pueden proporcionar una gran funcionalidad para sus casos de uso específicos. Sin embargo, ninguno de los dos puede proporcionar lo que realmente queremos; velocidad con ahorro de energía.

SRAM deep sleep es un tipo híbrido que casi nos brinda lo mejor de ambos mundos. Con un tiempo de acceso de 10 ns, es difícil ser más rápido. Y su estado de "sueño profundo" casi coincide con la corriente en espera de baja potencia a 22 µA. Cuando no está en suspensión profunda, su corriente de espera sigue siendo de 30 mA, y aun durante el funcionamiento normal, consumirá alrededor de 110 mA. Cuando se usa correctamente, la SRAM puede brindarte el rendimiento que necesitas, mientras te ahorra casi tanta energía como un tipo de bajo consumo.

^{SRAM suspensión profunda te ayudará a ahorrar energía.}

Cuándo Utilizar SRAM Suspensión Profunda

Es importante tocar el tipo correcto de música en el momento correcto. No querrás poner Sonata a la Luz de la Luna de Beethoven en una fiesta de cumpleaños. Lo mismo ocurre con SRAM de suspensión profunda, hay momentos en que ayudará y otros momentos en los que simplemente no tiene sentido.

Hay un caso en particular en el que usar SRAM de suspensión profunda no tiene mucho sentido: Cuando los tiempos de uso de la SRAM son demasiado frecuentes como para que entre en suspensión profunda. Supongamos que tu SRAM tarda 300 µs en entrar en suspensión profunda y tu sistema accede a ella cada 250 µs. Tu SRAM nunca podrá entrar en suspensión profunda y esencialmente se comportará como la SRAM típica. Entonces habrás gastado dinero de más para algo que hace lo que cualquier SRAM normal puede hacer. Antes de implementar SRAM de suspensión profunda en tu sistema, asegúrate de que puedes aprovechar al máximo sus capacidades de suspensión profunda.

Algunos de vosotros podríais estar preocupados de que la SRAM de suspensión profunda sea difícil de integrar en vuestro sistema. ¿Tendrás que rediseñar tus conexiones o la batería de respaldo si tienes una? Afortunadamente la respuesta es no, no realmente. SRAM habilitada para la suspensión profunda tiene solo un pin adicional en comparación con la SRAM rápida normal. Si no puedes añadir un pin adicional, entonces no sé qué decirte.

Puede que no pienses mucho en mis elecciones musicales, pero espero que puedas ver el valor de SRAM de modo de suspensión profunda. Probablemente estés utilizando SRAM como caché para tu MCU, donde supera los tiempos de acceso de Flash y DRAM. Estoy seguro de que estás contento de que SRAM use menos energía que DRAM, pero al usar la SRAM rápida con capacidades de reposo profundo puedes obtener ahorros de velocidad y energía. Solo asegúrate de que tu sistema pueda hacer uso de las funciones de suspensión profunda.

No importa qué tipo de memoria use tu sistema, necesitas un buen software de diseño de PCB que pueda integrarlo bien. CircuitStudio^® tiene una serie de excelentes características que te ayudarán a incorporar cualquier tipo de memoria en tus diseños.

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