現在的移動設備用SoC（system on a chip，系統芯片）可謂是省電化技術的集合體。這些SoC配備可根據負荷控制驅動電壓和工作頻率的DVFS（dynamic voltage and frequency scaling，動態電壓與頻率調節）技術、按照芯片上的每個電路塊進行開關控制的電源門控及時鐘門控等，具備多種電力模式，可根據不同的OS選擇合適的電力模式運行，從而削減耗電量。

　　東芝研究開發中心新開發的SoC省電化技術可最大限度地延長系統處于耗電量最低的電力模式——深度休眠狀態的時間，這是通過改進軟件來實現的。使用配備電子紙顯示屏的安卓信息終端試制品，在瀏覽文檔并進行一些操作的情況下，平均耗電量大約可降至原來的1/2，在不進行任何操作只觀看屏幕的狀態下，平均耗電量可降至原來的約1/5注1）。

利用配備電子紙顯示屏的試制品確認了新技術的效果

　　注1）用來確認效果的試制品配備了集成Cortex-A8內核的SoC“i.MX508”（飛思卡爾半導體公司）、512MB容量LPDDR2 DRAM以及帶觸摸屏功能的9.7英寸電子紙顯示屏等。該試制品在淺度休眠時的耗電量約為42mW，深度休眠時的耗電量約為2mW。

　　可尋找空閑時間自動進入深度休眠

　　以前，設備只能在用戶發出掛起（Suspend）指示或者電池剩余電量減少等暫時不使用的情況下，才能進入外部時鐘也會關閉的深度休眠狀態。新技術的關鍵點是，可在用戶使用設備時尋找空閑時間自動進入深度休眠，并能夠在用戶察覺不到的情況下恢復（圖1）。

圖1 無需用戶發出指示即可進入“深度休眠”

　　設備正在被使用時，即便用戶沒有發出指示也能尋找空閑時間進入“深度休眠”狀態，以減少耗電量

　　不過，進入深度休眠也有損失。進入深度休眠時，必須在關閉閃存電源之前將最新的數據寫回到DRAM上注2）。而且，從休眠狀態恢復時，還要使閃存內的數據無效，或者等待關閉的外部時鐘穩定下來。針對這些，東芝優化了進入深度睡眠和恢復時閃存處理的程序，并將石英振蕩器改成了硅振蕩器，從而將進入深度休眠造成的耗電量損失及要多花費的時間降低到了最小限度。

　　注2）寫回數據之后，會使DRAM進入耗電量低于工作狀態的待機狀態。

　　超過損益平衡點就會進入深度休眠

　　設備是怎樣進入深度休眠的呢？當Linux OS沒有任務、進入空閑狀態后，要進行兩項判斷：（1）SoC上的輸入輸出電路是否在工作，（2）等待時間是否長到可以抵消進入深度休眠的損失。如果兩個條件同時滿足，則進入深度休眠（圖2）。

　　圖2 還考慮了進入深度休眠的損失

　　進入深度休眠狀態后，耗電量會降低，但進入這種狀態和恢復的處理會臨時消耗多余的電力。新技術可根據定時器的設定值來推測空閑時間，如果空閑時間長于損益平衡點（約13ms），就會選擇深度休眠。而且，還通過優化程序，縮短了進入深度休眠和恢復到工作模式的處理時間。（該圖由《日經電子》根據東芝的資料繪制）

　　要進行第一項判斷的原因是，如果SoC在存儲器或顯示器的控制器等的輸入輸出電路正在工作時進入深度休眠，就會發生嚴重的錯誤。對此，東芝采用了一種機制，那就是在要求輸入輸出電路進行處理時，將標志位設為True，當接收到用來通知處理完成的中斷時，再將標志位設為False。這樣，OS便可以立即判斷出輸入輸出電路是否正在工作。

　　進行第二項判斷是為了只在比淺度休眠更有利的情況下進入深度休眠。進入深度休眠以及從深度休眠恢復時均會額外消耗電力，因此，如果空閑時間短于一定時間，則淺度休眠更合適。

　　關于空閑時間，該技術會忽略用戶輸入造成的中斷，只根據OS的定時器設定值來推斷。原因是準確預測用戶的輸入非常困難。木村表示，“盡管有時會在超過損益平衡點之前發生用戶輸入，但用戶的輸入間隔很長，因此我們認為，從總體考慮，忽略這種輸入更為合理。”

　　從深度休眠恢復所需時間為1.8ms，用戶的操作感幾乎不會下降。從此次的試制品來看，在輸入輸出電路全部停止工作時，如果距離定時器設定的下次中斷的時間長于損益平衡點——約13ms，終端就會進入深度休眠。

　　東芝將這項技術與電子紙顯示屏結合起來的原因是，可以輕松使顯示控制器停止工作。普通液晶顯示屏需要按幀發送影像信號，顯示器控制器會一直工作，因此設備很難進入深度休眠。此次的技術比較適合配備電子紙及內置內存的液晶屏等非易失性顯示屏的設備，以及不配備顯示器的M2M（machine to machine）終端。