Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NCSU) aseguran haber creado un software que maneja todas las funciones de regulación de voltaje en un sistema embebido utilizando la unidad procesadora de aplicaciones (APU), sin requerir costosas fuentes de energía con switches inteligentes ni microcontroladores dedicados.
Actualmente, los sistemas embebidos utilizan microcontroladores dedicados (o un procesador de aplicaciones excesivamente veloz) para garantizar que el voltaje suministrado por una fuente cambie adecuadamente para hacer under- y overclocking. Usando un software guiado por interrupciones en la APU, los investigadores aseguran haber incrementado la confiabilidad requiriendo un menor costo de materiales y un consumo energético inferior: entre un 90 y un 95 por ciento de eficiencia con costos de componentes por debajo de los 50 centavos de dólar. Los profesores Alexander Dean y Subhashish Bhattacharya, de la universidad NCSU, junto con Avik Juneja, actualmente arquitecto de administración de energía en Intel, fueron los voceros de la investigación.
“Mostramos cómo integrar software de control de fuentes de energía conmutadas en el software del procesador de aplicaciones para achicar costos y reducir el espacio ocupado en las placas, usando algoritmos de software de tiempo real”, resumen los autores en el paper que publicaron. “Nuestros métodos se aplican a una amplia gama de schedulers de software, desde simples sistemas basados en interrupciones a sofisticados kernels y sistemas operativos de tiempo real”.
El uso del procesador de aplicaciones para manejar los niveles de voltaje del sistema, y por ende la frecuencia de reloj, no es algo nuevo para los diseñadores de sistemas embebidos. Sin embargo, en el pasado no se había creado una técnica probada y estandarizada para hacer el trabajo, según lo dicho por Alexander Dean, lo que resulta en sistemas embebidos sobre-aprovisionados sólo “para asegurarse”. Ahora los investigadores aseguran haber encontrado un método a toda prueba capaz de lograr los mencionados ahorros de energía y de espacio, para que lo use cualquier ingeniero de sistema embebidos, sin gastar recursos económicos o usar energía en exceso.
Siguiendo los planos ofrecidos en el paper gratuito publicado por los investigadores de NCSU, los ingenieros de sistemas embebidos pueden reducir los costos y asegurar un mínimo consumo energético para sus creaciones.
“Nuestro mayor avance es haber usado principios de diseño de sistemas de tiempo real y haber incorporado el software conversor de energía en el procesador del sistema embebido”, señaló Dean. “Estos métodos garantizan que el resto del software que ejecuta el procesador del sistema embebido no afecte la correcta operación del conversor de energía. “Esto elimina la necesidad de un procesador especial o un circuito controlador separado en el conversor de energía, cosa que reduce el costo general del sistema”.
Dean también considera que los fabricantes de microcontroladores deben incorporar estos algoritmos en su firmware, no sólo para ahorrar tiempos de desarrollo, sino también para ofrecer valor agregado a sus microcontroladores, reduciendo los precios totales de los productos.
