So erhalten Embedded-Entwickler maximale MCU-Leistung bei minimalem Energieverbrauch

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32-Bit-MCU contra 8-Bit-MCU

Auf den ersten Blick scheint die 8-Bit-MCU effizienter zu sein, weil sie kostengünstig ist und für den größten Teil der verfügbaren Verarbeitungszeit voll im Einsatz steht. Doch das 32-Bit-Gerät könnte einen niedrigeren durchschnittlichen Stromverbrauch erzielen, weil es die Aufgabe schneller abwickelt und dann „einschläft“. Aber auch diese Methode muss gut durchdacht eingesetzt werden.

Denn es wird eine optimale Taktfrequenz geben, die nicht unbedingt die höchste verfügbare Frequenz zu sein braucht. Mit anderen Worten: die schnellstmögliche Abwicklung der Aufgabe mit der höchsten Taktfrequenz führt nicht immer zum niedrigsten durchschnittlichen Stromverbrauch. Glücklicherweise wird ein Großteil der verbesserten Verarbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zum alten 8-Bit-Gerät auf einen leistungsfähigeren Anweisungssatz zurückzuführen sein, z. B. mit Einzyklus-32-Bit-Multiplikation.

Aber Entwickler sollten nicht verzweifeln, wenn sie ein altes Design auf 8051-Basis verbessern müssen, ohne dabei die Softwarekompatibilität zu opfern: am 8051-Kern wurden dramatische Verbesserungen in Bezug auf Ausführungseffizienz (weniger Taktzyklen pro Anweisung) und Gesamt-Taktfrequenz vorgenommen. Die Produktreihe von Silicon Laboratories bietet z. B. Einzyklus-Anweisungen bei bis zu 100 MIPs.

Bedeutung der Aufwachzeit

Werden Sleep-Modi verwendet, ist die Aufwachzeit ein wichtiger Faktor. Oszillatoren können Millisekunden benötigen, um einen stabilen Ausgang zu generieren, und dies stellt verschwendete Zeit und unnötigen Stromverbrauch dar. Bei kurzen Lastzyklen wird die MCU daher gerade aufgewacht sein, wenn schon die nächste Aufweckanweisung eingeht.

Die Microchip nanoWatt-MCUs bieten einen „Doze“-Modus, in dem die Taktfrequenz des Prozessors niedriger ist als die der Peripheriegeräte. Dies ist für Situationen geeignet, in denen das Peripheriegerät mit voller Geschwindigkeit arbeiten muss, während der Prozessor auf einen Peripherie-Interrupt wartet.