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關于Voltage Droop的性能分析和介紹

立錡科技 ? 來源:djl ? 2019-10-10 15:18 ? 次閱讀

郵件形式的立锜電子報內容都很簡潔,但它附帶的應用筆記通常都是一部大作品,會非常專注地介紹一個問題的方方面面,因而非常具有參考價值,據我所知就有一家客戶將我們的電子報推薦的一篇文章打印成冊,幾乎人手一份,經常參考。由于它們的寫作都是用英文來完成的,我不得不每次都要把它翻譯成為中文,然后再把它呈現給我們的讀者。這樣的翻譯雖然很辛苦,幾乎每次完成的時候都有累癱了的感覺,但我自己很享受這個過程,那是我可以有創造性地進行二次創作的機會,具有非常大的自由度,同時還能學到自己不一定知道的知識,非常有價值。我在創作上的自由度也會給我帶來犯錯的機會,上一期的文章中就出現了嚴重的錯誤,不知道你發現了沒有?

在這一次的翻譯中,我遇到了一個詞——Voltage Droop,我一時竟不知如何去表達它,這讓我猶豫了好久。

高性能計算機CPU電源電壓是可調的,一旦確定以后,容許的變化空間就很窄。如果電源電壓低于其工作電壓下限,CPU的運行就很容易出錯;如果電源電壓高于其工作電壓上限,CPU就很容易受損。所以,作為CPU電源轉換器的供應商,我們需要想很多辦法去提高輸出電壓的精度,因而也能成就一些獨特的競爭優勢,能夠讓你在不知不覺中成為立锜的客戶,但卻可以認為立锜與你什么關系都沒有。

如果一臺計算機處于待機狀態,或者只是承擔了很輕松的任務,它的CPU就只需以很低的速度運行,其消耗的電流很小,所需的電源電壓也很低。相反,如果計算機承擔的處理任務很重,它的CPU就要以很高的速度運行,其消耗的電流很大,所需的電源電壓也比較高。此特性帶來了一個問題,如果CPU從低速狀態突然轉入高速狀態,由于負載電流突然增加,電源轉換器來不及響應,為之供電的電源電壓就會往下墜,使得本來就很低的電源電壓很容易低過其工作電壓下限,因而很容易造成CPU死機。反之,如果CPU從高速運行狀態突然轉入低速運行狀態,為之供電的電源電壓就會往上沖,上沖隆起的結果是很容易超過CPU的工作電壓上限,從而帶來CPU受損的結果。

為了解決上述問題,CPU的制造商為CPU的電源供應器定義了一條負載線,其特性如下圖所示:

關于Voltage Droop的性能分析和介紹

圖中的實線即是負載線,當負載電流較低時,輸出電壓較高。隨著負載電流的增加,輸出電壓逐漸下降。表面看起來,這樣的做法使得電源的負載調整特性變差了,但在實際上卻使電源的特性得到改善,使得它在動態負載之下的輸出電壓波動幅度變小了,因而更容易符合CPU工作電壓上下限的要求,下面的這幅圖就是有/沒有這種特性存在時的表現對比。

關于Voltage Droop的性能分析和介紹

上圖中的電流變動幅度是70A,其完成變化的時間在100ns以內,遠遠超過一般的負載變化速度。當電壓的負載調整率為0時,電流變化所帶來的電壓尖峰非常大。加入了負載線特性以后,不同的負載電流導致了不同的輸出電壓,但總的電壓變化范圍卻明顯變小了,因而更容易得到精確的電壓。

在英文中,用負載線這個概念來表達的特性有另外一個稱呼:Voltage Droop。如果查字典,它告訴你這個詞的意思是“電壓下降”。詢問相關的從業者,他們說從來沒有人用中文說過這個詞,如果一定要用中文說,答案也是“電壓下降”。

所有的答案都是相同的,但我總是覺得不舒服,因為“電壓下降”這個詞中完全沒有電壓變化與電流大小之間的關系的呈現,這讓我有一種辭不達意的感覺(這句話中該用“辭不達意”或“詞不達意”似乎也可以寫一篇文章了,我過去所學是“辭不達意”,現在的詞典中是“詞不達意”)。在這種狀況下,我可以選擇不翻譯,直接用英文原詞,這也是我們常常可在技術文章中見到的做法,可是我卻不喜歡這樣做。

這個問題困擾了我一天,在翻譯其他部分的同時也在默默地思考著,最后我把著眼點放到了“Droop”這個詞上。字典上說這個詞的意義是“彎曲、下垂、枯萎”,當我們的眼皮因為太疲勞而下垂的時候就可以用到它,于是就開始去體驗這種感覺,意識到這種疲勞就像電流一樣,越疲勞則眼皮下垂越厲害,與之對應的是電流越大則電壓越低,心里終于冒出來一個詞——隨載下降,然后我拿著“電壓隨載下降”這個結果去詢問相關的人員,請他們看看這是否將實際的意義表達了出來,是否含有歧義,當得到滿意的答復以后,我覺得我的思考已經圓滿了,于是把答案寫進了新的翻譯文稿中。

實際上,我在后來的感覺中還是覺得“電壓隨載下降”這個譯法太復雜了,曾經想用“電壓隨降”來簡化它,但總是覺得里面少了點東西,需要依靠腦力添加上以后才完美,所以選擇了放棄,但仍然覺得在某些情況下可以這么用,而且可能是更好的選擇。

親愛的朋友,我的英文水平實在是太差,所以在理解原文上總是存有不足,翻譯起來也會很難。如果讓你來翻譯這個詞,你會怎么譯呢?歡迎分享你的想法。

我在這里分享了工作上的一點點體驗,順便也把CPU內核電源的一點點知識分享給了你,但這遠不是全部。如果你對相關知識感興趣,不想錯過未來的優質信息,請立即訂閱立锜電子報。要做到這一點,在微信菜單欄的“深入交流”欄目中選擇“加入立锜會員”并填寫資料即可實現。其實檢驗你是否需要閱讀這期電子報的標準很簡單,如果你不知道本文中的負載線特性是如何被精確實現的,或者你知道某種方法而不知道立锜是如何做的,而你對此又有好奇心,你就該有所行動了,絕對不會讓你失望的,只是你已經錯過了收到這期電子報的機會,需要自己到立锜的網站上去尋找相關內容,但這樣做可以讓你不會錯過下一次機會。

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