エンベデッドシステムスペシャリスト試験 令和3年度 秋期 午前II 問14

【正解】エ

CMOS回路のダイナミック消費電力は、信号が0と1の間で切り替わる際に負荷容量を充放電することで生じ、おおむねP＝αCV²fで表されます。αは信号の切替え頻度、Cは負荷容量、Vは電源電圧、fはクロック周波数です。クロックは動作中に周期的に変化し、多数のレジスタやクロック配線を駆動するため、消費電力への影響が大きい信号です。そこで、動作が不要なブロックへのクロック供給をゲートで止めれば、レジスタとその後段回路の不要な切替えが減り、ダイナミック消費電力を抑えられます。これはクロックゲーティングと呼ばれます。

アの説明は誤りです。しきい値電圧を低くすると一般に動作は速くなりますが、サブスレッショルドリーク電流は増えます。しきい値電圧を高くする方がリークを抑えられる一方、動作は遅くなります。イの説明は誤りです。ダイナミック消費電力は電源電圧の2乗に反比例するのではなく比例するので、電圧を下げると低消費電力になります。ウの説明は誤りです。パワーゲーティングは、休止ブロックの電源経路を遮断し、主としてリーク電流による静的消費電力を抑える技術です。

【ポイント】 クロックゲーティングは不要な切替えを止める技術、パワーゲーティングは電源を遮断してリークを抑える技術です。 電圧・周波数制御ではP＝αCV²fを使い、特に電圧低下の効果が2乗で効くことを押さえます。