JP4908635B2 - 消費電力が低減されるデータ記憶ドライブ - Google Patents
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Description
tpd=C×Vdd×(Vdd−Vt)α
ここでCはMOSFETの出力負荷容量、Vddは供給電圧、Vtはスレショルド電圧、αはデバイスの世代によって決まる係数である(1≦α≦2)。もちろん、ゲート伝搬時間はMOSFETの最大動作周波数に反比例する。この動作周波数(すなわち速度)とVddの関係は、実際のハードウェアによって図6に示されている。図6は、60〜80nmの様々なチャネル長のMOSFETを含むインバータ回路試験構造体での動作周波数対Vddのグラフを示す。「GPLUS」という名称は、対応するインバータ回路試験構造体が特定のメーカから入手可能な新規のMOSFET設計により構成されていることを示し、「Ip−Ivt」という名称は、対応するインバータ回路試験構造体が低スレショルド電圧デバイスを含むことを示す。それぞれ異なるインバータ回路試験構造体の動作周波数の値は、どの所与のVddにおいても互いに異なるが、動作周波数対供給電圧の傾斜角は、すべての試験構造体でおおむね同じである。より具体的には、各試験構造体において、Vddを約1.4Vから約0.85Vまで低減させた場合、動作周波数は約2分の1に低下する。
P=K×C×Vdd×f+Ileak×Vdd
ここでKはスイッチング確率、fは動作周波数、Ileakはスレショルドより下での漏洩電流である。Ileakはまた、それ自体がVddの関数になる。図7は、図6に示されたのと同じインバータ回路試験構造体でのIleakをVddの関数として示す。ここでも、各曲線の傾斜角は各試験構造体でほぼ同じであり、供給電圧が1.4Vから0.85Vまで低減されるにつれ、Ileakが単調に低下する。このため、動消費電力(すなわち、インバータ回路試験構造体のMOSFETが活動的にスイッチングされている間の消費電力)も待機消費電力(すなわち、MOSFETが活動的にスイッチングされていない間の消費電力)もまた、インバータ回路試験構造体においてVddが低減されるにつれ実質的に減る。実際、ここで測定されているVddの範囲の全体にわたって、試験構造体における動消費電力は約34%低減され、待機漏洩消費電力は約49%低減される。
Claims (10)
- データ記憶ドライブであって、
記憶ディスクと、
複数のデータ転送速度で前記記憶ディスクからデータを読み出し、かつ前記記憶ディスクにデータを書き込むように動作する読出し/書込みヘッドと、
前記読出し/書込みヘッドと信号通信する信号処理回路とを含み、前記信号処理回路が、前記読出し/書込みヘッドの前記データ転送速度のうちの現在の速度の関数として前記信号処理回路への供給電圧を動的に変化させる可変電圧源によって少なくとも部分的に電力供給される、データ記憶ドライブ。 - 前記信号処理回路が、現在のデータ転送速度とほぼ等しい周波数で動作する、請求項1に記載のデータ記憶ドライブ。
- 前記データ記憶ドライブが動作状態であるときに基準周波数で動作するように適合された発振器回路をさらに含み、デジタル信号処理回路への前記供給電圧がさらに前記発振器回路の前記基準周波数の関数である、請求項1に記載のデータ記憶ドライブ。
- 前記デジタル信号処理回路への前記供給電圧が1つまたは複数のルックアップテーブルをアドレス指定することによって少なくとも部分的に決定される、請求項1に記載のデータ記憶ドライブ。
- 前記記憶ディスクが複数のゾーンに分割され、前記1つまたは複数のルックアップテーブルのうちの少なくとも1つが、ある供給電圧を前記複数のゾーンの各ゾーンと関係付ける、請求項4に記載のデータ記憶ドライブ。
- 前記複数のゾーンのそれぞれが、前記記憶ディスクの表面でそれぞれの環状領域を画定する、請求項5に記載のデータ記憶ドライブ。
- ある供給電圧を前記複数のゾーンの各ゾーンと関係付ける前記1つまたは複数のルックアップテーブルのうちの少なくとも1つで、1つまたは複数の項目が、少なくとも一部には前記信号処理回路をモデル化することによって決定される、請求項5に記載のデータ記憶ドライブ。
- 前記可変電圧源から前記信号処理回路に与えられる前記供給電圧を少なくとも部分的に制御するマイクロプロセッサをさらに含む、請求項1に記載のデータ記憶ドライブ。
- データ記憶ドライブを含むデータ処理システムであって、前記データ記憶ドライブが、
記憶ディスクと、
複数のデータ転送速度で前記記憶ディスクからデータを読み出し、かつ前記記憶ディスクにデータを書き込むように動作する読出し/書込みヘッドと、
前記読出し/書込みヘッドと信号通信する信号処理回路とを含み、前記信号処理回路が、前記読出し/書込みヘッドの前記データ転送速度のうちの現在の速度の関数として前記信号処理回路への供給電圧を動的に変化させる可変電圧源によって少なくとも部分的に電力供給される、データ処理システム。 - データ記憶ドライブを動作させる方法であって、
前記データ記憶ドライブの記憶ディスクからデータを読み出し、かつ前記記憶ディスクにデータを書き込むように動作する読出し/書込みヘッドの現在のデータ転送速度を決定するステップと、
前記データ記憶ドライブの信号処理回路に加えられる可変供給電圧を、前記読出し/書込みヘッドの前記決定された現在のデータ転送速度の関数として調整するステップとを含む、方法。
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