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數(shù)智創(chuàng)新變革未來(lái)低功耗體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低功耗設(shè)計(jì)概述功耗來(lái)源與優(yōu)化低功耗處理器設(shè)計(jì)低功耗存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)低功耗通信接口設(shè)計(jì)電源管理與優(yōu)化技術(shù)低功耗軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)與展望ContentsPage目錄頁(yè)低功耗設(shè)計(jì)概述低功耗體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低功耗設(shè)計(jì)概述低功耗設(shè)計(jì)的定義和重要性1.低功耗設(shè)計(jì)是指通過優(yōu)化硬件和軟件設(shè)計(jì),降低系統(tǒng)功耗以提高能效的設(shè)計(jì)方法。2.隨著移動(dòng)設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備等低功耗設(shè)備的普及,低功耗設(shè)計(jì)成為了一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。3.低功耗設(shè)計(jì)可以提高設(shè)備續(xù)航時(shí)間,減少能量消耗,降低設(shè)備發(fā)熱量,提高設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性。低功耗設(shè)計(jì)的基本原理1.功率是電流和電壓的乘積,因此降低功耗可以從降低電流或電壓入手。2.通過優(yōu)化硬件設(shè)計(jì),降低電路中的功耗,例如采用低功耗器件、優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)等。3.通過優(yōu)化軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)智能化功耗管理,例如采用動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整、關(guān)閉未使用模塊等。低功耗設(shè)計(jì)概述低功耗設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)1.電源管理技術(shù):包括動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整、電源門控技術(shù)等,可有效降低功耗。2.時(shí)鐘管理技術(shù):通過優(yōu)化時(shí)鐘頻率和時(shí)鐘門控,減少不必要的功耗。3.傳感器管理技術(shù):對(duì)傳感器進(jìn)行智能化管理,減少功耗和提高傳感器精度。低功耗設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)與未來(lái)發(fā)展1.隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,低功耗設(shè)計(jì)將面臨更為復(fù)雜的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。2.人工智能、5G等技術(shù)的快速發(fā)展,將對(duì)低功耗設(shè)計(jì)提出更高的要求。3.未來(lái),低功耗設(shè)計(jì)將更加注重系統(tǒng)級(jí)別的優(yōu)化,需要結(jié)合多個(gè)技術(shù)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化。以上內(nèi)容僅供參考,如需獲取更多信息,建議您查閱相關(guān)文獻(xiàn)或咨詢專業(yè)人士。功耗來(lái)源與優(yōu)化低功耗體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功耗來(lái)源與優(yōu)化功耗來(lái)源分析1.系統(tǒng)功耗的主要來(lái)源包括處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)、通信模塊和電源管理模塊等。其中,處理器是主要的功耗消耗者,其功耗主要來(lái)自于動(dòng)態(tài)功耗和漏電功耗。2.動(dòng)態(tài)功耗與電路的活動(dòng)狀態(tài)相關(guān),隨著工作頻率和電壓的增加而增加。漏電功耗則主要取決于制造工藝和溫度等因素。3.通過細(xì)化分析各模塊的功耗來(lái)源,可以為優(yōu)化功耗提供針對(duì)性的解決方案。處理器功耗優(yōu)化1.采用動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整(DVFS)技術(shù),根據(jù)任務(wù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器的電壓和頻率,以降低功耗。2.利用多核技術(shù),將任務(wù)分配到多個(gè)核心上并行處理,提高處理效率,從而降低單個(gè)核心的功耗。3.采用先進(jìn)的制造工藝和電路設(shè)計(jì),降低漏電功耗。功耗來(lái)源與優(yōu)化內(nèi)存功耗優(yōu)化1.采用低功耗內(nèi)存技術(shù),如LPDDR等,降低內(nèi)存的功耗。2.通過優(yōu)化內(nèi)存訪問模式,減少不必要的內(nèi)存訪問,降低功耗。存儲(chǔ)功耗優(yōu)化1.采用閃存等低功耗存儲(chǔ)技術(shù),降低存儲(chǔ)的功耗。2.通過壓縮和加密等技術(shù),減少存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量,降低存儲(chǔ)的功耗。功耗來(lái)源與優(yōu)化通信模塊功耗優(yōu)化1.采用低功耗通信協(xié)議,如藍(lán)牙低功耗(BLE)等,降低通信模塊的功耗。2.優(yōu)化通信模塊的工作模式,如采用休眠-喚醒模式等,降低功耗。電源管理模塊優(yōu)化1.采用高效的電源管理芯片和電路,提高電源轉(zhuǎn)換效率,降低功耗。2.通過軟件優(yōu)化電源管理策略,根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整電源狀態(tài),降低功耗。低功耗處理器設(shè)計(jì)低功耗體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低功耗處理器設(shè)計(jì)低功耗處理器架構(gòu)設(shè)計(jì)1.微架構(gòu)優(yōu)化:通過優(yōu)化指令集、調(diào)度策略和功耗管理單元,降低處理器功耗。2.動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整:根據(jù)任務(wù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器電壓和頻率,實(shí)現(xiàn)功耗與性能的平衡。3.多核協(xié)同:利用多核技術(shù),合理分配任務(wù),提高處理器能效。隨著移動(dòng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普及,低功耗處理器設(shè)計(jì)成為了一個(gè)重要的研究方向。通過微架構(gòu)優(yōu)化,可以更有效地利用硬件資源,減少不必要的功耗浪費(fèi)。動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整技術(shù)則可以根據(jù)任務(wù)需求實(shí)時(shí)調(diào)整處理器工作狀態(tài),以實(shí)現(xiàn)最佳的能效比。同時(shí),多核協(xié)同技術(shù)可以使得多個(gè)處理核心協(xié)同工作,合理分配任務(wù),進(jìn)一步提高處理器的能效。低功耗處理器電路設(shè)計(jì)1.低功耗標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù):使用優(yōu)化后的低功耗標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù),降低電路功耗。2.門級(jí)功耗優(yōu)化:通過門級(jí)電路優(yōu)化,減少漏電和動(dòng)態(tài)功耗。3.電源管理:優(yōu)化電源管理電路,提高電源利用效率。在處理器電路設(shè)計(jì)中,使用低功耗標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)可以有效降低電路的功耗。同時(shí),門級(jí)電路優(yōu)化技術(shù)也可以進(jìn)一步優(yōu)化功耗,減少漏電和動(dòng)態(tài)功耗。電源管理電路的優(yōu)化則可以提高電源的利用效率,進(jìn)一步減少功耗浪費(fèi)。這些技術(shù)都是低功耗處理器電路設(shè)計(jì)的。低功耗處理器設(shè)計(jì)低功耗內(nèi)存系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.內(nèi)存訪問優(yōu)化:通過優(yōu)化內(nèi)存訪問策略,減少不必要的內(nèi)存訪問,降低功耗。2.緩存管理:加強(qiáng)緩存管理,提高緩存命中率,減少內(nèi)存訪問功耗。3.休眠機(jī)制:引入休眠機(jī)制,將未使用的內(nèi)存區(qū)域置于休眠狀態(tài),進(jìn)一步降低功耗。在內(nèi)存系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,優(yōu)化內(nèi)存訪問策略可以減少不必要的內(nèi)存訪問,從而降低功耗。同時(shí),加強(qiáng)緩存管理可以提高緩存命中率,進(jìn)一步減少內(nèi)存訪問的功耗。引入休眠機(jī)制則可以將未使用的內(nèi)存區(qū)域置于休眠狀態(tài),進(jìn)一步降低功耗。這些技術(shù)都是低功耗內(nèi)存系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。以上內(nèi)容僅供參考,如果需要更多信息,建議查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料或咨詢專業(yè)人士。低功耗存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)低功耗體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低功耗存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)低功耗存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述1.隨著移動(dòng)設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計(jì)算的快速發(fā)展,低功耗存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為重要研究方向。2.低功耗存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)旨在減少能源消耗,同時(shí)保持高性能和數(shù)據(jù)可靠性。3.本章節(jié)將介紹低功耗存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)和最新進(jìn)展。低功耗存儲(chǔ)技術(shù)1.存儲(chǔ)介質(zhì)選擇:采用低功耗存儲(chǔ)介質(zhì),如相變內(nèi)存、阻變內(nèi)存等。2.存儲(chǔ)架構(gòu)優(yōu)化:采用立體堆疊、存算一體等架構(gòu),降低功耗并提高存儲(chǔ)密度。3.存儲(chǔ)訪問優(yōu)化:通過數(shù)據(jù)壓縮、預(yù)取等技術(shù),減少不必要的存儲(chǔ)訪問和能源消耗。低功耗存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)電源管理技術(shù)1.動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整:根據(jù)工作負(fù)載,動(dòng)態(tài)調(diào)整供電電壓,以降低功耗。2.時(shí)鐘門控技術(shù):通過控制時(shí)鐘信號(hào),關(guān)閉閑置模塊,減少功耗。3.電源關(guān)斷技術(shù):在空閑時(shí)段,關(guān)閉部分電源,進(jìn)一步降低功耗。散熱技術(shù)1.采用高效散熱材料,提高散熱性能。2.設(shè)計(jì)合理的散熱結(jié)構(gòu),降低熱阻,提高散熱效率。3.結(jié)合熱力學(xué)原理,優(yōu)化系統(tǒng)布局,降低功耗和溫度。低功耗存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠性保障技術(shù)1.采用糾錯(cuò)編碼、冗余存儲(chǔ)等技術(shù),提高數(shù)據(jù)可靠性。2.設(shè)計(jì)可靠的電源管理模塊,防止因電源波動(dòng)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)損失。3.通過定期檢測(cè)和維修,確保系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。前沿趨勢(shì)與挑戰(zhàn)1.新興存儲(chǔ)技術(shù):隨著新型存儲(chǔ)介質(zhì)和技術(shù)的出現(xiàn),低功耗存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)將面臨更多選擇和挑戰(zhàn)。2.人工智能融合:人工智能與低功耗存儲(chǔ)技術(shù)的結(jié)合,將為存儲(chǔ)系統(tǒng)帶來(lái)智能化、自適應(yīng)等特性。3.綠色計(jì)算:隨著環(huán)保意識(shí)的提高,綠色計(jì)算成為未來(lái)發(fā)展方向,低功耗存儲(chǔ)系統(tǒng)將發(fā)揮更重要作用。低功耗通信接口設(shè)計(jì)低功耗體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低功耗通信接口設(shè)計(jì)1.功率管理:通信接口的設(shè)計(jì)首要考慮功率管理,確保在滿足通信質(zhì)量的同時(shí),降低功耗。具體來(lái)說(shuō),需要考慮如何在空閑和工作時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整功率。2.協(xié)議優(yōu)化:針對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化,減少不必要的通信開銷,從而降低功耗。例如,采用更高效的數(shù)據(jù)壓縮和傳輸機(jī)制。3.硬件優(yōu)化:通過硬件設(shè)計(jì)和優(yōu)化,降低通信接口的功耗。例如,采用低功耗的硬件組件和電路設(shè)計(jì)。低功耗通信接口設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)1.性能和功耗的平衡:在設(shè)計(jì)低功耗通信接口時(shí),需要在性能和功耗之間找到一個(gè)平衡點(diǎn),確保既能滿足通信需求,又能實(shí)現(xiàn)低功耗。2.兼容性:低功耗通信接口需要與其他設(shè)備和系統(tǒng)兼容,這需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮不同的通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。3.成本和可制造性:在設(shè)計(jì)低功耗通信接口時(shí),需要考慮成本和可制造性,確保能夠在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。低功耗通信接口設(shè)計(jì)的原理低功耗通信接口設(shè)計(jì)低功耗通信接口設(shè)計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)景1.物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備:物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,低功耗通信接口設(shè)計(jì)能夠延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。2.移動(dòng)設(shè)備:移動(dòng)設(shè)備對(duì)功耗要求較高,低功耗通信接口設(shè)計(jì)能夠提高設(shè)備的續(xù)航能力。3.穿戴設(shè)備:穿戴設(shè)備需要長(zhǎng)時(shí)間佩戴,低功耗通信接口設(shè)計(jì)能夠提高設(shè)備的舒適度和使用體驗(yàn)。低功耗通信接口設(shè)計(jì)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1.更高效的協(xié)議:隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)更高效的通信協(xié)議,進(jìn)一步降低功耗。2.AI優(yōu)化:人工智能技術(shù)的應(yīng)用可能會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化低功耗通信接口的設(shè)計(jì)。3.可持續(xù)發(fā)展:隨著社會(huì)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的需求不斷增加,低功耗通信接口的設(shè)計(jì)將更加受到重視。電源管理與優(yōu)化技術(shù)低功耗體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電源管理與優(yōu)化技術(shù)1.電源管理架構(gòu)的主要目標(biāo)是提高能源利用效率,減少能耗。通過合理的管理和分配系統(tǒng)資源,優(yōu)化硬件和軟件的運(yùn)行方式,實(shí)現(xiàn)功耗的最小化。2.電源管理優(yōu)化技術(shù)包括動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整、頻率調(diào)整、電源關(guān)閉等技術(shù),這些技術(shù)可以智能地管理電源,根據(jù)設(shè)備的工作負(fù)載和狀態(tài)來(lái)調(diào)整電源供應(yīng),提高能源利用效率。硬件級(jí)別的電源管理優(yōu)化1.硬件級(jí)別的電源管理優(yōu)化主要通過采用低功耗硬件設(shè)計(jì),如采用低功耗處理器、內(nèi)存等,來(lái)降低設(shè)備的功耗。2.另外,還可以通過采用先進(jìn)的制程技術(shù)、優(yōu)化電路設(shè)計(jì)等方式來(lái)降低硬件的功耗,提高設(shè)備的能效比。電源管理架構(gòu)與優(yōu)化技術(shù)電源管理與優(yōu)化技術(shù)1.操作系統(tǒng)級(jí)別的電源管理優(yōu)化主要通過智能調(diào)度系統(tǒng)資源,合理管理硬件設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),來(lái)降低系統(tǒng)的功耗。2.通過采用先進(jìn)的電源管理算法和策略,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)功耗的精細(xì)管理,提高系統(tǒng)的能源利用效率。應(yīng)用程序級(jí)別的電源管理優(yōu)化1.應(yīng)用程序級(jí)別的電源管理優(yōu)化主要通過優(yōu)化應(yīng)用程序的運(yùn)行方式,減少不必要的資源消耗,來(lái)降低應(yīng)用程序的功耗。2.通過采用節(jié)能編程技術(shù),優(yōu)化應(yīng)用程序的代碼和運(yùn)行邏輯,可以提高應(yīng)用程序的能源利用效率,減少設(shè)備的功耗。操作系統(tǒng)級(jí)別的電源管理優(yōu)化電源管理與優(yōu)化技術(shù)云計(jì)算與電源管理優(yōu)化1.云計(jì)算技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模計(jì)算資源的共享和動(dòng)態(tài)分配,通過虛擬化技術(shù)來(lái)提高計(jì)算資源的利用效率。2.通過采用云計(jì)算技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算資源的智能調(diào)度和管理,進(jìn)一步優(yōu)化電源管理,提高能源利用效率。未來(lái)電源管理優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展,未來(lái)電源管理優(yōu)化技術(shù)將與這些前沿技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)更加智能化的電源管理。2.同時(shí),隨著社會(huì)對(duì)能源利用效率的要求不斷提高,未來(lái)電源管理優(yōu)化技術(shù)將更加注重綠色、環(huán)保、可持續(xù)的發(fā)展,推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。低功耗軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)低功耗體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低功耗軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)代碼優(yōu)化1.減少不必要的計(jì)算:通過算法優(yōu)化和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇,減少計(jì)算次數(shù)和復(fù)雜度,從而降低功耗。2.利用硬件特性:利用處理器的低功耗模式,合理地調(diào)度任務(wù),減少能耗。3.代碼壓縮:通過壓縮和精簡(jiǎn)代碼,減少存儲(chǔ)空間和執(zhí)行時(shí)間,進(jìn)而降低功耗。隨著計(jì)算設(shè)備的普及和性能的提升,功耗問題愈發(fā)突出。在軟件層面,代碼優(yōu)化是降低功耗的有效手段之一。通過減少不必要的計(jì)算,利用硬件特性,以及代碼壓縮等方式,可以在保持性能的同時(shí),顯著降低功耗。這些優(yōu)化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)得到了廣泛驗(yàn)證,并取得了顯著的效果。任務(wù)調(diào)度1.動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整:根據(jù)任務(wù)需求,動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器電壓和頻率,實(shí)現(xiàn)功耗和性能的平衡。2.任務(wù)合并與分配:合并小任務(wù),合理分配大任務(wù),減少上下文切換和調(diào)度開銷,降低功耗。3.預(yù)測(cè)與調(diào)度:通過預(yù)測(cè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間和資源需求,提前進(jìn)行調(diào)度決策,提高能效。任務(wù)調(diào)度是操作系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能,對(duì)于低功耗設(shè)計(jì)尤為重要。通過動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整,任務(wù)合并與分配,以及預(yù)測(cè)與調(diào)度等技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)在滿足性能需求的同時(shí),盡可能地降低功耗。這些技術(shù)在移動(dòng)設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。低功耗軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)并發(fā)與并行處理1.利用多線程:通過將任務(wù)分解為多個(gè)線程,并行處理,提高處理速度,降低功耗。2.利用硬件并行性:利用GPU和SIMD等硬件并行技術(shù),加速計(jì)算密集型任務(wù),提高能效。3.負(fù)載均衡:合理分配計(jì)算任務(wù),避免資源爭(zhēng)用和空閑,降低整體功耗。并發(fā)與并行處理是現(xiàn)代計(jì)算設(shè)備中常用的技術(shù),可以提高處理速度和效率,進(jìn)而降低功耗。通過利用多線程、硬件并行性和負(fù)載均衡等技術(shù),可以在保持高性能的同時(shí),有效地降低功耗。這些技術(shù)在科學(xué)計(jì)算、圖像處理和視頻處理等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。內(nèi)存管理1.數(shù)據(jù)壓縮:通過壓縮數(shù)據(jù),減少內(nèi)存占用和傳輸開銷,降低功耗。2.數(shù)據(jù)預(yù)取與緩存:預(yù)取所需數(shù)據(jù),合理利用緩存,減少內(nèi)存訪問次數(shù),降低功耗。3.內(nèi)存分配與優(yōu)化:合理分配內(nèi)存空間,避免內(nèi)存碎片和浪費(fèi),提高內(nèi)存利用率,降低功耗。內(nèi)存管理是操作系統(tǒng)中的核心功能之一,對(duì)于低功耗設(shè)計(jì)具有重要意義。通過數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)預(yù)取與緩存、內(nèi)存分配與優(yōu)化等技術(shù),可以減少內(nèi)存訪問次數(shù)和傳輸開銷,從而降低功耗。這些優(yōu)化技術(shù)在移動(dòng)設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。低功耗軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)電源管理1.睡眠與喚醒機(jī)制:根據(jù)設(shè)備使用情況,合理地進(jìn)入睡眠狀態(tài)和喚醒,降低功耗。2.電源狀態(tài)管理:根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景,動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)備電源狀態(tài),實(shí)現(xiàn)功耗和性能的平衡。3.能源收集與利用:利用環(huán)境能源,如太陽(yáng)能、動(dòng)能等,為設(shè)備供電,降低對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴。電源管理是低功耗體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。通過睡眠與喚醒機(jī)制、電源狀態(tài)管理和能源收集與利用等技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備在保持可用性的同時(shí),盡可能地降低功耗。這些技術(shù)在移動(dòng)設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化1.模塊化設(shè)計(jì):將系統(tǒng)劃分為多個(gè)模塊,獨(dú)立運(yùn)行和管理,降低整體功耗。2.硬件加
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