میکروکنترلرهای سبک‌تر

. این موضوع به‌ویژه درباره ریزکنترل‌کننده‌های (میکروکنترلرهای) کم‌مصرفی که در ابزارهایی نظیر ابزارهای پوشیدنی و حسگرهای اینترنت اشیا به کار می‌روند مشاهده می‌شود. پردازنده‌های به کار گرفته شده در چنین کاربردهایی، اغلب یک برنامه‌ نسبتاً ساده‌ را اجرا می‌کنند و نه بیشتر (حتی سیستم ‌عامل هم ندارند) و این بدان معنا است که بخش بزرگی از مدارهای پیاده شده روی چنین تراشه‌هایی هرگز حتی یک بیت داده را هم نخواهد دید!

شکل2 - نمایشی از گیت‌های استفاده نشده میکروکنترلر OpenMSP430 حین اجرای دو برنامه (تصویر سمت چپ و سمت راست). نقاط خاکستری گیت‌هایی هستند که توسط هیچ‌یک از این دو برنامه استفاده نشده‌اند و نقاط قرمز هم گیت‌هایی هستند که از هر دو برنامه‌ استفاده نکرده‌اند.

کومار، جان سارتري استادیار دانشگاه مینه‌سوتا (دانشجوی سابق کومار) و دانشجویانشان تصمیم گرفتند راهکاری برای کاهش این فضای پردازشی هدر رفته بیابند. آن‌ها سعی کردند با بررسی طراحی یک ریزکنترل‌کننده چندمنظوره مشخص کنند کدام گروه از گیت‌های منطقی آن هرگز توسط برنامه‌ درگیر نمی‌شوند و آن بخش اضافی را از طراحی حذف کنند. نتیجه این کار چیزی است که کومار آن را bespoke processor می‌نامد، نسخه‌ای که از نظر فیزیکی کوچک‌تر و ساده‌تر از ریزکنترل‌کننده اصلی بوده و فقط نرم‌افزاری که نیاز است را اجرا می‌کند. آن‌ها با حذف بخش‌های زائد یک میکروکنترلر OpenMSP430 موفق شدند تبدیل فوریه سریع (FFT)، خودهم‌بستگی (Autocorrelation) و Interpolation Filtering را با حدود نیمی از گیت‌های منطقی میکروکنترلر اصلی اجرا کنند. در واقع، برنامه‌هایی که آن‌ها بررسی کردند، درنهایت به 60 درصد گیت‌های میکروکنترلر نیاز داشتند. به‌ طور متوسط تراشه نهایی 62 درصد کوچک‌تر شده بود و 50 درصد توان کمتری مصرف می‌کرد. با در نظر گرفتن این واقعیت که سیگنال‌ها در این حالت، مسافت‌های کوتاه‌تری را طی می‌کردند و زمان کمتری صرف می‌شد، صرفه‌جویی در مصرف توان به 65 درصد می‌رسید. به‌عقیده سارتري این شگفت‌انگیز است: «اغلب افراد گمان می‌کنند که در این پردازنده‌های کوچک و ساده، همیشه همه سخت‌افزار پردازنده به کار گرفته می‌شود، اما حقیقت این است که برای اجرای یک برنامه، می‌توان بخش زیادی از پردازنده را که بی‌استفاده است، به طور کامل حذف کرد و برنامه بدون مشکل همچنان اجرا شود.» با توجه به نتایج این تحقیق شاید این پرسش به ذهن برسد که چرا برای استفاده خود، یک پردازنده ASIC (مدارهای مجتمع با کاربرد خاص) سفارش ندهیم؟ پاسخ یک کلمه است: هزینه. استفاده از تراشه‌های ASIC زمانی مقرون به صرفه خواهد بود که در مقیاس بالا سفارش داده شوند