低功耗設計技術(下)

2021-10-08 21:44:47 字數 1184 閱讀 4642

毛刺glitch:由組合電路中的訊號抖動導致

減少毛刺的方法:1 在合適的位置加上buffer(通過eda工具實現)。 2 加入觸發器同步

減少電晶體的數量就可以減少開關次數:表示式化簡,複合門,傳輸門

要考慮的功耗:平均功耗,最大功耗,待機功耗,關斷模式下的功耗,記憶體維持功耗,睡眠模式功耗

器件/電路設計級別的低功耗技術:1 電晶體尺寸最優化。 2 減小結電容。 3 插入buffer。4 改變vth。5 多電壓

架構/邏輯設計級別的低功耗技術:1 低頻下的高效能。2 hardwire acc. 。3 指令集體系結構。4 門控時鐘。5 記憶體訪問縮減。6 片上記憶體。7  睡眠模式。8 供電電壓動態控制。9 時鐘停止,電源切斷的隔離。

邏輯最小化:二分決定樹,bdd,化簡(我還就想問一句了,這個東西哪有卡諾圖畫圈好用啊?)

p,power,功耗

d,delay,延遲

pdp:p和d的乘積,電力延遲積

pdp∝cv2

pdp在乙個電路中基本不變,也就是說p和d是反比關係

edp(e,energy,能量)

edp = pdp * t ,edp越小越好

mw/mips(在另一門課裡面叫energy effeciency)

eda工具分析功耗:動態**分析,基於概率的靜態分析

動態**分析:synopsys公司的primepower,需要power的庫檔案,門級網表,測試輸入資料

基於概率的靜態分析:基於門級的分析,假設輸入隨機,計算輸出發生變化的概率

邏輯綜合階段的低功耗分析

在邏輯綜合階段,v和f無法改變,只能改變c和α

兩級邏輯最小化,狀態分配(像最小漢明距離),路徑平衡(為減少毛刺),技術分解(例子,把4nand分解,考慮最小的最大延遲,平衡樹),技術製圖(引**換,改門尺寸,插入緩衝)

引**換:因為引腳的電容不同,所以要把低活躍的網路分配給大電容引腳,把高活躍的網路分配給小電容引腳

改門尺寸:非關鍵路徑的門用小尺寸,但要滿足時序約束

插入緩衝:大面積的電路有較大的電容,中間要加buffer(回憶反相器鏈)

時鐘樹,門控時鐘要和暫存器很近,電路分割和緩衝插入

clock root gating(root gating):節省時鐘樹本身的功耗,當所有此分支上的時鐘都無效時,關閉此時鍾樹分支。

對於相同的時鐘網路:對稱放置,減少時鐘偏斜(h形 √ , l形 ×)

低功耗FPGA設計技術

對設計中給定的驅動器,動態功耗由下式計算 p cl vdd2 f cl是電容負載,vdd是電源電壓,f是開關頻率。總功耗是每個驅動器功耗之總和。在vdd固定的情況下,降低內部功耗就要降低平均邏輯開關頻率,減少每個時鐘沿處的邏輯開關總數 減少連線網路,特別是高頻訊號連線網路中的電容值。對低功率設計,需...

低功耗設計技術(上)

低功耗設計的原因 發熱,輻射,電池容量,環境,電遷移在高電流下導致的金屬短路斷路問題,熱載流子效應,ir drop,雜訊幅度 積體電路設計流程及對應的低功耗技術 系統 架構設計 軟硬體分離,架構的比較與選定,並行或流水線設計,單元模組的選定 rtl設計 門控時鐘,運算元隔離,記憶體分割 綜合 低功耗...

低功耗設計

在數字系統中功耗主要包括動態功耗和靜態功耗。cmos的動態功耗 是訊號在0和1變化之間,電容充放電所消耗的功耗。我們知道,不僅僅cmos器件有寄生電容,導線間也有電容。將電容c充電到電壓vdd所需要的能量cvdd 2。降低動態功耗技術 1 動態電壓調節 2 動態處理溫度補償 3 門控時鐘和可變頻率時...