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[導(dǎo)讀]為了達(dá)到先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)(90nm及以下節(jié)點(diǎn))中的功耗目標(biāo),設(shè)計(jì)工程師常常采用斷電(PSO)和多電源電壓(MSV)架構(gòu)等先進(jìn)的省電技術(shù)。但是只有在設(shè)計(jì)周期的架構(gòu)階段考慮這些技術(shù)時(shí),才能得以實(shí)現(xiàn)。因此,在設(shè)計(jì)項(xiàng)目的早期進(jìn)行

為了達(dá)到先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)(90nm及以下節(jié)點(diǎn))中的功耗目標(biāo),設(shè)計(jì)工程師常常采用斷電(PSO)和多電源電壓(MSV)架構(gòu)等先進(jìn)的省電技術(shù)。但是只有在設(shè)計(jì)周期的架構(gòu)階段考慮這些技術(shù)時(shí),才能得以實(shí)現(xiàn)。因此,在設(shè)計(jì)項(xiàng)目的早期進(jìn)行功率評(píng)估至關(guān)重要。

 在設(shè)計(jì)早期進(jìn)行有效的功率評(píng)估

以下是針對(duì)在項(xiàng)目早期進(jìn)行功率評(píng)估時(shí)的五條建議(以最少的工作量確保合理的精確性):

1.確定你的設(shè)計(jì)中耗費(fèi)功率的元器件

在項(xiàng)目早期,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)對(duì)耗費(fèi)功率的元器件進(jìn)行劃分。這種評(píng)估非常簡(jiǎn)單,甚至可以在完成RTL之前采用電子數(shù)據(jù)表進(jìn)行。這里的關(guān)鍵在于了解哪些元器件是規(guī)格固定的,哪些元器件受那些省電技巧的影響。例如,I/O功率是規(guī)格固定的。存儲(chǔ)器功率也可能由規(guī)格固定,但是閑置時(shí)可以斷電。如果大部分功率由時(shí)鐘消耗,那么設(shè)計(jì)工程師應(yīng)著重針對(duì)時(shí)鐘門(mén)控進(jìn)行省電技巧的部署。

此外,評(píng)估每個(gè)元器件的泄漏功率與動(dòng)態(tài)功率比也非常重要,這樣設(shè)計(jì)工程師能夠選擇利用合適的省電技巧。MSV和時(shí)鐘門(mén)控在降低動(dòng)態(tài)功率方面非常有效,PSO則用來(lái)降低泄漏功率。

如果RTL可用,設(shè)計(jì)工程師甚至可以在將設(shè)計(jì)綜合到技術(shù)門(mén)之前進(jìn)行RTL功率分析。這種分析的精確度比不上門(mén)級(jí)分析,但是它會(huì)讓設(shè)計(jì)工程師迅速了解采用一種給定技巧所能實(shí)現(xiàn)的潛在節(jié)電量。例如,如果X區(qū)塊可在65%的時(shí)間內(nèi)處于斷電狀態(tài),或者如果Y區(qū)塊工作于0.8V(而不是1V)時(shí),能夠節(jié)省多少功率?

如果功率分析引擎與綜合引擎集成在一起,設(shè)計(jì)工程師還可以確定設(shè)計(jì)定時(shí)上降低的電壓的影響。基于RTL的分析的快速轉(zhuǎn)變?cè)试S設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在流程早期找到最適宜的電源架構(gòu)。

2.采用精確的開(kāi)關(guān)行為數(shù)據(jù);

精確的數(shù)據(jù)對(duì)于精確的功率分析非常關(guān)鍵。要獲得精確的功率分析,需要仿真對(duì)實(shí)際系統(tǒng)因素進(jìn)行精確建模的測(cè)試案例。但是,在許多設(shè)計(jì)流程中,這種仿真直到設(shè)計(jì)周期的后期才可用。

為了確保精確的功率評(píng)估,需要采用在設(shè)計(jì)流程的任何給定點(diǎn)獲得的最精確數(shù)據(jù),并且需要隨著不斷提供的新數(shù)據(jù)對(duì)評(píng)估進(jìn)行修改?;蛟S設(shè)計(jì)工程師可以從系統(tǒng)級(jí)行為仿真中抽取數(shù)據(jù)或者采用仿真加速硬件來(lái)在項(xiàng)目早期獲取有用數(shù)據(jù)。

如果仿真無(wú)法提供開(kāi)關(guān)行為數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)工程師應(yīng)對(duì)芯片的主要輸入端的開(kāi)關(guān)行為進(jìn)行評(píng)估,并將該評(píng)估應(yīng)用到功率分析工具中。大多數(shù)功率分析工具都能夠?qū)㈤_(kāi)關(guān)行為數(shù)據(jù)貫穿組合邏輯和順序邏輯。這是另一個(gè)相當(dāng)出色但通常被忽視的依賴于工具的缺省值的備選方案。

3.生成開(kāi)關(guān)行為時(shí)考慮仿真模式;

當(dāng)生成開(kāi)關(guān)行為時(shí),仿真模式是一個(gè)要考慮的重要因素。許多設(shè)計(jì)工程師都認(rèn)為,門(mén)級(jí)仿真產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)行為將始終比RTL仿真產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)行為獲得的功率評(píng)估更精確。這種觀點(diǎn)并不正確。零延遲門(mén)級(jí)仿真將不考慮組合邏輯中發(fā)生的任何普通小故障,因此將始終產(chǎn)生樂(lè)觀的功率計(jì)算。如果設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持采用門(mén)級(jí)仿真進(jìn)行功率分析,可采用基于SDF延遲的門(mén)級(jí)仿真。

4.采用精確的線路模型;

精確的線路建模是早期功率評(píng)估的基礎(chǔ)。每個(gè)設(shè)計(jì)工程師都了解當(dāng)時(shí)序收斂時(shí)線負(fù)載模型的不精確情況。但是許多設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)仍然采用“零”線負(fù)載模型進(jìn)行綜合。這將導(dǎo)致產(chǎn)生不精確的功率評(píng)估。采用合理的線負(fù)載模型,最好采用目前的綜合工具中提供的其中一種“基于物理”的線建模技術(shù)。

5.采用表示最壞情況功率的庫(kù)。

綜合通常采用最壞情況時(shí)序庫(kù)進(jìn)行,但是這些庫(kù)并不表示最壞情況功率。動(dòng)態(tài)功率通常在快速條件下(高壓、快過(guò)程、低溫)最高,這可以用“最好情況”時(shí)序庫(kù)表示。但是泄漏功率一般隨溫度增加而提高。在90nm及以下節(jié)點(diǎn),泄漏功率相當(dāng)大,最好從你的供應(yīng)商處獲取表示最壞情況動(dòng)態(tài)和泄漏功率的特殊庫(kù)。

設(shè)計(jì)工程師必須在項(xiàng)目早期開(kāi)始評(píng)估功耗。在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中精確地評(píng)估功率將需要設(shè)計(jì)工程師做大量工作,而本文概述的技巧將有助于設(shè)計(jì)工程師高效而精確地達(dá)到他們的目標(biāo)。

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