本文關鍵詞：支持動態(tài)變頻的片上系統(tǒng)的時鐘控制單元

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【摘要】：隨著半導體行業(yè)的飛速發(fā)展,集成電路的制造和工藝的進步,片上系統(tǒng)(SoC)的規(guī)模越來越大的同時功能越來越復雜,體積也越來越小,但與此同時,對于性能和功耗的要求也大幅提高,尤其是日漸普及的移動電子設備,它們對性能和續(xù)航的依賴越來越大。所以,如何在降低功耗的同時保持相應的性能是當今SoC設計中最受人們關注的問題之一。針對SoC的功耗優(yōu)化,可以分別從系統(tǒng)級,軟件級,架構級,行為級,寄存器傳輸級,門級和晶體管級等層次進行,在不同的層次有著不同的優(yōu)化參數(shù),實際上從系統(tǒng)級去考慮功耗的問題,對SoC的功耗優(yōu)化幅度最大,優(yōu)化效果也越明顯。就時鐘同步電路而言,動態(tài)功耗是SoC系統(tǒng)功耗的主要來源,而動態(tài)功耗控制是SoC設計中系統(tǒng)級別上最主要的提高功耗利用率的有效方法。根據(jù)國內外的相關研究,系統(tǒng)時鐘是影響SoC性能與功耗的最主要因素,因此,如何有效的控制SoC系統(tǒng)時鐘是實現(xiàn)系統(tǒng)級功耗優(yōu)化的最大挑戰(zhàn)。本課題提出一種基于動態(tài)功耗控制的系統(tǒng)級時鐘控制方法,并應用其設計實現(xiàn)了一種應用于低功耗SoC芯片的支持動態(tài)變頻的功耗控制單元。該功耗控制單元通過運用門控時鐘技術,實現(xiàn)了五個不同的SoC工作狀態(tài),讓系統(tǒng)能根據(jù)不同的性能和功耗的要求選擇不同的工作狀態(tài)；同時,通過運用自適應動態(tài)頻率調節(jié)技術,通過采樣SoC系統(tǒng)執(zhí)行時的任務負載和工作時間,根據(jù)系統(tǒng)現(xiàn)時需求的變化,計算出工作任務最佳的工作頻率,并且實時的動態(tài)調節(jié)SoC的工作頻率,最終實現(xiàn)功耗的優(yōu)化。整個過程主要由硬件電路實現(xiàn),無需軟件的參與,極大的提高了對時鐘控制的實時性。在本課題中,將該功耗控制單元集成應用到基于openMSP430嵌入式處理器的低功耗微控制器實驗平臺系統(tǒng)中,并結合Verilog Compiled Simulator和Verdi等工具進行功能仿真和驗證,同時采用Design Compiler進行一定的優(yōu)化并得出設計的網(wǎng)表,利用Power Compiler工具對仿真結果和設計網(wǎng)表進行功耗估計分析,仿真驗證以及功耗分析的實驗結果表明,引入支持動態(tài)變頻的系統(tǒng)芯片功耗控制單元的微控制器在滿足工作效率與性能需求的基礎上,能夠有效降低SoC系統(tǒng)的1.4%-19.6%的功耗,具有一定的實際應用意義。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN47

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1 馬慶勇;吳中明;;基于單片機的多功能時鐘控制電路[J];電子科技;2009年03期

2 徐如m，

本文編號：1233885