本文關(guān)鍵詞：支持動(dòng)態(tài)變頻的片上系統(tǒng)的時(shí)鐘控制單元

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【摘要】：隨著半導(dǎo)體行業(yè)的飛速發(fā)展,集成電路的制造和工藝的進(jìn)步,片上系統(tǒng)(SoC)的規(guī)模越來越大的同時(shí)功能越來越復(fù)雜,體積也越來越小,但與此同時(shí),對(duì)于性能和功耗的要求也大幅提高,尤其是日漸普及的移動(dòng)電子設(shè)備,它們對(duì)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(shí)保持相應(yīng)的性能是當(dāng)今SoC設(shè)計(jì)中最受人們關(guān)注的問題之一。針對(duì)SoC的功耗優(yōu)化,可以分別從系統(tǒng)級(jí),軟件級(jí),架構(gòu)級(jí),行為級(jí),寄存器傳輸級(jí),門級(jí)和晶體管級(jí)等層次進(jìn)行,在不同的層次有著不同的優(yōu)化參數(shù),實(shí)際上從系統(tǒng)級(jí)去考慮功耗的問題,對(duì)SoC的功耗優(yōu)化幅度最大,優(yōu)化效果也越明顯。就時(shí)鐘同步電路而言,動(dòng)態(tài)功耗是SoC系統(tǒng)功耗的主要來源,而動(dòng)態(tài)功耗控制是SoC設(shè)計(jì)中系統(tǒng)級(jí)別上最主要的提高功耗利用率的有效方法。根據(jù)國內(nèi)外的相關(guān)研究,系統(tǒng)時(shí)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(shí)鐘是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)功耗優(yōu)化的最大挑戰(zhàn)。本課題提出一種基于動(dòng)態(tài)功耗控制的系統(tǒng)級(jí)時(shí)鐘控制方法,并應(yīng)用其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種應(yīng)用于低功耗SoC芯片的支持動(dòng)態(tài)變頻的功耗控制單元。該功耗控制單元通過運(yùn)用門控時(shí)鐘技術(shù),實(shí)現(xiàn)了五個(gè)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(shí),通過運(yùn)用自適應(yīng)動(dòng)態(tài)頻率調(diào)節(jié)技術(shù),通過采樣SoC系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)的任務(wù)負(fù)載和工作時(shí)間,根據(jù)系統(tǒng)現(xiàn)時(shí)需求的變化,計(jì)算出工作任務(wù)最佳的工作頻率,并且實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)SoC的工作頻率,最終實(shí)現(xiàn)功耗的優(yōu)化。整個(gè)過程主要由硬件電路實(shí)現(xiàn),無需軟件的參與,極大的提高了對(duì)時(shí)鐘控制的實(shí)時(shí)性。在本課題中,將該功耗控制單元集成應(yīng)用到基于openMSP430嵌入式處理器的低功耗微控制器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)中,并結(jié)合Verilog Compiled Simulator和Verdi等工具進(jìn)行功能仿真和驗(yàn)證,同時(shí)采用Design Compiler進(jìn)行一定的優(yōu)化并得出設(shè)計(jì)的網(wǎng)表,利用Power Compiler工具對(duì)仿真結(jié)果和設(shè)計(jì)網(wǎng)表進(jìn)行功耗估計(jì)分析,仿真驗(yàn)證以及功耗分析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,引入支持動(dòng)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(chǔ)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(shí)際應(yīng)用意義。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN47

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

2 徐如m，

本文編號(hào)：1233885