發(fā)布時(shí)間：2019-09-25 23:35

【摘要】：時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是現(xiàn)代高性能微處理器設(shè)計(jì)中最重要、最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。時(shí)鐘網(wǎng)格結(jié)構(gòu)因其具有時(shí)鐘偏差小、片上誤差小、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，而被應(yīng)用于高性能微處理器時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中。但是，由于時(shí)鐘網(wǎng)格結(jié)構(gòu)本身的特殊性，引入了新的設(shè)計(jì)難題，一方面現(xiàn)有的EDA工具支持不夠完善，另一方面時(shí)鐘網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的“冗余”性會(huì)產(chǎn)生大量的功耗，這限制了時(shí)鐘網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的廣泛使用。 本文從提高芯片性能和降低功耗兩個(gè)角度出發(fā)，深入研究了時(shí)鐘網(wǎng)格結(jié)構(gòu)功耗和時(shí)鐘偏差的優(yōu)化技術(shù)，提出了以優(yōu)化時(shí)鐘網(wǎng)格總線長和驅(qū)動(dòng)buffer為目標(biāo)的功耗優(yōu)化方法，及基于負(fù)載邊界二次分割的時(shí)鐘偏差優(yōu)化方法，同時(shí)解決了現(xiàn)有EDA工具設(shè)計(jì)不足的問題。 本文的主要工作和成果有： 第一，針對EDA工具對于全局網(wǎng)格設(shè)計(jì)能力的不足，制定了以降低時(shí)鐘網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的功耗為目的的優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)了一種以時(shí)鐘網(wǎng)格總線長最小的快速全局網(wǎng)格規(guī)劃BDA算法。經(jīng)過模型修正后的BDA算法，可以最大程度的減少線電容所引起的功耗問題，能有效地降低時(shí)鐘網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的功耗。 第二，采用以負(fù)載邊界作為當(dāng)前驅(qū)動(dòng)buffer的預(yù)估總負(fù)載，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)buffer的設(shè)計(jì)方法，解決了傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)buffer設(shè)計(jì)方法導(dǎo)致的功耗問題。 第三，針對初始時(shí)鐘網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中存在時(shí)鐘偏差較大的問題，在明確產(chǎn)生的具體原因之后，本文提出了一種二次分割負(fù)載邊界的優(yōu)化策略。實(shí)驗(yàn)證明了此方法以換取較小功耗的增大，有效地解決了時(shí)鐘偏差較大的問題。 最后結(jié)合工程中的具體設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明本文提出的快速非均勻時(shí)鐘網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)均勻和非均勻時(shí)鐘網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法相比，時(shí)鐘偏差分別增大16.5%、6.015%，而動(dòng)態(tài)功耗分別降低20.2%、17.35%。由此可見，在確保時(shí)鐘偏差不發(fā)生嚴(yán)重違例的情況下，，可以有效地降低時(shí)鐘網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的功耗。 本文所有的研究成果，都已實(shí)現(xiàn)為可用的輔助軟件工具和工程腳本，對推進(jìn)時(shí)鐘網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在高性能微處理器時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的廣泛使用和進(jìn)一步的研究具有一定的工程價(jià)值和借鑒意義。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP332

【參考文獻(xiàn)】

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1 顧琴;林正浩;;用Encounter實(shí)現(xiàn)Mesh-Local-Tree結(jié)構(gòu)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)流程[J];半導(dǎo)體技術(shù);2008年07期

2 張瑛;肖亮;吳慧中;孫晉;;互連線分布電容偏差計(jì)算的非均勻有限差分法[J];南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年06期

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1 曾艷飛;魚骨型時(shí)鐘結(jié)構(gòu)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

本文編號：2541682