二、RTL级低功耗设计
前面介绍了系统级的低功耗设计,换句话说就是在系统级降低功耗可以考虑的方面。系统级的低功耗设计,主要是由系统级设计、具有丰富经验的人员实现,虽然还轮不到我们设计,我们了解一下还是比较好的。我们前端设计人员的重点不在系统级设计上面,而是在RTL级(及综合)上面。下面我们就来介绍RTL编码与逻辑综合的低功耗设计,重点是门控时钟和操作数隔离技术。今天主要是讲解操作数和一些常见的方法;门控时钟由于内容比较多,所以写在后面。
(1)并行与流水的选择
对于某一个功能模块,我们可以通过并行的方式进行实现,也可以通过流水线的方式进行实现,这两种方法都是面积换速度,不过在一定的场合下可以降低功耗,需要灵活应用,下面就简要地介绍一下这两种方法(的使用)。
·并行处理常用于数字信号处理部分。采用并行处理,可以降低系统工作频率,从而可能降低功耗。例如下图中:
用两个乘法器来取代原设计中的一个乘法器。这样,时钟频率可以降低,系统的整体功耗会降低。采用这种方法,要在增加的面积与节省的功耗之间进行权衡。
·流水线技术可以将一个较长的组合路径分成M级流水线。路径长度缩短为原始路径长度的1 /M。这样,一个时钟周期内充/放电电容变为C/M。如果在加入流水线之后,时钟速度不变,则在一个周期内,只需要对C/M进行充/放电,而不是原来对C进行充/放电。因此,在相同的速度要求下,可以采用较低的电源电压来驱动系统。这样,系统的整体功耗可能会降低。例如对于下面的流水线设计:
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