基于時(shí)序糾錯(cuò)的自適應(yīng)電壓調(diào)制技術(shù)研究.pdf

1、集成電路在按照摩爾定律及器件按比例縮小規(guī)則發(fā)展的過(guò)程中，功耗密度越來(lái)越大。為解決其帶來(lái)的影響，低功耗技術(shù)日益成為研究的重點(diǎn)?；谧赃m應(yīng)電壓調(diào)制（Adaptive Voltage Scaling，AVS）技術(shù)的時(shí)序糾錯(cuò)自適應(yīng)電壓調(diào)制（Timing Speculation Adaptive Voltage Scaling,TSAVS）技術(shù)是近幾年提出來(lái)的一種有效的降低集成電路功耗的前沿技術(shù)。TSAVS技術(shù)繼承了AVS技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)，即在不影

2、響系統(tǒng)功能和各項(xiàng)指標(biāo)的同時(shí)減小系統(tǒng)功耗，同時(shí)可在AVS的基礎(chǔ)上使負(fù)載功耗進(jìn)一步降低。本論文工作的目的是在驗(yàn)證 TSAVS技術(shù)有效性的基礎(chǔ)上對(duì) TSAVS技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，使TSAVS技術(shù)能節(jié)約更多的能量。
　　本論文首先介紹了與集成電路功耗相關(guān)的基本概念和功耗產(chǎn)生的基本原理，并指出在集成電路功耗當(dāng)中占最大比例的動(dòng)態(tài)功耗與電源供電電壓的平方成正比這一事實(shí)，接著介紹了當(dāng)今流行的低功耗技術(shù)。在眾多低功耗技術(shù)中，電壓動(dòng)態(tài)管理（Dyna

3、mic Power Management,DPM）是最為粗糙的，它是通過(guò)關(guān)閉設(shè)備模塊來(lái)降低功耗的；電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)（Dynamic Voltage Scaling,DVS）比DPM的調(diào)節(jié)要細(xì)膩一些，它是通過(guò)查找表來(lái)調(diào)節(jié)電壓、頻率的，屬于開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)；AVS比DVS更加細(xì)膩，它通過(guò)監(jiān)測(cè)負(fù)載的工作情況來(lái)對(duì)負(fù)載的供電電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)的閉環(huán)調(diào)節(jié)。本文研究的TSAVS在AVS的基礎(chǔ)上利用處理器流水線負(fù)載的特性可以將供電電壓調(diào)節(jié)得比AVS更低。本課題設(shè)計(jì)并驗(yàn)證

4、了TSAVS技術(shù)的有效性，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，在0.13um CMOS工藝下流片，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型TSAVS電路。本論文主要圍繞流水線負(fù)載的檢錯(cuò)糾錯(cuò)機(jī)制，TSAVS驗(yàn)證系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)和改進(jìn)TSAVS電路結(jié)構(gòu)與機(jī)制三個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　本文重點(diǎn)分析了流水線負(fù)載和流水線時(shí)序檢錯(cuò)糾錯(cuò)電路的設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了在驗(yàn)證電路系統(tǒng)中對(duì)該時(shí)序檢錯(cuò)糾錯(cuò)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證，并得到了滿意的結(jié)果。最后通過(guò)分析流水線的特點(diǎn)，提出了一種對(duì)流水級(jí)寄存器