二、RTL級低功耗設計
前面介紹了系統(tǒng)級的低功耗設計,換句話說就是在系統(tǒng)級降低功耗可以考慮的方面。系統(tǒng)級的低功耗設計,主要是由系統(tǒng)級設計、具有豐富經驗的人員實現(xiàn),雖然還輪不到我們設計,我們了解一下還是比較好的。我們前端設計人員的重點不在系統(tǒng)級設計上面,而是在RTL級(及綜合)上面。下面我們就來介紹RTL編碼與邏輯綜合的低功耗設計,重點是門控時鐘和操作數(shù)隔離技術。今天主要是講解操作數(shù)和一些常見的方法;門控時鐘由于內容比較多,所以寫在后面。
(1)并行與流水的選擇
對于某一個功能模塊,我們可以通過并行的方式進行實現(xiàn),也可以通過流水線的方式進行實現(xiàn),這兩種方法都是面積換速度,不過在一定的場合下可以降低功耗,需要靈活應用,下面就簡要地介紹一下這兩種方法(的使用)。
·并行處理常用于數(shù)字信號處理部分。采用并行處理,可以降低系統(tǒng)工作頻率,從而可能降低功耗。例如下圖中:
用兩個乘法器來取代原設計中的一個乘法器。這樣,時鐘頻率可以降低,系統(tǒng)的整體功耗會降低。采用這種方法,要在增加的面積與節(jié)省的功耗之間進行權衡。
·流水線技術可以將一個較長的組合路徑分成M級流水線。路徑長度縮短為原始路徑長度的1 /M。這樣,一個時鐘周期內充/放電電容變?yōu)镃/M。如果在加入流水線之后,時鐘速度不變,則在一個周期內,只需要對C/M進行充/放電,而不是原來對C進行充/放電。因此,在相同的速度要求下,可以采用較低的電源電壓來驅動系統(tǒng)。這樣,系統(tǒng)的整體功耗可能會降低。例如對于下面的流水線設計: