文档介绍：同济大学电子与信息工程学院
硕士学位论文
基于RISC处理器的低功耗设计与研究
姓名:郑东炜
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:许维胜
20090301
摘要随着集成电路进入深亚微米时代,功耗问题已成为超大规模集成电路设计作为处理器硬件实现的平台,实现了以服务器为基础的处理器验证。方法,初步探索了实现异步处理器的基本方法,通过对比实验充分说明了其在低功耗方面的优势。最后对论文的工作进行了总结,分析了低功耗设计的方法和面临的问题,考虑的重要因素。本文以嵌入式理器为平台,针对逻辑电路各个层次低功耗设计方法进行了深入研究。本文首先介绍了处理器的结构,并以在这一平台的基础上,采取门控时钟,算法模型的改进进行了低功耗的设计,通过使用ひ湛夂蚐腜进行功耗分析,得到了比较理想的结果。然后,研究了基于砺鄱砸觳降缏方薪J迪值提出了下一步的工作方向。关键词:处理器,低功耗,异步电路,门控时钟,
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学位论文作者签名:鄯水炜学位论文版权使用授权书动口‘阩月邝日本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。经指导教师同意,本学位论文属于保密,在年解密后适用本授权书。指导教师签名:学位论文作者签名:年月日
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第滦髀课题的研究背景低功耗设计的特点和层次集成电路在近些年的飞速发展,为我们的生活带来了巨大的便利。年词既薓提出“随着芯片电路复杂度提升,芯片数目必将增加,每一构尺寸从微米推向深亚微米,进而迈入纳米时代。以最新的英特尔器为例,采用的工艺,主频达到甇傻木骞苁扛谴锏骄H的亿,人们不得不惊叹,哪里才是集成电路的极限,我们真的能够梦想有的原因又是什么也许,说到发展的尽头还为时尚旱,但在集成电路高速发展的背后,一些扭曲的问题越来越严重。随着便携式设备的出现,人们的生活水平又上了一个制,芯片集成度不高的原因,功耗问题并不处于突出的位置。集成电路设计者着半导体工业的迅猛发展,集成电路进入深亚微米阶段,微处理器的时钟频率芯片成本将每年减少一半”的规律之后,半导体微细化制程技术日新月异,结多远,就能够走多远么绻飧鑫⒐哿煊虻奶剿饕灿芯⊥罚谀睦中止新问题已经逐渐浮出水面,成为发展的瓶颈。过去,微电子领域的许多研究工作都集中在数字系统的集成度和速度的提高上,但随之产生的功耗问题和时钟新的台阶。同时由于便携式设备体积小,依赖电池供电的特点,对于嵌入式处理器和功耗的要求越来越高。集成电路的功耗问题在年代就已提出,但由于当时半导体工艺水平的限们在设计中遇到的最大约束是系统的工作速度要求和芯片的最小面积要求。随和芯片集成度不断提高,功耗在世纪年代开始已在很多设计领域成为了首要关注的问题,这点最为突出的即是高性能微处理器和便携电子设备产品。因此,低功耗设计技术的需要已是迫在眉睫随着移动办公与通信产品需求的增长便携式电子设备与产品的应用越来越
广对于这些便携式电子设备与产品来说电池寿命是衡量其价值的一个重要指标,尽管电池工业本身已在尽可能的寻找新的电池材料延长电池寿命发展高容量和可重复充电的电池,但这一发展缓慢,在过去的三十多年中电池的容量仅仅增加了四倍左右。可见依靠电池技术的发展是不可能在短期内解决现在各种便携式电子设备与产品所面临的功耗问题。高性能的微处理器产品也需要低功耗技术。随着处理器工作频率的升高,牍ぷ魑露扔关。功耗越低,越长。低功耗设计贯穿于从系统级、算法形级、结构级、逻辑电路级直到器中的功耗分布,在此基础上针对功耗消耗大的模块单元、关键路径和非关键路功耗也随之增大,这将严重影响处理器性能,带来一系列的封装散热的问题,使得产品的成本增加。产品的平均故障时间件/工艺级的整个数字系统设计流程⋯。在低功耗设计中,首先要明确一个系统径进行功耗优化。第滦髀
在图中简要歹出了低功耗设计的层次和方法。运杷惴ǖ母丛有浴⒉⒎⑿越蟹治觯】赡芾盟惴ǖ墓嬲院可重用性。阉惴ㄗ;晃?芍葱写胧保跎俅氲目9鼗疃