基于双阈值电压分配算法的芯片功耗优化设计-计算机应用研究.PDF

第３１卷第８期 计 算 机 应 用 研 究 Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．８ 　 　 ２０１４年８月　 ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓ Ａｕｇ．２０１４ 基于双阈值电压分配算法的芯片功耗优化设计 冉　帆，郑丹丹，张培勇，严晓浪，吕冬明，葛海通 （浙江大学超大规模集成电路设计研究所，杭州３１００２７） 摘　要：从电路的静态功耗出发，提出了一种基于双阈值电压分配算法来优化电路静态功耗的方法。在不影响 电路时序性能的基础上，该算法能有效地区分电路中的关键节点和非关键节点，使得分配在高阈值电压的单元 数量最大化，从而实现静态功耗最小化。基于ＴＳＭＣ４０ｎｍ工艺对３２位嵌入式ＣＰＵ采用该双阈值电压分配算 法和现有的算法进行对比验证。实验表明，该算法可使芯片的静态功耗降低 １６．６％，优化时间缩短９５．２％，是 一种有效的降低芯片静态功耗的方法。 关键词：双阈值电压分配算法；功耗优化；静态时序分析 中图分类号：ＴＰ３０１．６　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１３６９５（２０１４）０８２３２００３ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３６９５．２０１４．０８．０１８ Ｐｏｗｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｄｏｎｄｕａｌｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｏｌｔａｇｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍ ＲＡＮＦａｎ，ＺＨＥＮＧＤａｎｄａｎ，ＺＨＡＮＧＰｅｉｙｏｎｇ，ＹＡＮＸｉａｏｌａｎｇ，ＬＶＤｏｎｇｍｉｎｇ，ＧＥＨａｉｔｏｎｇ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＶＬＳＩＤｅｓｉｇｎ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｄｕａｌｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｏｌｔａｇｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｓｔａｔｉｃｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔ．Ｕｎｄｅｒ ｇｉｖｅｎｔｉｍｉｎｇｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ，ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｃｏｕｌｄａｎａｌｙｚｅａｎｄｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｎｏｄｅｓａｎｄｎｏｎｃｒｉｔｉｃａｌｎｏｄｅｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ．ＴｈｅｇｏａｌｗａｓｔｏｓｅｌｅｃｔａｍａｘｉｍｕｍｎｕｍｂｅｒｏｆｎｏｄｅｓｗｏｒｋｉｎｇａｔｈｉｇｈＶｔｓｕｃｈｔｈａｔｔｈｅｔｏｔａｌｓｔａｔｉｃｐｏｗｅｒｗａｓｍｉｎｉｍｉｚｅｄ ｉｎｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅｓｔａｔｉｃｐｏｗｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆ３２ｂｉｔｅｍｂｅｄｄｅｄＣＰＵｗｉｔｈＴＳＭＣ４０ｎｍｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｓａｎｅｘ ａｍｐｌｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｅｘｉｓｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｕａｌｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｏｌｔａｇｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅ ｓｔａｔｉｃｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅｃｈｉｐｂｙ１６．６％ ａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｉｍｅｃａｎａｌｓｏｂｅｒｅｄｕｃｅｄ９５．２％． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｕａｌｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｏｌｔａｇｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｐｏｗｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｓｔａｔｉｃｔｉｍｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓ 动态功耗Ｐ 的产生是因为节点电容的充放引起的，如 ｄｙｎａｍｉｃ 　引言