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系统级功耗模型研究

专 业: 计算机应用技术
关键词: 功耗评估 系统级功耗模型 部件级功耗模型 指令级功耗模型 翻转敏感
分类号: TN302
形 态: 共 68 页 约 44,540 个字 约 2.131 M内容
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内容摘要


该文的研究背景是为面向低功耗的SoC系统设计中的体系结构优化和软件编译器优化提供支持。

从这个角度出发,该文提出了一种包含指令级功耗模型和部件级功耗模型在内的两层系统级功耗模型。

部件级功耗模型是系统级功耗模型的基础,它根据部件的结构信息,自底向上的计算各个部件的功耗。

存储系统的能耗分成两部分:

指令/数据cache和主存部分使用分析模型;指令/数据cache和数据通路间的总线使用翻转敏感模型。

对于数据通路中的部件采用周期精确的输入翻转敏感功耗模型。

并根据位操作,将部件分为位无关部件和位相关部件。

位无关功能部件的每个比特位的变化是独立的,不受其它比特位变化的影响,也不影响其它比特位的变化。

位相关功能部件的各个比特位的变化是相关联的,某个比特位的变化会影响其它比特位的操作或某个比特位的变化会受到其它比特位的影响。

根据两类部件结构的特点,采用不同的方法建立功耗模型。

指令级功耗模型包括指令的静态功耗和指令间的动态功耗。

每条指令的执行会涉及到数据通路上的一系列相关部件,并引起这些部件的开关活动。

不同的操作码和寻址方式以及地址和数据的编码方式,确定了每条指令的基本功耗。

在程序动态执行过程中,由于执行上下文的切换,会带来额外的附加功耗,这部分功耗称为动态功耗。

对指令功耗的分析,最终可转化为对周期功耗的分析。

该文提出的系统级两层功耗模型是周期精确的。

在微结构层结合了统计分析和翻转敏感两种模型,由于考虑了功耗中的数据依赖性,因此可以得到比较精确的、能用于指导体系结构层的优化的功耗评估结果。

同时在微结构层的基础上,该文建立了指令级功耗模型,可以有效的支持编译器的优化工作……

全文目录


文摘
英文文摘
第1章 绪论
1.1引言
1.2数字系统的设计层次
1.3数字系统的低功耗设计
1.3.1硬件功耗优化设计
1.3.2软件功耗优化设计
1.4论文的主要工作与组织
第2章 功耗建模方法
2.1 CMOS电路功耗分析
2.1.1动态功耗
2.1.2静态功耗
2.1.3 CMOS电路的功耗
2.2功耗的数据依赖性
2.3体系结构级功耗模型分析
2.3.1活动敏感功耗模型
2.3.2翻转敏感功耗模型
2.4小结
第3章 系统级功耗模型
3.1 DLX体系结构
3.1.1指令格式
3.1.2流水线结构
3.1.3流水线冲突
3.2两层功耗模型
3.3部件级功耗模型
3.3.1周期精确功耗模型
3.3.2功能部件的分类
3.4指令级功耗模型
3.4.1指令的静态基本功耗
3.4.2指令间动态功耗
3.5小结
第4章 部件级功耗测试与分析
4.1部件功耗建模过程
4.2测试环境
4.3部件功耗建模
4.3.1算术运算部件
4.3.2逻辑运算部件
4.3.3阵列乘法器
4.3.4多路选择器
4.4小结
第5章 系统级功耗测试与分析
5.1系统级功耗建模过程
5.2测试环境
5.3体系结构级功耗模型
5.3.1 IF阶段的功耗分析
5.4指令级功耗建模
5.4.1指令的静态功耗
5.4.2指令的动态功耗
5.5小结
第6章 总结
6.1 工作总结
6.2今后的研究工作
参考文献

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中图分类: > TN302 > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 设计与计算

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