Стробирование часов - Clock gating

Для использования в других целях см. Происшествие с часами (значения).

Стробирование часов это популярная техника, используемая во многих синхронные схемы для уменьшения динамических рассеяние мощности, удалив тактовый сигнал когда цепь не используется. Стробирование часов экономит электроэнергию за счет сокращения дерево часов, за счет добавления логики в схему. Обрезка часов отключает части схемы, так что шлепки в них не нужно переключать состояния. Переключение состояний потребляет энергию. Когда не переключается, мощность переключения расход уходит в ноль, и только токи утечки понесены.[1]

Несмотря на то что асинхронные схемы по определению не имеют «часов», термин идеальное стробирование часов используется, чтобы проиллюстрировать, как различные методы стробирования тактовых импульсов просто приближения к зависимому от данных поведению асинхронной схемы. По мере того, как степень детализации, на которой один стробирует часы синхронной схемы, приближается к нулю, энергопотребление этой схемы приближается к уровню асинхронной схемы: схема генерирует логические переходы только тогда, когда она активно вычисляет.[2]

подробности

Стробирование часов работает, принимая условия включения, прикрепленные к регистрам, и использует их для стробирования часов. Чтобы можно было использовать стробирование часов и получать выгоду от них, конструкция должна содержать эти разрешающие условия. Этот процесс синхронизации может также сэкономить значительную площадь кристалла, а также электроэнергию, поскольку он удаляет большое количество мультиплексоры и заменяет их логикой стробирования часов. Эта логика тактового стробирования обычно имеет форму ячеек «интегрированного тактового стробирования» (ICG). Однако логика стробирования часов изменит древовидную структуру часов, поскольку логика стробирования часов будет находиться в дереве часов.

Логика стробирования часов может быть добавлена ​​в конструкцию различными способами:

  1. Закодировано в зарегистрировать уровень передачи (RTL) код как условия включения, которые могут быть автоматически преобразованы в логику стробирования тактовых импульсов с помощью инструментов синтеза (стробирование тактовых импульсов с мелким зерном).
  2. Вставляется в проект вручную разработчиками RTL (обычно как стробирование тактовых импульсов на уровне модуля) путем создания экземпляров ячеек интегрированного стробирования (ICG) библиотеки для стробирования тактовых импульсов определенных модулей или регистров.
  3. Полуавтоматически вставляется в RTL инструментами автоматического стробирования часов. Эти инструменты либо вставляют ячейки ICG в RTL, либо добавляют условия включения в код RTL. Обычно они также предлагают оптимизацию последовательного стробирования.

Любые модификации RTL для улучшения стробирования часов приведут к функциональным изменениям в конструкции (поскольку регистры теперь будут содержать другие значения), которые необходимо проверить.

Последовательное стробирование тактовых импульсов - это процесс извлечения / распространения разрешающих условий на последовательные элементы восходящего / нисходящего потока, так что дополнительные регистры могут стробироваться тактовыми импульсами.

Чип, предназначенный для работы от батарей или с очень низким энергопотреблением, например, используемый в мобильных телефонах, носимых устройствах и т. Д., Будет реализовывать несколько форм стробирования часов вместе. С одной стороны, это ручное управление тактовой частотой программным обеспечением, когда драйвер включает или отключает различные тактовые частоты, используемые данным контроллером холостого хода. С другой стороны, автоматическое стробирование часов, когда аппаратное обеспечение может определить, есть ли какая-нибудь работа, и выключить заданные часы, если они не нужны. Эти формы взаимодействуют друг с другом и могут быть частью одного дерева включения. Например, для внутреннего моста или автобуса может использоваться автоматическое стробирование, чтобы оно было закрыто до ЦПУ или DMA Engine должен использовать его, в то время как некоторые периферийные устройства на этой шине могут быть навсегда отключены, если они не используются на этой плате.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Панда, Прити Ранджан; Шривастава, Авирал; v. n. Silpa, B .; Гуммидипуди, Кришна (17 сентября 2010 г.). Энергоэффективная конструкция системы (1-е изд.). Springer. С. 25, 73. ISBN  978-1-4419-6387-1.
  2. ^ Хюбнер, Михаэль; Беккер, Юрген (03.12.2010). Многопроцессорная система на кристалле: проектирование оборудования и интеграция инструментов (1-е изд.). Springer. п. 176. ISBN  978-1-4419-6459-5.

дальнейшее чтение

  • Ли, Хай; Бхуниа, С. (28 февраля 2003 г.) [12 февраля 2003 г.]. Детерминированная синхронизация для уменьшения мощности микропроцессора. Девятый Международный симпозиум по архитектуре высокопроизводительных компьютеров, 2003 г. HPCA-9 2003 г. Труды. IEEE. С. 113–122. CiteSeerX  10.1.1.79.6234. Дои:10.1109 / HPCA.2003.1183529. ISBN  978-0-7695-1871-8. ISSN  1530-0897.