1.3 結構級低功耗設計策略

  在結構級，降低功耗最重要的策略是利用并行處理或流水線技術。流水優化后，還可以減少中間數據的讀取操作，且比串行處理對存儲器的讀取操作減少約50％，這對降低系統功耗大有裨益。

  由于語音解碼的模塊較多，通過研究可以發現，通過簡單的消除數據相關后各模塊可以流水操作，減少了解碼的時間，從而降低實時處理的時鐘頻率；在多聲道語音處理中，可以使用多聲道并行處理，增加處理模塊以減少處理時間。在MP3解碼中，立體聲處理之后，左聲道的后續處理（混疊重建、IMDCT和子帶綜合濾波等）和右聲道的后續處理可以并行進行，由于IMDCT（逆改進離散余弦變換）和子帶綜合濾波是解碼中運算量最大的部分，左右聲道的并行性幾乎可以把系統的處理時間減少一半。

  為了提高處理速度，還可以挖掘耗時長的模塊的內部并行處理潛力。例如在IMDCT處理是MP3和ACC語音處理中運算量大耗時長的模塊。可以在IMDCT內部放置2個乘法器，這樣可以同時運算兩列數據，速度提高1倍。

  顯然通過增加硬件的模式提高處理速度并未減少運算量，但提高了處理速度，其代價就是增加了芯片面積，導致成本上升，處理時必須綜合考慮，以達到較好的性價比。

  在電路級和工藝級的低功耗設計技術主要是全定制集成電路設計技術。全定制的設計可以將硅片充分利用，布局、布線、排版組合等均需要反復斟酌調整，按最佳尺寸、最合理布局、最短連線、最便捷引腳等設計原則設計版圖，與同樣功能而采用自動布局布線方法實現的電路相比較，手工設計電路可以節省一半以上的芯片面積，尤其是使用基于鎖存器的手工布局布線代替基于D觸發器自動布局布線，降低面積的同時系統功耗減少了約88％。

  2 結論

  首先分析了CMOS集成電路的功耗物理組成，得到其主要功耗。其次，SoC低功耗設計的各種級別層次采用不同的設計方法，由此重點分析了在語音解碼中各層次采取各種策略以降低系統功耗，并取得了初步效果。系統級使用雙向不交疊時鐘技術，可以將運算主頻降低50％；算法級主要使用匯編語言重寫和優化原代碼，將MP3解碼的C代碼轉為匯編代碼后，從原來的86 Kb降為13 Kb，AMR解碼的C代碼轉為匯編代碼后，從原來的158Kb降為25 Kb；在結構級，增加協處理器進行并行計算，在IMDCT內部放置2個乘法器，這樣可以同時計算兩列數據，速度提高1倍，MP3的解碼中，通過增加矩陣乘法器以提高子帶綜合濾波的處理速度，可減少91％的運算時間。

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