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降低FPGA的設計功耗協調和平衡藝術[2]

終端與業務 責任編輯:goldofcsyu 2010-12-17

摘要:除常規的可重配置邏輯外,FPGA正不斷集成更多的專用電路。最先進的PLD就集成了專門的乘法器、DSP模塊、可變容量RAM模塊以及閃存等,這些專用電路為FPGA提供了更加高效的功能。總體上看,采用這些模塊節約了常規邏輯資源并增加了系統執行的速度,同時可以減少系統功耗。因此更高的邏輯效率也意味著能夠實現更小的器件設計,并進一步降

  除常規的可重配置邏輯外,FPGA正不斷集成更多的專用電路。最先進的PLD就集成了專門的乘法器、DSP模塊、可變容量RAM模塊以及閃存等,這些專用電路為FPGA提供了更加高效的功能。總體上看,采用這些模塊節約了常規邏輯資源并增加了系統執行的速度,同時可以減少系統功耗。因此更高的邏輯效率也意味著能夠實現更小的器件設計,并進一步降低靜態功耗和系統成本。

  不同供應商所提供的IP內核對于低功耗所起的作用各有側重。選擇正確的內核對高效設計至關重要,有的產品將注意力集中在空間、性能和功耗的平衡上。某些供應商提供的IP內核具有多種配置(如Altera的Nios II嵌入式處理器內核采用快速、標準和經濟等三種版本),用戶可根據自己的設計進行選擇。例如,如果一個處理器在同一個存儲分區中進行多個不同調用,則采用帶板載緩存的Nios II/f就比從片外存儲器訪問數據的解決方案節約更多功耗。

  如果用戶能夠從多種I/O標準中進行選擇,則低壓和無端接(non-terminated)標準通常利于降低功耗,任何電壓的降低都會對功耗產生平方的效果。靜態功耗對于接口標準特別重要,當I/O緩沖器驅動一個高電平信號時,該I/O為外部端接電阻提供電壓源;而當其驅動低電平信號時,芯片所消耗的功率則來自外部電壓。差分I/O標準(如典型值為350 mV的低開關電壓LVDS)可提供更低的功耗、更佳的噪聲邊緣、更小的電磁干擾以及更佳的整體性能。 function ImgZoom(Id)//重新設置圖片大小 防止撐破表格 {var w = $(Id)。width; var m = 650;}

 軟件

  利用FPGA的結構來降低功耗還有賴于所使用的軟件工具。用戶可以從眾多綜合工具經銷商那里進行選擇,那些能夠使用專用模塊電路并智能地設計邏輯功能的綜合工具,將有助于用戶降低動態功耗。此外,根據自己的設計,用戶可以嘗試以面積驅動來替代時序驅動的綜合,以降低邏輯電平。不同綜合工具的選項有所差別,因此應當了解哪個“開關”或“按鈕”是必需的。同樣重要的還有布局與布線工具,一旦用戶選擇了某種特殊的FPGA,他就必須采用該供應商的布局布線工具。由于互連會潛在地增加功耗,因而仔細進行布局規劃和設計尤為重要。即便設計不需要很快完成,設計者也希望盡可能地加快進度。諸如Altera LogicLock之類的工具所增加的設計功能可使用戶在器件定制區域內進行邏輯分組布局,因而一旦用戶找到一種高效布局,就能很快改編為他用。 

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