一种低功耗2D DCT/IDCT处理器设计

设计了一种低功耗的2D DCT/IDCT处理器。为了降低功耗,设计基于行列分解的结构,采用了Loeffler的DCT/IDCT快速算法,并使用了零输入旁路、门控时钟、截断处理等技术,在满足设计需求的基础上降低了系统的功耗。常系数乘法器是该处理器的一个重要部件,文中基于并行乘法器结构设计了一种新型的低功耗常系数乘法器,它采用了CSD编码、Wallace Tree乘法算法,结合采用了截断处理、变数校正的优化技术,使得2D DCT/IDCT处理器整体性能有较大提高。设计的时钟频率为100 MHz,可以满足MPEG2 MP@HL实时解码的应用。采用SMIC0.18μm工艺进行综合,该2D DCT/IDCT处理器的面积为341 212μm2,功耗为14.971 mW。通过与其他结构的2DDCT/IDCT处理器设计分析与比较,在满足MPEG2 MP@HL实时解码应用的同时,实现了较低的功耗。     

基于FPGA的24×24位低功耗乘法器的设计

通过对现有编码算法的改进,提出一种新的编码算法,它降低功耗的方法是通过减少部分积的数量来实现的。因为乘法器的运算主要是部分积的相加,因此,减少部分积的数量可以降低乘法器中加法器的数量,从而实现功耗的减低。在部分积的累加过程中,又对用到的传统全加器和半加器进行了必要的改进,避免了CMOS输入信号不必要的翻转,从而降低了乘法器的动态功耗。通过在Altera公司的FPGA芯片EP2C70F896C中进行功耗测试,给出了测试结果,并与现有的两种编码算法进行了比较,功耗分别降低3.5%和8.4%。     

适用于低频率生理信号片上谱分析的低功耗数字芯片设计

本文针对人体传感网络的应用定制设计了一款基于片上处理技术的低功耗的数字芯片。该数字芯片主要包括一个用于生物医学信号谱分析的可扩展FFT处理模块,一个授权的ARM7TDMI内核和其他外围IP模块。该FFT采用了一种新的混合结构,存储器优化,减少乘法器,高效率的地址产生技术来降低功耗。芯片经过流片,并实际测试后表明,性能方面能满足生物医学信号处理要求,功耗方面,在1.8v输入下,功耗仅0.69mW @ 1MHz,该芯片计算256点FFT的能量是基于ARM7嵌入式平台计算所耗功耗的0.9%,同时,与业界主流ASIC实现的FFT相比,也具有低功耗优势。     

130nm/90nm工艺下IC设计链中的功耗优化解决方案

随着芯片复杂度的提高,EDA工具在整个设计链中越来越重要;随着工艺特征尺寸的缩小以及手持设备的不断普及,集成电路面临着越来越严重的功耗挑战.因此在IC设计链中优化功耗显得尤为必要.本文在分析了低功耗设计重要性的基础上,重点阐述了一个典型的基于EDA工具的低功耗设计流程,并描述了各阶段为了降低功耗所采取的措施,最后给出了ARM1136JF-S芯片实例.实验结果表明,使用本文的低功耗实现方法可降低功耗40%.     

基于MAC单元的低功耗低延时FIR滤波器的设计与分析

乘法器在数字信号处理系统中承担了很重要的作用,而乘法器消耗相当大的功耗,因此有必要进行乘法器的低功耗研究。介绍一种基于乘法累加(MAC)单元的FIR滤波器的设计,其中乘法器利用基4华莱士树乘法器,加法器利用超前进位加法器,在优化整合之后,得到低延时低功耗FIR滤波器。实验证明,该文设计的FIR滤波器具有很小的延时与很低的动态功耗。     

浅谈嵌入式软件功耗优化研究与分析

随着嵌入式设备、手机的广泛应用,嵌入式系统的应用不断升级,软件不断强大,性能不断提高,使得软件的功耗日益增加,为了实现环保、低碳的目标,降低功耗成为人们所关心的问题。嵌入式软件发展主要看功耗高低,但嵌入式软件功耗已陷入瓶颈。鉴于当前功耗优化若干问题,本文提出了嵌入式软件功耗优化的算法。     

流水线阵列乘法器的功耗分析和优化

针对流水线结构阵列乘法器，分别采用寄存器翻转统计和门级翻转率统计的方法进行了功耗分析，创新地提出了一种通过增加判断逻辑进行数据预分流以实现功耗优化的方法。实验结果证明，这种优化方法能够带来明显的功耗节省。类似方法也可普遍用于逻辑行为对称但实现结构不对称的数据通路单元的低功耗设计实现中。     

SOC技术及系统级低功耗设计

介绍了SOC设计中的IP核可复用技术、软硬件协同设计技术、SOC验证技术、可测性设计技术以及低功耗设计技术。对SOC低功耗设计中的瞬态功耗优化、平均功耗优化以及功耗的物理来源、电容充放电功耗、短路功耗、静电漏电功耗进行了分析。并对典型SOC设计中采取降低芯片和封装电容、降低电源电压,达到降低功耗的技术进行了研究。最后对系统级功耗设计中的电源系统低功耗设计、工作系统低功耗设计进行了探讨。     

并行行旁路乘法器的设计与实现

为了进一步降低乘法器运算过程中的延迟,减少功耗,在行旁路乘法器的基础上进一步优化,提出一种并行行旁路(PRB)乘法器,并用有限状态机进行了实现.在行旁路的基础上,通过对乘数进行重新编码并行输出部分积,使乘法运算中产生的部分积数量减少,提高运算速度;利用有限状态机实现PRB乘法器,有效减少了电路中逻辑元件的数量,降低了功耗.在Quartus平台上进行的仿真表明PRB乘法器在整体性能上有较大的改善.     

芯片设计中的功耗估计与优化技术

在芯片设计中,低功耗一直是一个重要的目标,受到封装、供电、散热的约束,并且最大功耗限制越来越严格。在本文中,首先讨论了芯片中的功耗来源。接着,阐述了在设计过程初期可以采用的几项可以降低功耗的技巧。本文提出的方法用于架构设计和前段设计的初期,如功耗估计、低功耗架构优化和时钟门控等。     

一种高精度模拟乘法器的研究与设计

带宽、功耗与精度是衡量模拟乘法器性能的三个主要指标.目前采用浮栅晶体管等方法实现的低功耗、高带宽模拟乘法器的精度仅在1％左右,而利用传统Gilbert单元进行设计,其精度可达0.5％.本文针对模拟乘法器精度不够的问题,利用Gilbert单元设计了一种高精度模拟乘法器.首先利用反双曲正切函数电路对Gilbert单元的非线...     

32位MIPS微处理器中乘法器的设计和实现

在Booth算法的基础上,结合MIPS 4KC微处理器中的流水线结构和乘法器的工作过程,提出了一种改进的Booth乘法器的设计方法,并采用全制定方法实现,用这种方法实现的乘法器单元具有面积小、单元电路可重复性好、版图设计工作量小、功耗低等特点.     

低功耗CMOS逻辑电路设计综述

分析了ＣＭＯＳ逻辑电路的功耗来源从降低电源电压、减 上负载电容和逻辑电路开关活动几率等方面论述了降国耗的途径。讨论了深亚微米器件中亚同值电流对功耗的影响以及减小亚阈值电流的措施,最后分析了高层次设计对降低功耗的关键作用,说明低功耗设计必须从设计的各个层次加在考虑,实现整体优化设计。     

FPGA功耗管理与优化的构成

随着制造工艺水平的提升,FPGA密度和复杂程度不断提高,功耗也在越来越多的设计中成了一个必须要考虑的要素.如何在器件结构和工艺中对功耗进行优化,如何在设计前期尽可能准确的估计功耗,如何在设计中运用合理的设计方法和器件结构降低功耗,综合工具如何针对功耗进行优化,这些都对FPGA生产厂家、EDA工具提供商和设计工程师提出了新的挑战.     

二维DCT图像处理器的低功耗实现

本文提出了一种基于矩阵向量乘法器的低功耗二维DCT结构,该结构通过最大限度地共享矩阵向量乘法中的乘积因子降低二维DCT中的乘法计算量,实现低功耗计算.此外,该二维DCT设计支持对矩阵向量乘法器的计算精度控制,从而实现对二维DCT处理器的低功耗调整.FPGA硬件平台的实际验证结果表明,与传统的基于移位累加乘法器的二维DCT设计相比,本设计可以节省35%以上的功耗.     

90 nm工艺SOC芯片多阈值低静态功耗设计

为了降低纳米级芯片设计中功耗主体之一的静态功耗,从产生静态功耗的来源出发,提出了使用多阈值技术降低静态功耗,给出利用多阈值技术的多种实现方法.以COSTARⅡ芯片为实例,利用90 nm多阈值单元库进行低静态功耗设计.结果表明,利用多阈值技术设计来降低功耗是可行的,并对各种实现方法进行比较分析,可作为低静态功耗设计的参考.     

一种基于静态分段补偿的近似乘法器设计北大核心

提出了一种基于静态分段补偿方法的近似乘法器。通过基于静态分段方法的Booth编码方法生成部分积阵列，并对生成的部分积阵列进行误差补偿优化以及近似压缩，以实现硬件性能和精度的折中。仿真结果显示，相比于综合工具生成的全精度乘法器，本设计在保持了较高精度水平的前提下，面积和功耗优化的比例达到了36.96%和35.95%。在图片边缘检测应用中，设计的峰值信噪比和结构相似性指标分别为26.10和98%,可见本设计在降低硬件资源消耗的同时，应用效果接近全精度乘法器。     

用于MB-OFDM UWB系统的FFT/IFFT处理器的设计与实现

设计了一种应用于超宽带(UWB)无线通信系统中的FFT/IFFT处理器。该处理器采用基24算法进行FFT运算,利用8路并入并出的流水线结构实现该算法,提高了处理器的数据吞吐率,降低了芯片功耗。提出了一种新颖的数据处理方式,在保证信噪比的情况下节约了逻辑资源。在乘法器的设计环节,针对UWB系统的具体特点,在结构上对乘法器进行了改进和优化,提高了乘法器的性能。最后,设计的FFT/IFFT处理器采用TSMC 0.18μm CMOS标准工艺库综合,芯片的内核面积为0.762mm2(不含测试电路)。在1.8V,25℃条件下,最大工作时钟317.199MHz,在UWB典型的工作频率下,内核功耗为33.5304mW。     

超深亚微米数字电路的低功耗设计

随着集成电路逻辑复杂度日益提高,而工艺尺寸进入了超深亚微米数量级,低功耗设计已经成为整个SOC设计中关键的问题之一.电源电压是影响功耗的最重要因素,而阈值电压、体偏压和时钟频率也对功耗有影响.目前,对于数字电路,已经研发出一些有效地进行功耗管理,降低功耗的技术,并已应用于具体项目中.本文首先综述性地介绍几种低功耗设计方法,包括:多阈值电压CMOS技术;多电源电压;门控时钟;动态电压频率调制;动态体偏压调制;加入电源门控、以及状态可保持的电源门控技术,并逐一讨论了它们对降低功耗的具体作用.最后,针对最新的基于通用功耗格式的状态保持电源门控技术,本文概述其实现步骤.     

一种低功耗高精度Sigma-Delta调制器

提出了一种改进的三阶单环Sigma-Delta调制器,噪声传递函数采用前馈方式实现极点,降低了积分器输出信号的幅度,从而降低功耗;采用局部反馈实现零点,从而优化了输出信噪比。采用0.35μm CMOS工艺设计了该调制器,过采样率128,信号带宽24kHz,分辨率16bit,在3.3V工作电压下,模拟电路部分功耗2.7mW,数字部分功耗0.5mW。电路用开关电容技术实现,在HSPICE中通过多工艺角验证。