Удаление глюков

Удаление сбоев — это устранение сбоев — ненужных переходов сигнала без функциональности — из электронных схем. Рассеяние мощности затвора происходит двумя способами: статическое рассеивание мощности и динамическое рассеивание мощности. Мощность выброса подвергается динамическому рассеиванию в цепи и прямо пропорциональна коммутационной активности. Рассеяние мощности выбросов составляет 20–70% от общей рассеиваемой мощности, и, следовательно, при проектировании с низким энергопотреблением необходимо исключить выбросы.

Переключательная активность происходит за счет переходов сигналов , которые бывают двух типов: функциональный переход и глюк . Рассеиваемая мощность переключения прямо пропорциональна коммутационной активности (α), емкости нагрузки (C), напряжению питания (В) и тактовой частоте ( f ) следующим образом:

P = α·C·V ²· ж

Переключение активности означает переход на разные уровни. Глитчи зависят от переходов сигнала, и большее их количество приводит к более высокой рассеиваемой мощности. Согласно приведенному выше уравнению, рассеиваемую мощность переключения можно контролировать путем управления активностью переключения (α), масштабированием напряжения и т. д.

Методы уменьшения сбоев

Снижение активности переключения

Как уже говорилось, большее количество переходов приводит к большему количеству сбоев и, следовательно, к большему рассеиванию мощности. Чтобы свести к минимуму возникновение сбоев, активность переключения должна быть сведена к минимуму. Например, код Грея можно использовать в счетчиках вместо двоичного кода , поскольку каждое приращение кода Грея меняет только один бит.

Ворота замерзают

Замораживание затвора минимизирует рассеивание мощности за счет устранения сбоев. Он опирается на наличие модифицированных ячеек стандартной библиотеки, таких как так называемый F-Gate . Этот метод состоит в преобразовании вентилей с высоким уровнем выбросов в модифицированные устройства, которые отфильтровывают выбросы при подаче управляющего сигнала. Когда сигнал управления высокий, F-затвор работает как обычно, но когда сигнал управления низкий, выход затвора отключается от земли. В результате он никогда не может быть разряжен до логического 0, и сбои предотвращаются.

Фильтрация опасностей и сбалансированная задержка пути

Опасности в цифровых схемах представляют собой ненужные переходы из-за различных задержек на пути в цепи. Методы сбалансированной задержки на пути могут использоваться для разрешения различных задержек на пути. Чтобы сделать задержки на пути равными, вставка буфера выполняется на более быстрых путях. Сбалансированная задержка пути позволит избежать сбоев на выходе.

Фильтрация опасностей — еще один способ устранения сбоев. В фильтре опасностей ворот регулируются задержки распространения . Это приводит к балансировке всех задержек пути на выходе.

Фильтрация опасностей предпочтительнее балансировки путей, поскольку балансировка путей потребляет больше энергии из-за введения дополнительных буферов.

Размеры ворот

Для балансировки пути используются методы увеличения и уменьшения размера шлюза. Вентиль заменяется логически эквивалентной ячейкой другого размера, так что задержка вентиля изменяется. Поскольку увеличение размера затвора также увеличивает рассеиваемую мощность, увеличение размера затвора используется только тогда, когда мощность, сэкономленная за счет устранения выбросов, превышает мощность, рассеиваемую из-за увеличения размера. Размер ворот влияет на сбойные переходы, но не влияет на функциональный переход.

Многопороговой транзистор

Задержка вентиля является функцией его порогового напряжения . Выбираются некритические пути и увеличивается пороговое напряжение вентилей в этих путях. Это приводит к сбалансированной задержке распространения по разным путям, сходящимся в приемном затворе. Производительность сохраняется, поскольку она определяется временем, необходимым для критического пути. Более высокое пороговое напряжение также снижает ток утечки на пути.

См. также

Ссылки

Дальнейшее чтение

Хёнгу, Ли; Хакгун, Шин; Юхо, Ким (2004). «Устранение сбоев путем замораживания затвора, определения размера затвора и вставки буфера для схемы оптимизации малой мощности». 30-я ежегодная конференция Общества промышленной электроники IEEE, 2004 г. IECON 2004 . Том. 3. С. 2126–2131. дои : 10.1109/IECON.2004.1432125 . ISBN 978-0-7803-8730-0 . S2CID 21217122 .
Кудер, Оливье (сентябрь 1997 г.). «Размер ворот для оптимизации ограниченной задержки/мощности/площади» (PDF) . Транзакции IEEE в системах очень большой интеграции (VLSI) . 5 (4): 465–472. CiteSeerX 10.1.1.474.766 . дои : 10.1109/92.645073 . Архивировано (PDF) из оригинала 1 января 2024 г. Проверено 1 января 2024 г.
Сапатнекар, Сачин С.; Чуанг, Вейтун, Оптимизация задержки мощности при определении размеров вентиля (PDF) , заархивировано (PDF) из оригинала 23 сентября 2015 г. , получено 17 апреля 2015 г.
Шум, Уоррен; Андерсон, Джейсон Х. (2011), Анализ и уменьшение мощности сбоев FPGA , Международный симпозиум по маломощной электронике и проектированию (ISLPED), стр. 27–32.
Чжанпин, Чен; Лицюн, Вэй; Кошик, Рой (март 1997 г.), Уменьшение сбоев и мощности утечки в низковольтных КМОП-схемах , Школа электротехники и вычислительной техники Университета Пердью, заархивировано из оригинала 04 марта 2016 г. , получено 29 мая 2016 г.

Внешние ссылки

Патент US6356101 B1: Схема устранения сбоев, 12 марта 2002 г., http://www.google.co.in/patents/US6356101 . Архивировано 17 апреля 2015 г. в Wayback Machine .
https://learn.digilentinc.com/Documents/277. Архивировано 17 апреля 2015 г. в Wayback Machine.