学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于CPF的65纳米高性能处理器平台的低功耗物理设计

作　者: 程金鹰
导　师: 郭炜；梁宇
学　校: 上海交通大学
专　业: 软件工程
关键词: 低功耗 CPF 后端 物理设计
分类号: TP332
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 35次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着半导体工艺技术向深亚微米发展,毫无疑问功耗问题将必然成为当今集成电路设计中最关键的挑战之一,因此解决功耗管理技术和低功耗设计技术的问题迫在眉睫。本文从专用集成电路设计原理、流程入手,以飞思卡尔半导体公司的基于ARM Cortex A8为核心的Tiger高性能处理器平台作为研究对象,在分析原有设计方案的功耗统计的基础上,对原有方案进行改造,研究并提出了新的低功耗设计方案以及配套的控制模块,并利用新公布的工业标准通用功耗格式(Common Power Format, CPF)来描述Tiger平台的低功耗设计意图,研究了该平台的考虑功耗的验证平台的建立以及在65纳米工艺下通过逻辑综合,芯片规划,布局布线,静态时序分析以及电源网络电压降和功耗分析等方法实现该平台的低功耗设计。同时为了缩短设计周期、提高产品的可靠性引入了Cadence公司的物理设计平台,使用SoC Encounter,Conformal和VoltageStorm等深亚微米电子设计自动化工具来进行Tiger处理器平台的设计实现与分析。最后从芯片流片后的测试结果看,Tiger处理器平台很好地达到了高性能、低功耗、面积小的设计要求,可以应用于最新的多媒体产品之中。因此该设计方法和设计流程获得了有效的验证,可以应用在其它芯片设计中,为其它芯片的低功耗设计提供参考。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-9
1 绪论  9-12
  1.1 集成电路产业发展现状  9
  1.2 低功耗物理设计的研究与应用意义  9-11
  1.3 课题研究的主要内容和论文结构  11-12
2 低功耗技术的理论研究  12-23
  2.1 功耗的基本理论  12-16
    2.1.1 动态功耗  12-14
    2.1.2 静态功耗  14-15
    2.1.3 动态功耗和静态功耗的矛盾  15-16
  2.2 功耗优化技术的研究与分析  16-23
    2.2.1 系统级低功耗设计  16-17
    2.2.2 寄存器传输级低功耗设计  17-19
    2.2.3 门级和版图级低功耗设计  19-20
    2.2.4 工艺级低功耗设计  20-23
3 传统物理设计和利用CPF 的低功耗物理设计流程的研究  23-30
  3.1 经典物理设计流程  23-25
  3.2 低功耗技术如何改变经典物理设计流程  25-28
  3.3 通用功耗格式CPF 在物理设计中的使用  28-30
    3.3.1 通用功耗格式CPF 的诞生  28
    3.3.2 利用CPF 的新低功耗物理设计流程  28-30
4 Tiger 高性能处理器平台的低功耗物理设计  30-86
  4.1 Tiger 处理器平台的系统架构  30-31
  4.2 Tiger 处理器平台低功耗设计的必要性  31-36
    4.2.1 原有方案的不足  31-33
    4.2.2 Tiger 处理器平台的功耗统计分析  33-36
  4.3 Tiger 处理器平台低功耗方案的设计  36-48
    4.3.1 Tiger 处理器平台的门控时钟技术  36-37
    4.3.2 Tiger 处理器平台的状态保持门控电源技术  37-42
    4.3.3 Tiger 处理器平台的低功耗配套模块  42-48
    4.3.4 Tiger 处理器平台低功耗模式切换流程  48
  4.4 Tiger 处理器平台的CPF 描述及其低功耗验证  48-58
    4.4.1 Tiger 处理器平台的低功耗CPF 描述  48-50
    4.4.2 Tiger 处理器平台基于CPF 的低功耗静态验证  50-51
    4.4.3 Tiger 处理器平台基于CPF 的低功耗动态验证  51-58
  4.5 Tiger 处理器平台的低功耗综合策略  58-62
    4.5.1 Tiger 处理器平台的综合流程和基本策略  58-60
    4.5.2 Tiger 处理器平台的多电源域门控电源技术的综合  60-61
    4.5.3 Tiger 处理器平台的综合结果和功耗比较  61-62
  4.6 Tiger 处理器平台的低功耗物理设计策略  62-80
    4.6.1 Tiger 处理器平台的布局规划  62-65
    4.6.2 门控电源的分布式布局研究与应用  65-72
    4.6.3 Tiger 处理器平台的电源网格规划  72-73
    4.6.4 Tiger 处理器平台的标准单元布局  73
    4.6.5 Tiger 处理器平台的混合时钟树综合  73-77
    4.6.6 Tiger 处理器平台的布线  77-78
    4.6.7 Tiger 处理器平台的时序分析  78-80
    4.6.8 基于CPF 的物理设计方法学的优点  80
  4.7 Tiger 处理器平台的功耗分析  80-86
    4.7.1 Tiger 处理器平台的电压降分析  80-81
    4.7.2 Tiger 处理器平台的动态功耗分析  81-82
    4.7.3 Tiger 处理器平台的静态功耗分析  82-83
    4.7.4 Tiger 处理器平台的最终功耗数据  83-86
5 总结与展望  86-87
参考文献  87-89
附录  89-92
致谢  92-93
攻读学位期间发表的学术论文  93

相似论文

  1. 复合超声振动拉丝的理论与实验研究,TG663
  2. 具有非对称端壁的涡轮叶栅气膜冷却数值研究,V231.3
  3. 基于用户兴趣特征的图像检索研究与实现,TP391.41
  4. 连续性超滤治疗慢性充血性心力衰竭对C反应蛋白及N端脑钠肽的影响,R541.61
  5. Pib基因启动子3’端缺失体的暗诱导特性分析,S511
  6. WCDMA终端测试仪中低功耗、低杂散频率合成器的研究与设计,TN74
  7. 太行山南端野皂荚群落数量生态学研究,Q948
  8. CIF与CEF方案用于Ⅱ期乳腺癌辅助化疗的临床观察,R737.9
  9. 化疗对卵巢上皮性癌端粒长度的影响,R737.31
  10. 靶向人端粒G-四链体的有机小分子的设计合成和键合作用研究,TQ460.1
  11. 黄芪丹参药对及其有效组分对肾纤维化JAK/STAT信号途径的干预作用,R285.5
  12. 氯沙坦对自发性高血压大鼠近端肾小管上皮细胞Na~+，K~+-ATP酶的影响,R544.1
  13. 股骨近端防旋髓内钉与动力髋螺钉治疗老年股骨粗隆间骨折疗效的比较分析,R687.3
  14. 锁定板与解剖板治疗股骨远端骨折疗效分析,R687.3
  15. AO肱骨远端解剖接骨板治疗成人肱骨远端C型骨折,R687.3
  16. 塞来昔布、丁酸钠对结肠癌HCT-116细胞增殖影响的实验研究,R735.35
  17. 曹端理学思想述解,B244
  18. 八助游仆虫中心蛋白N端及其突变体的金属结合性质,Q51
  19. 血浆NT-proBNP和高敏C反应蛋白水平对急性冠脉综合征患者的预后评估价值探讨,R541.4
  20. 胃癌中hPOT1和p53的表达及其与HP感染的相关性研究,R735.2
  21. 多功能无线鼠标的研究与设计,TP334.2

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 运算器和控制器（CPU）
© 2012 www.xueweilunwen.com