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参数化软IP核的速度、面积和功耗估算方法.pdf

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上传者: xl46512 2012-05-08 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《参数化软IP核的速度、面积和功耗估算方法pdf》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含收稿日期:!""#$"$!作者简介:夏军(’()$)男博士研究生武汉华中科技大学电子科学与技术系()#""())!"#$:*,!""!!’#":<=符等。

收稿日期:!""#$"$!作者简介:夏军(’()$)男博士研究生武汉华中科技大学电子科学与技术系()#""())!"#$:*,!""!!’#":<=>:::*A:BCDEF:GH<:::’)参数化软EI核的速度、面积和功耗估算方法夏军袁丽霞邹雪城齐欢(华中科技大学电子科学与技术系湖北武汉)#""())摘要:鉴于可参数化的EI核是利用当代EH工艺快速增长集成能力的关键提出了一种新的估算参数化软EI核速度、面积和功耗性能的方法该方法通过将性能函数分解为互不相交的变量子集解决了因配置多样性产生的组合问题使用该方法只需以DEH设计流程实现EI核选定的几种配置便可以预测其他任意配置下的EI核的性能关键词:软EI核性能估算DEH中图分类号:J)(文献标识码:文章编号:’(’$)K’!(!""))"K$"")($"#’($))*$,#$()$*$$()*()$*$#*$!"#$’#(")"#*!,,"#’*$,:J*==:L:L==*:G=::L:L=>:=::MNO:<EIJ*:=:<:<>L:=:LL:<NO:LL:*:NO:P=O*OO:G::LN<GQ*:*:=:<:<N$<GN:=:L:LNG*:DEH<O>=O:::O::L<G:*:<EI=:<::DEH$<=(FOHLL:F:=<RO:DSJ:*TM*GU<DSJ:*V*)#""()H*可参数化的EI核可以被用户化以满足特定的需要由于配置多样性估计参数化的EI核的性能非常困难例如假设一个EI核有’"个参数而每个参数有)种取值则配置数目超过了’W’"因此以目前的DEH流程来特征化EI核的性能要花费大量的时间同时又可能带来资源紧张以前提出的一些EI核性能估计方法"无法在时间和精度两方面同时满足要求本文利用了性能特征函数的可分解性来解决这个组合问题!性能函数分解理论一个配置变量是一个在有序、有限集合取值的离散变量一个配置空间是一个多维离散空间其中每一维对应一个配置变量而每一点对应一种配置在配置空间上的度量函数将配置点映射到一个唯一的实际值速度、面积和功耗分别都是一种度量函数定义!由变量!构造配置空间(!)在知道度量函数(!)尽可能少的配置点的基础上如何推断在配置空间(!)中任意点的度量函数称为特征化定义"(!)在(!)上的特征集(!)定义为为了推断在配置空间上任意点的度量函数(!)而必须知道的配置点的最小集合在以下的讨论中)"表示配置变量它在一个有序、有限集合"中取值!是一个由配置变量组成的维数组即!X{)’)!))Y’)Y!)}同时!’表示维数组{)’)!第#!卷第K期华中科技大学学报(自然科学版)BO#!K!"")年K月ZTM*GU<DSJ:*(:D::RL)!"")万方数据!"}#!表示$""维数组{!"#$!"#!!$}则$维数组#可以表示为{#$#!}#[]表示配置空间’(#)上的一个点而#$[]和#![]分别表示配置空间’(#$)和’(#!)上的点对于点#[]每一个配置变量被设置为相应的配置变量的值如果((#$#!)((#$)则度量函数((#$#!)独立于#!如果度量函数(独立于变量!)则当决定函数(的特征集时可以把!)固定为集合*)中的一个值依据函数分解理论如果一个度量函数被分解为一组函数而其中的每一个函数仅仅依赖于由配置变量构成的互不相交的一个子集则有可能在知道每个子集的取值而保持其他变量为常量的情况下推断出度量函数可参数化’的含义就是可以利用’核性能函数的可分解性将’作为一个“黑盒子”来特征化它的性能函数分解定理是解决组合复杂性的关键通过将函数(分解为互不相交的变量子集能够将大的特征化问题转化为许多小的特征化问题!性能估计以下将分解理论应用于特征化’核速度、面积和功耗函数一个隐含的假设为:只要处于不同子集里面的变量之间的二阶交互作用很小则所有变量就能够被划分为互不相交的子集速度、面积和功耗特征函数都能够应用操作符“!”分解为工艺相关和工艺无关变量((,)(()!(,(,)($)工艺相关变量指的是工艺尺寸、工作电压和温度等工艺无关变量,指的是结构和微结构变量式($)能够解决两个特征化问题:!对同一种结构和微结构配置能够特征化不同实现工艺下的性能函数"对一种特定的目标工艺能够特征化不同结构和微结构变量下的性能函数!"速度速度函数是用时钟周期来表示的对于一种目标实现工艺来说时钟周期是由最长的时序路径决定的这仅仅取决于结构和微结构变量假设结构和微结构变量,能够被划分成互不相交的子集,)()$!$)使得每一条时序路径的长度仅仅依赖于一个子集,)将时序路径集合划分为$个子集子集)()$!$)上的最长时序路径是变量,)的函数因此时序路径集合上的最长路径等于子集,)上的最长时序路径即(,$,!,$)()*)"{$!$},)(,))式中,)是仅仅依赖于变量,)的最长路径函数!!面积面积函数运用操作符“!”分解为工艺相关变量的函数和工艺无关变量的函数仅仅依赖于工艺相关变量的函数运用操作符“!”分解为一组函数在该组函数中每一个函数仅仅依赖于一个变量同时仅仅依赖于工艺无关变量的函数运用操作符“#”分解为一组函数在该组函数中每一个函数依赖于由存在关联的结构和微结构变量组成一个子集各个子集互不相交将工艺相关变量表示为!$!!!$同时将由结构和微结构变量组成的不相交子集记为"""{$!}将面积特征化到变量!$!!!$和子集"""{$!}则面积函数分解形式如下:((!$!!!$$!)#$)$()(!))!$"$"(")!#功耗’核的功耗建模比较复杂因为它不仅与参数的取值有关(有些参数对功耗的影响与具体实现工艺有关)还与电路的动态行为有关[$]例如一个微处理器的开关活动在它运行“等待”指令和运行算术指令时有很大的不同同时基于门控时钟的功耗管理单元的存在与否对功耗的大小也有显著的影响功耗度量函数运用“!”操作符分解形式如下:((,*)(()!(*(*)!(,(,)式中代表与工艺有关的变量*代表门控时钟是否存在,代表结构或微结构变量#误差分析与实验结果产生估计误差的原因主要有二:!忽略了在互不相交子集里的变量之间的交互作用"降低了性能特征函数的阶次通过采用冗余技术来减小误差例如利用多种结构和微结构配置下的性能值来特征化工艺对性能函数的影响而其几何平均值被用来决定工艺相关度量因子对度量函数里的一个变量如果采用线性模型则采集两个数据点就足够了同时,华中科技大学学报(自然科学版)第!卷万方数据可以采用对一组数据点进行线性拟合的方法以消除由于降低阶次引起的误差!本文运用!"#$"公司的’()*#$,)(和(#(公司的!))$##(,(对一种参数化软核的种配置情况进行了综合和布图以布图之后的时钟周期表示核的速度由于布图之后的面积和综合之后的面积之间存在比例关系所以可以以综合后的面积代表核的面积在布图之后的网表上反标连线寄生参数后运用!"#$"公司的$(:),:(计算核在各种配置下的功耗种有代表性的配置实验结果如表<所示!表!一种可参数化软核的速度、面积和功耗数据配置"=/!,"#/!,!"/>$=/A$</A!$/></,B=/,B!/><CDEFCE<<G<!C==<FG!=DE!EDF!D<CH=<EC=F=G!H===!=F<!=DFCH!=CE=EFHCEHH<G!H<DE<DCG=!HF<!CDHGE!F=HCDF=HG=!<FF<F<G!=<=<!FFFG!H表中"=$=和=分别表示实际面积、实际速度和实际功耗"#$<和<分别表示估算面积、估算速度和估算功耗!"!$和!分别表示面积误差、速度误差和功耗误差!表<显示实际速度、面积和估计速度、面积值之间有着很大的相关性由于功耗估计更困难其误差比速度和面积估计误差偏大!而无论是速度、面积还是功耗估计误差都在可以接受的范围内!这说明通过本文方法只需以I!设计流程实现性能函数可进行变量分离核选定的几种配置就可以预测其他任意配置下的核的性能!参考文献[<]!,):J’KL’M#A$#N()$*:"(O$"#:J(P)$O)*):":(,#*($$QR:(#:)(#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!""""===华中科技大学出版社书讯(<)经济管理系列书名编(著)者定价/元农业与工业化(上卷):农业国工业化问题初探张培刚<D==农业与工业化(中下合卷):农业国工业化问题再论张培刚D=二十世纪中国粮食经济张培刚FD=工业化进程中的农业方齐云<H==创新激励与经济发展张建华<H==经济转型问题研究宋德勇<H=微观计量经济学要义问题与方法探讨林少宫<FD=全球化视野下的国际金融监管法律制度胡继红<D==金融风险管理研究余林森==当代世界经济与政治洪明<D=金融行政执法操作指南彭志坚D==管理智典金新政FD=潮商林济<==F第H期夏军等:参数化软核的速度、面积和功耗估算方法万方数据参数化软IP核的速度、面积和功耗估算方法作者:夏军袁丽霞邹雪城齐欢作者单位:华中科技大学电子科学与技术系,湖北武汉刊名:华中科技大学学报(自然科学版)英文刊名:JOURNALOFHUAZHONGUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY(NATURESCIENCEEDITION)年卷(期):,()参考文献(条)SmithDRPaulDFranzonVerilogstylesforsynthesisofdigitalsystems本文链接:http:dgwanfangdatacomcnPeriodicalhzlgdxxbaspx

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