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时钟树优化

节电时钟树的设计
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描述

时钟树中在任何特定时间未被使用的部分将被禁用。
在正常操作中,时钟信号在每个时钟周期继续切换,不管它的寄存器是否在改变。时钟树是动态电源的重要来源,因为它们以最大速率开关,通常具有较大的容性负载。

如果不经常将数据加载到寄存器中,则会浪费大量的电力。通过关闭不需要激活的块,时钟门控可确保在空闲时间内不耗散电源。

时钟门控可以发生在叶级(寄存器)或时钟树的更高级别。当在块级上完成时钟门控时,可以禁用该块的整个时钟树。由此减少的时钟网络切换在减少动态功率方面变得非常有价值。

如今,时钟门控解决动态功率几乎在所有设计中都有,而不仅仅是低功耗设计。原因是EDA工具中的时钟门控技术已经发展到自动化和易于实现的程度,并且不会破坏方法。

首先在综合阶段定义时钟门控,并在实现阶段进行优化。

在合成阶段,插入时钟门控元件;然而,在合成阶段,通常没有关于时钟门控元件和叶细胞之间的物理距离的确切信息。由于时钟门控单元离叶单元太远,通常会发生时钟门控违规。在物理实现期间,为了修复时钟门控违规,时钟门控单元必须在物理上移动到更靠近叶单元的位置。然而,如果时钟门细胞完全去克隆,这在时钟门克隆完成之前是不可能的。

相反,过度的时钟门克隆将引入许多时钟门控元素,从而抵消了时钟门控所提供的功率和面积优势。

在物理领域,实现工具现在确切地知道时钟门控单元距离叶引脚有多远。这使该工具能够正确地克隆时钟门控元素,以防止时钟门控计时违规。

因此,处理时钟门控的正确方法是在合成期间一直进行反克隆,然后在物理实现阶段根据时钟门控计时选择性地克隆。这是一个在时钟树综合实现阶段由EDA工具自动化的过程。

对于一个设计示例,时钟门控提供了20%的动态功率节省,对漏电功率没有影响,对电路定时影响很小。有一个轻微的面积惩罚,可能是2%左右。它对设计和验证流程的影响很小。

页面内容最初由Cadence设计系统

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