如何降低片内总线上的功耗

科技   2024-10-12 23:06   美国  

片内总线上的数据传输过程导致总线上的开关活动,这为电容充电和放电,从而导致动态功耗。


总线编码是一种广泛用于降低动态开关功耗的技术。对于任何编码方案,发送者对信号进行编码,而接收者解码信号。低功耗编码技术可分为2类:a)切换功耗降低b)耦合功耗降低。


随着时间的推移,信号在总线上的0和1之间切换,导致电容的充电和放电。以下技术用于解决这种功耗耗散问题:


地址总线编码。它利用了与地址的高规律性,其特征是空间局部性和时间局部性。


A.格雷编码。此方案仅保证在顺序地址访问的情况下一个位翻转。

B.T0代码。它在总线上使用一个额外的信号,指示当前访问的地址是否是之前访问的地址。如果是,地址总线不会切换,接受者有责任根据之前的地址计算地址。

C.T0-C代码。在这里,多余的信号被消除,而是发送一个新地址,以表明地址的规律性已经完成。


数据总线编码。与地址总线相反,数据总线没有任何规律性,而是可以被当作随机的。因此,任何局部性都无法有效利用。

A.总线反转代码。它使用当前值和总线上下一个值之间的汉明距离(更改的位数)计算,如果距离大于比特宽度的一半,则反转该值。额外的指示信号用于指示值被反转。

B.过渡信号。在此方案中,逻辑1通过从0到1或从1到0的级别转换来表示,而逻辑0不会导致转换。该方案确保总线上的转换数等于1s的数量,并且对1s的数量小于0s数的数据有效。

当总线的不同位之间发生串扰时,就存在耦合功耗。以下技术用于解决这种功耗耗散问题:

地址总线编码。

A.地址总线的排列是在物理设计阶段完成的,以减少耦合。它可以通过布线的正交布局或将它们穿过不同的金属层来实现。

数据总线编码。

A.CBI(耦合总线-反转)。与之前解释的总线反转代码方案非常相似,但反转数据以实现更好的交叉耦合效果。

B.过渡模式编码方案(TPC)。它向总线添加信号,以编码相邻行相位变化的代码模式。

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