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《FPGA設計中功耗的分析與仿真.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2014年3月1日現(xiàn)代電子技術Mar．2O14第37卷第5期ModernElectronicsTechniqueV01．37No．5FPGA設計中功耗的分析與仿真吳維起，劉安芝，高廣珠(國防科學技術大學電子科學與工程學院，湖南長沙410073)摘要：FPGA的應用越來越廣泛，隨著制造工藝水平的不斷提升，越來越高的器件密度以及性能使得功耗因數(shù)在FPGA設計中越來越重要。器件中元件模塊的種類和數(shù)量對FPGA設計中功耗的動態(tài)范圍影響較大，對FPGA的電源功耗進行了分析，并介紹了如何利用Ahera公司的PowerPlayEarlyPower
2、Estimator這一工具在設計前期盡可能準確地估計功耗并通過估計功耗對硬件設計進行優(yōu)化選擇。關鍵詞：FPGA；靜態(tài)功耗；動態(tài)功耗；觸發(fā)率中圖分類號：TN47—34文獻標識碼：A文章編號：1004—373X(2014)05．0131-03AnalysisandsimulationofpowerconsumptioninthedesignofFPGAWUWei-qi，LIUAn-zhi．GAOGuang—zhu(SchoolofElectronicScienceandEngineering，NationalUnivezsityofDe
3、fenseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：FPGAisappliedmoreandmorewidely，withtheimprovementofthemanufacturingtechnologylevel，higherandhigherdensityandcomplicatedperformancemakethepowerfactormoreandmoreimportaninthedesignofFPGA．Theamountandtypeofcomponentsinthemodul
4、ehavegreaterinfluenceonthedynamicpowerconsumptionintheFPGAdesign．ThepowerconsumptionoftheFPGAisanalyzed．ItisanalyzedhowtoestimatepowerconsumptionaccuratelywithPowerPlayEarlyPowerEstimatortoolofAlteraintheearlystageofthedesignandmakeoptimizationselection．Keywords：FPGA；s
5、taticpowerconsumption；dynamicpowerconsumption；triggerrate越來越大，同時系統(tǒng)對器件的性能和可靠性要求不斷提0引言高，功耗預算對電源方案，散熱方案及系統(tǒng)故障影響的當前FPGA應用越來越廣泛，在高性能FPGA設計問題已不容忽視。中，越來越高的器件密度以及性能使得功耗因數(shù)更加重1．1功耗的組成要。大規(guī)模器件在實現(xiàn)更多的系統(tǒng)功能，以更高的速度功耗一般由兩部分組成：靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗。靜運行并完成更高級的功能的同時，功耗必然會更大。開態(tài)功耗也稱為待機功耗，是指邏輯門沒有開關活動時的發(fā)者在
6、面對此類設計時會在功耗方面遇到很多挑戰(zhàn)。功率消耗，主要是由晶體管的漏電流引起，由源極到漏對通過芯片重新編程就能夠修改的FPGA設計，在設計極的漏電流以及柵極到襯底的漏電流組成，圖1中靜態(tài)過程中盡早完成電源供電和散熱方案的設計有利于加部分顯示了器件的靜態(tài)功耗。圖中最后階段顯示的是速整個系統(tǒng)的實現(xiàn)。設計中系統(tǒng)組件應保持在一定的器件正常工作時的功耗，工作功耗同時包括靜態(tài)功耗，功耗預算范圍內，如果超出預算則需要重新設計供電電I／O以及動態(tài)功耗。動態(tài)功耗是指邏輯門開關活動時的源及散熱方案，這會延長設計周期。同時較大的電源和功率消耗，主要由電容
7、充放電引起，其主要的影響參數(shù)散熱硬件會增加成本，降低功耗也就降低了系統(tǒng)總成是電壓、節(jié)點電容、工作頻率和資源使用情況，不同設計本。并且當設計中需要的風扇和散熱硬件越多，系統(tǒng)故時期的動態(tài)功耗和相應的總功耗會有很大的差別。在障的概率就越大，這將影響系統(tǒng)的可靠性。綜上所述，傳統(tǒng)器件中動態(tài)功耗占據(jù)主要地位，但在新的28nm工做好早期功率估算具有重大意義。藝的器件中，靜態(tài)功耗的比重增長很大，基本和動態(tài)功1FPGA器件功耗分析耗處于同等地位。同時根據(jù)FPGA設計面向對象的不同，功耗的比重也會有差別。當設計面向算法時，動態(tài)當前，隨著FPGA器件的封
8、裝尺寸越來越小，密度功耗將占較多比重，當設計面向控制功能時，靜態(tài)功耗收稿日期：2013-11．08將占較多的比重。132現(xiàn)代電子技術2014年第37卷電流實現(xiàn)低功耗。通過一款具體的FPGA產品了解其低功耗的解決方式，可以為設計者提供指
