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1、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)由于其設(shè)計(jì)成本低、可重復(fù)編程等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。隨著工藝進(jìn)入納米尺寸,F(xiàn)PGA集成度越來(lái)越高,導(dǎo)致設(shè)計(jì)的功耗問(wèn)題更加突出。商用FPGA功耗評(píng)估工具包括Xpower和EPE,其中Xpower在布局布線后進(jìn)行功耗評(píng)估,結(jié)果精確;EPE在設(shè)計(jì)早期評(píng)估功耗,精度不高。其他的功耗評(píng)估研究工作在設(shè)計(jì)不同層次進(jìn)行,也存在精度不高的問(wèn)題。
本文對(duì)FPGA功耗早期評(píng)估進(jìn)行了建模與實(shí)現(xiàn)。在介紹了FPGA架構(gòu)和功耗來(lái)源的基
2、礎(chǔ)上,考慮到商用FPGA電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,在電路綜合完成后對(duì)FPGA功耗進(jìn)行評(píng)估,將FPGA功耗分為可編程邏輯資源和時(shí)鐘/互連資源功耗,并分別對(duì)兩部分功耗進(jìn)行建模。對(duì)于可編程邏輯資源,建立了基于開(kāi)關(guān)活動(dòng)性和資源使用數(shù)的動(dòng)態(tài)宏單元功耗模型。其中設(shè)計(jì)了基于ARMA信號(hào)的隨機(jī)激勵(lì)產(chǎn)生器,并使用基于概率傳遞的方法評(píng)估電路開(kāi)關(guān)活動(dòng)性,通過(guò)編寫(xiě)perl腳本解析網(wǎng)表獲取資源使用數(shù)。對(duì)于時(shí)鐘/互連部分,在分析單條互連功耗隨模塊間距離線性增加的基礎(chǔ)上,建
3、立了基于面積估算的開(kāi)關(guān)級(jí)功耗模型。其中為了抽取不同類型互連的等效電容,采用一種基于差值和非線性擬合的方法。此外,為了驗(yàn)證功耗模型的正確性,搭建了仿真驗(yàn)證平臺(tái),對(duì)Virtex-6 XC6VLX760芯片進(jìn)行功耗評(píng)估。該平臺(tái)讀入綜合后的網(wǎng)表文件和激勵(lì)信號(hào),計(jì)算電路節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)活動(dòng)性和資源使用數(shù)。對(duì)MCNC的20個(gè)基準(zhǔn)電路分別采用本文模型與Xpower軟件的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,表明上述模型的最小誤差為3.62%,最大誤差為45.3%,平均誤差為22.8
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