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异步DSP核心设计:更低功耗,更高性能来源于瑞达科技网
作者:佚名  文章来源:不详  点击数  更新时间:2011/12/29   文章录入:瑞达  责任编辑:瑞达科技

目前,处理器性能的主要衡量指标是时钟频率。绝大多数的集成电路(IC)设计都基于同步架构,而同步架构都采用全球一致的时钟。这种架构非常普及,许多人认为它也是数字电路设计的唯一途径。然而,有一种截然不同的设计技术即将走上前台:异步设计。这一新技术的主要推动力来自硅技术的发展状况。随着硅产品的结构缩小到90纳米以内,降低功耗就已成为首要事务。异步设计具有功耗低、电路更可靠等优点,被看作是满足这一需要的途径。异

目前,处理器性能的主要衡量指标是时钟频率。绝大多数的集成电路 (IC) 设计都基于同步架构,而同步架构都采用全球一致的时钟。这种架构非常普及,许多人认为它也是数字电路设计的唯一途径。然而,有一种截然不同的设计技术即将走上前台:异步设计。

这一新技术的主要推动力来自硅技术的发展状况。随着硅产品的结构缩小到 90 纳米以内,降低功耗就已成为首要事务。异步设计具有功耗低、电路更可靠等优点,被看作是满足这一需要的途径。

异步技术由于诸多原因曾经备受冷落,其中最重要的是缺乏标准化的工具流。IC 设计团队面临着巨大的压力,包括快速地交付设备,使用高级编程语言和标准的事件驱动架构 (EDA) 工具,帮助实施合成、定时和验证等任务。如果异步设计可以使用此类工具,那么可以预计将会出现更多采用异步逻辑组件的设备。

在过去,小型异步电路仅用作同步电路的补充。仅仅在最近,新发布的商用设备才主要基于异步设计。但是此类设备主要针对小众市场,如要求超低功耗和稳定电流的嵌入式感应器。

我们正在见证一款完全基于异步逻辑的通用数字信号处理器 (DSP) 核心横空出世。无论是 IC 设计人员还是最终用户,它带来的好处数不胜数。

同步与异步

目前的数字设计事实上采用的是同步设计技术。由于历史原因,这种方法得到了改良,设计工具也不断演化。目前有一种标准流以高级语言为基础,可实现快速开发。同步设计还可以轻松地扩展设备性能。设计人员只须提高时钟频率,就能使设计变得更快。

同步法包括建立功能模块,每个模块由一个按时钟信号控制的有限状态机 (FSM) 驱动。触发器被用于存储当前状态。当接收到时钟信号时,触发器将更新所存储的值。

在 DSP 的设计过程中,逻辑阶段必不可少。这些阶段实施操作并将结果传递到下一阶段。下图表示单个阶段的简单模型。异步逻辑用于在两个触发器之间计算电路的新状态。例如,该逻辑云可执行加法或乘法。

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