專利名稱：傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)的方法，該方法不改變現(xiàn)有總線結(jié)構(gòu)，可復(fù)用連接在總線上的IP，以最小的代價(jià)有效地降低片上總線上所消耗的功耗。該發(fā)明可以滿足諸多領(lǐng)域片上系統(tǒng)總線低功耗的需要。
背景技術(shù)：
微電子已經(jīng)邁向了片上系統(tǒng)(System on Chip)設(shè)計(jì)，使得功耗也成為一個重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。在CMOS中，P∞Σi=1Ncivdd2fpi,]]>f·pi與電路的第i個節(jié)點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)次數(shù)成正比。對于總線來說，減少總線上的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，就是降低總線上的功耗。片上總線連接著所有的IP。IP的配置、功能的實(shí)現(xiàn)都是通過總線上的通信來進(jìn)行的。隨著片上芯片工作頻率增大，總線上的通信量也日益增加，使得總線上翻轉(zhuǎn)次數(shù)增加，功耗日趨增大。所以，尋求降低總線功耗的方法成為燃眉之須。
而現(xiàn)有的方法雖然可以有效的降低了總線的平均功耗和尖峰功耗，但是這些方法都對片上總線欠考慮或不適用現(xiàn)有片上總線。針對已經(jīng)存在的片上總線結(jié)構(gòu)，本文提出了傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)算法。該算法不改變現(xiàn)有總線結(jié)構(gòu)，仍可復(fù)用連接在總線上的IP，以最小的代價(jià)有效地降低片上總線上所消耗的功耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)的方法，它可復(fù)用連接在總線上的IP。
它包括用于對片外總線上編碼的步驟；用于對片上地址線編碼的步驟所述傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)的方法還包括用于對片上地址線進(jìn)行解碼的步驟；用于對片上地址線進(jìn)行編碼，使得地址線上數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)頻率減小的步驟；用于對片上數(shù)據(jù)線進(jìn)行解碼的步驟；用于對片上數(shù)據(jù)線進(jìn)行編碼，使得數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)頻率減小的步驟。
所述用于片上地址線進(jìn)行解碼的步驟若地址線表示為A＝{am-1，am-2，…，a0}，i時刻的地址線表示為Ai，則相鄰節(jié)拍地址線的漢明距離表示為H(Ai,Aj)=|Aj-Ai|=Σm=0M-1(ami⊕amj)]]>，對32位地址做以下處理如果傳輸模式為突發(fā)模式，則ADDRESS＝{iADDRESS[31]，iADDRESS[30:0]iADDRESS[31:1]}，否則進(jìn)行片上數(shù)據(jù)編碼的步驟；
用于對片上地址線進(jìn)行編碼，使得地址線上數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)頻率減小的步驟如果傳輸模式為突發(fā)模式，則ADDRESS＝{{iADDRESS[31]iADDRESS[30]… iADDRESS[i]}i，i＝31，30，…，0}，否則進(jìn)行片上數(shù)據(jù)解碼的步驟；用于對片上數(shù)據(jù)線進(jìn)行解碼的步驟WRAPPER_DATA_DECODE(input[31:0]iDATA，output[31:0]oDATA，input[3:0]iDI){for(i＝0；i＜4；i++){min＝i*8； max＝i*8+7；if(iDI[i]＝＝HIGH)oDATA[max:min]＝~iDATA[max:min]；else oDATA[max:min]＝iDATA[max:min]；}}用于對片上數(shù)據(jù)線進(jìn)行編碼，使得數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)頻率減小的步驟WRAPPER_DATA_DECODE(input[31:0]iDATA，output[31:0]oDATA，input[3:0]iDI){for(i＝0；i＜4；i++){min＝i*8； max＝i*8+7；if(iDI[i]＝＝HIGH)oDATA[max:min]＝~iDATA[max:min]；else oDATA[max:min]＝iDATA[max:min]；}}本發(fā)明具有以下技術(shù)效果(1)采用了功耗環(huán)的片上總線減小了總線上的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，平均功耗比不采用功耗環(huán)的片上總線的平均功耗有明顯的降低(2)該算法適用于突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸和單數(shù)據(jù)傳輸各自的不同的特性，不改變現(xiàn)有總線結(jié)構(gòu)，可復(fù)用連接在總線上的IP，以最小的代價(jià)有效地降低片上總線上所消耗的功耗。


圖1是傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)的方法結(jié)構(gòu)框圖(虛線內(nèi)部為總線)；圖2是傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)的地址線電路結(jié)構(gòu)；圖3是本發(fā)明的用總線功耗測試的片上架構(gòu)圖；圖4是傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)數(shù)據(jù)總線編碼的軟件流程圖；圖5是傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)數(shù)據(jù)總線解碼的軟件流程圖；圖6是傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)地址總線編碼的軟件流程圖；圖7是傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)地址總線解碼的軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，SoC總線包括地址線A、讀數(shù)據(jù)線R、寫數(shù)據(jù)線W、控制線及MUX邏輯。
如圖2所示，傳輸透明的功耗環(huán)地址線電路結(jié)構(gòu)由編碼和譯碼兩部分組成，功耗環(huán)加載在圖一所示的環(huán)狀結(jié)構(gòu)上。
如圖3所示，采用AMBA總線的SoC系統(tǒng)測試片上總線功耗。測試向量采用在CPU執(zhí)行的128位長的LFSR(128LFSR)、N＝32基2的FFT(32FFT)、網(wǎng)絡(luò)傳輸三種軟件來不斷的改變總線上的地址和數(shù)據(jù)。表四表示測試時系統(tǒng)支持的傳輸模式所占比例。以32位片上總線為例(M＝N＝32)，描述傳輸透明的低功耗環(huán)算法一.如圖4所示，功耗環(huán)數(shù)據(jù)總線編碼的具體流程步驟一首先讓控制循環(huán)的變量i初始化為0；繼續(xù)步驟二；步驟二判斷i是否小于4；若小于4，繼續(xù)步驟三，否則跳轉(zhuǎn)到步驟八；步驟三以參數(shù)min＝i*8，max＝i*8+7計(jì)算漢明距離Hi＝HammingDistance(rDATA[max:min]，iDATA[max:min])=Σm=07(rDATA[m]⊕iDATA[m])]]>；繼續(xù)步驟四；步驟四判斷步驟三中計(jì)算得到的漢明距離是否大于4；若大于4，繼續(xù)步驟五，否則跳轉(zhuǎn)到步驟六；步驟五置標(biāo)志位oDI[i]＝1；編碼后數(shù)據(jù)為輸入數(shù)據(jù)取反oDATA[max:min]＝iDATA[max:min]；跳轉(zhuǎn)到步驟七；步驟六置標(biāo)志位oDI[i]＝0；編碼后數(shù)據(jù)即為輸入數(shù)據(jù)oDATA[max:min]＝iDATA[max:min]；繼續(xù)步驟七；步驟七控制循環(huán)的變量i自加1；跳轉(zhuǎn)到步驟二；步驟八數(shù)據(jù)總線編碼完成。
二.如圖5所示，功耗環(huán)數(shù)據(jù)總線解碼的具體流程步驟一首先讓控制循環(huán)的變量i初始化為0；繼續(xù)步驟二；步驟二判斷i是否小于4；若小于4，繼續(xù)步驟三，否則跳轉(zhuǎn)到步驟八；步驟三設(shè)置參數(shù)min＝i*8，max＝i*8+7；繼續(xù)步驟四；步驟四判斷標(biāo)志位oDI[i]是否為1；若為1，繼續(xù)步驟五，否則跳轉(zhuǎn)到步驟六；步驟五解碼后數(shù)據(jù)為輸入數(shù)據(jù)取oDATA[max:min]＝~iDATA[max:min]跳轉(zhuǎn)到步驟七；步驟六解碼后數(shù)據(jù)即為輸入數(shù)oDATA[max:min]＝iDATA[max:min]；繼續(xù)步驟七；步驟七控制循環(huán)的變量i自加1；跳轉(zhuǎn)到步驟二；步驟八數(shù)據(jù)總線解碼完成。
三.如圖6所示，功耗環(huán)地址總線編碼的具體流程步驟一初始化；繼續(xù)步驟二；步驟二判斷是否為突發(fā)傳輸模式？若是突發(fā)傳輸模式，繼續(xù)步驟三，否則跳轉(zhuǎn)到步驟四；
步驟三使地址oADDRESS＝{iADDRESS[31]，iADDRESS[30:0]iADDRESS[31:1]；跳轉(zhuǎn)到步驟五；步驟四進(jìn)行數(shù)據(jù)總線編碼繼續(xù)步驟五；步驟五地址總線編碼完成。
四.如圖7所示，功耗環(huán)地址總線解碼的具體流程步驟一初始化；繼續(xù)步驟二；步驟二判斷是否為突發(fā)傳輸模式？若是突發(fā)傳輸模式，繼續(xù)步驟三，否則跳轉(zhuǎn)到步驟四；步驟三使地址oADDRESS＝{{iADDRESS[31]iADDRESS[30]…iADDRESS[i]}i，i＝31，30，…，0}；步驟四進(jìn)行數(shù)據(jù)總線解碼繼續(xù)步驟五；步驟五地址總線解碼完成。
實(shí)施例1對于AMBA數(shù)據(jù)總線編碼的過程傳入數(shù)據(jù)rDATA[max:min]＝1010_0111_0100_1011_0110_0110_1110_0010iDATA[max:min]＝1110_0101_1010_1100_1110_0011_0110_1011控制循環(huán)的變量i初始化為0；i＜4，以參數(shù)min＝i*8＝0，max＝i*8+7＝8計(jì)算漢明距離Hi＝HammingDistance(rDATA[max:min]，iDATA[max:min])=Σm=07(rDATA[m]⊕iDATA[m])=2<4;]]>置標(biāo)志位oDI[i]＝0；編碼后數(shù)據(jù)即為輸入數(shù)據(jù)oDATA[max:min]＝iDATA[max:min]；控制循環(huán)的變量i自加1，即i＝1＜4；以參數(shù)min＝i*8＝8，max＝i*8+7＝15計(jì)算漢明距離離Hi＝HammingDistance(rDATA[max:min]，iDATA[max:min])=Σm=07(rDATA[m]⊕iDATA[m])=6>4,]]>繼置標(biāo)志位oDI[i]＝1；編碼后數(shù)據(jù)為輸入數(shù)據(jù)取反oDATA[max:min]＝~iDATA[max:min]；控制循環(huán)的變量i自加1，即i＝2＜4；以參數(shù)min＝i*8＝16，max＝i*8+7＝23計(jì)算漢明距離Hi＝HammingDistance(rDATA[max:min]，iDATA[max:min])=Σm=07(rDATA[m]⊕iDATA[m])=3<4;]]>編碼后數(shù)據(jù)即為輸入數(shù)據(jù)oDATA[max:min]＝iDATA[max:min]；控制循環(huán)的變量i自加1，即i＝3＜4；以參數(shù)min＝i*8＝24，max＝i*8+7＝31計(jì)算漢明距離Hi＝HammingDistance(rDATA[max:min]，iDATA[max:min])=Σm=07(rDATA[m]⊕iDATA[m])=3<4;]]>
編碼后數(shù)據(jù)即為輸入數(shù)據(jù)oDATA[max:min]＝iDATA[max:min]；控制循環(huán)的變量i自加1，即i＝4；完成數(shù)據(jù)總線編碼。
實(shí)施例2對于AMBA地址總線突發(fā)模式解碼的過程判斷發(fā)現(xiàn)為突發(fā)模式；地址地址oADDRESS＝{{iADDRESS[31]iADDRESS[30]…iADDRESS[i]}i，i＝31，30，…，0}；完成地址總線解碼。
權(quán)利要求
1．一種降低總線功耗的方法，包括用于對片外總線上編碼的步驟；其特征是所述傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)的方法還包括用于對片上地址線進(jìn)行解碼的步驟；用于對片上地址線進(jìn)行編碼，使得地址線上數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)頻率減小的步驟；用于對片上數(shù)據(jù)線進(jìn)行解碼的步驟；用于對片上數(shù)據(jù)線進(jìn)行編碼，使得數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)頻率減小的步驟。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)的方法，其特征是所述用于片上地址線進(jìn)行解碼的步驟若地址線表示為A＝{am-1，am-2，…，a0}，i時刻的地址線表示為Ai，則相鄰節(jié)拍地址線的漢明距離表示為H(Ai,Aj)=|Aj-Ai|=Σm=0M-1(ami⊕amj),]]>對32位地址做以下處理如果傳輸模式為突發(fā)模式，則ADDRESS＝{iADDRESS[31]，iADDRESS[30:0]iADDRESS[31:1]}，否則進(jìn)行片上數(shù)據(jù)編碼的步驟；
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)的方法，其特是所述用于對片上地址線進(jìn)行編碼，使得地址線上數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)頻率減小的步驟如果傳輸模式為突發(fā)模式，則ADDRESS＝{iADDRESS[31]iADDRESS[30]…iADDRESS[i])i，i＝31，30，…，0)，否則進(jìn)行片上數(shù)據(jù)解碼的步驟；
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)的方法，其特征是所述用于對片上數(shù)據(jù)線進(jìn)行解碼的步驟WRAPPER_DATA_DECODE(input[31:0]iDATA，output[31:0]oDATA，input[3:0]iDI){for(i＝0；i＜4；i++){min＝i*8； max＝i*8+7；if (iDI[i]＝＝HIGH)oDATA[max:min]＝~iDATA[max:min]；else oDATA[max:min]＝iDATA[max:min]；}}
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)的方法，其特征是所述用于對片上數(shù)據(jù)線進(jìn)行編碼，使得數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)頻率減小的步驟WRAPPER_DATA_DECODE(input[31:0]iDATA，output[31:0]oDATA，input[3:0]iDI){for(i＝Oi＜4；i++){min＝i*8； max＝i*8+7；if(iDI[i]＝＝HIGH)oDATA[max:min]＝~iDATA[max:min]；else oDATA[max:min]=iDATA[max:min]；}}
全文摘要
本發(fā)明公開了一種傳輸透明的片上總線低功耗環(huán)的方法。它包括用于對片上地址線進(jìn)行解碼的步驟；用于對片上地址線進(jìn)行編碼，使得地址線上數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)頻率減小的步驟；用于對片上數(shù)據(jù)線進(jìn)行解碼的步驟；用于對片上數(shù)據(jù)線進(jìn)行編碼，使得數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)頻率減小的步驟。本發(fā)明具有以下技術(shù)效果(1)采用了功耗環(huán)的片上總線減小了總線上的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，平均功耗比不采用功耗環(huán)的片上總線的平均功耗有明顯的降低(2)該算法適用于突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸和單數(shù)據(jù)傳輸各自的不同的特性，不改變現(xiàn)有總線結(jié)構(gòu)，可復(fù)用連接在總線上的IP，以最小的代價(jià)有效地降低片上總線上所消耗的功耗。
文檔編號G06F13/38GK1971482SQ20061004899
公開日2007年5月30日 申請日期2006年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月11日
發(fā)明者王國雄, 葛海通 申請人:浙江大學(xué)