XOR网络功耗优化及在有限域乘法器上的应用

发布时间：2017-12-27 19:04

  本文关键词：XOR网络功耗优化及在有限域乘法器上的应用　出处：《宁波大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 功耗估算 XOR网络 跳变密度 Reed-Muller逻辑 有限域乘法器

【摘要】：随着集成电路技术的不断发展，电路的功耗已经成为集成电路设计过程中必须关注的问题之一。目前数字电路设计以NOT/AND/OR门为基础的Boolean逻辑实现，并已建立了系统的自动设计方法。事实上大量的研究表明，相比于用传统Boolean逻辑实现的电路，约一半的电路，如用基于XOR/AND的Reed-Muller(RM)逻辑来实现，可以实现电路面积的进一步优化，并且RM逻辑在可测试性方面具有明显的优势。相比于RM逻辑的面积优化，涉及RM逻辑的功耗优化要困难许多，这与RM逻辑对输入信号的跳变十分敏感有关。本文将结合RM逻辑电路特点，通过对目前国内外RM逻辑功耗估算方法及优化方法分析，提出了基于信号跳变密度的功耗估算方法，并且将该方法应用到有限域乘法器当中获得了有效的验证。论文主要包含以下三方面内容： 1、提出新的二输入XOR门的信号跳变密度计算公式。对于CMOS电路来说，，功耗的绝大部分来源于动态功耗，而动态功耗的高低与单位时间内节点电容的充放电次数直接相关。在估算电路功耗的过程中，电路的开关活动性是估算功耗的重要指标，开关活动性的计算结果的准确程度将直接影响到功耗估算的准确性。本文通过随机信号获得信号的跳变密度的初始值，并推导出二输入XOR门的信号跳变密度计算公式，同时也给出了实验验证的方法。 2、将XOR网络分解为多个二输入XOR门，并利用之前提出的二输入XOR门的功耗估算方法实现XOR网络的低功耗分解。并利用Modelsim软件对分解后的XOR的信号跳变情况进行模拟验证。实验结果表明，所提出的算法在XOR网络分解优化方面比现有方法更有效。 3、有限域乘法器是通信系统重要的基本单元，目前为止国内外在有限域乘法器的研究主要集中在面积和速度优化上面。为此，本文将提出的XOR网络优化算法应用在所建立得有限域乘法器模型上，通过Linux平台上的DC综合软件分析XOR网络所占乘法器的功耗比例，对比优化前后的有限域乘法器的功耗，证明了本文提出的XOR网络功耗优化方法的有效性。
[Abstract]:With the continuous development of integrated circuit technology, the power consumption of the circuit has become one of the problems that must be paid attention to in the design of integrated circuits. At present, the design of digital circuit is based on the Boolean logic based on the NOT/AND/OR gate, and the automatic design method of the system has been established. A large number of studies show that in fact, compared to the traditional Boolean logic circuit implementation, about half of the circuit based on XOR/AND, such as Reed-Muller (RM) logic to achieve, can achieve further optimization of circuit area, and the RM logic has obvious advantages in terms of testability. Compared to the area optimization of RM logic, it is very difficult to optimize the power consumption of RM logic, which is very sensitive to the jump of the input signal by RM logic. This paper will combine the characteristics of RM logic circuit. By analyzing the current RM logic power consumption estimation methods and optimization methods at home and abroad, we propose a power estimation method based on the signal skip density, and apply this method to the finite field multiplier, which has been effectively verified. The paper mainly contains the following three aspects:
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332.22;TN432

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本文编号：1342796