嵌入式SRAM编译器时序功耗模型的建立与验证

发布时间：2017-07-16 05:07

  本文关键词：嵌入式SRAM编译器时序功耗模型的建立与验证

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【摘要】：嵌入式存储器作为SoC系统中的重要组成部分,其在SoC中的作用日益增加。首先,SoC芯片数据通道的关键路径上存在一些SRAM,使芯片的速度受到SRAM的访问速度的直接制约；其次,SRAM的功耗占据SoC芯片整体功耗的比重逐渐增加,它由SRAM存储容量和读写速度的增加造成的；再次,芯片的面积和成本受到SRAM集成度的影响,而这可以通过使用高水平的设计技术和先进的物理实现技术降低影响；总体来讲就是SoC各性能的发展瓶颈是SoC中SRAM造成的,如速度(频率)、功耗和面积。所以制作位于关键路径上的SRAM对实现SoC芯片整体性能的提高,功耗以及成本的降低非常有利,这些SRAM具有高速、低功耗、高密度等特性。当今半导体行业通常利用全定制和SRAM编译器两种设计方法产生需要的存储器。 本文采用SRAM编译器快速生成用户群体各自所需的SRAM IP核,采用了确保SRAM稳定性和高性能等的全定制设计方法。用户能够从产生的Datasheet文件中用户可以直接读取SRAM的性能参数,包括时序和功耗等,其中Datasheet文件中的数据来源于Lib库中参数模型解析的结果,对SRAM的性能参数我们通过建立模型的方法表明。常用建模方案有解析模型法和统计模型法。目前的编译器普遍还存在的问题是设计周期长,对具体SRAM电路结构的依赖程度比较高,开发过程中的重复性投入,设计效率低下。 本文基于SRAM的研究分析的基础上,对编译器设计中涉及到的参数模型重新整理分析,针对不同容量的SRAM分别提出了新的时序、功耗模型方案。首先,针对大容量SRAM字线负载过大的问题使用了分等级字线译码结构技术,使工作的字线上负载大幅度的降低；其次,对于那些容量大于32KB的SRAM利用分模块译码技术,使每次只有一个模块处于工作状态,更有利于提高SRAM的性能和降低功耗；再次,建立了不同容量SRAM的时序功耗模型；最后,制作了SRAM编译器的Lib、Datasheet等模板文件,并对其进行验证。采用上述方案可以从提高SRAM编译器的通用性及灵活性,从下面几个方面能很好的进行说明：一、自主选择架构,根据用户的要求实现最优SRAM架构的选择,以平衡面积、延时、功耗的要求；二、通用性强,只要提供相应的模板文件及特定工艺的单元库,就可编译生成任何类型的存储器；三、较好的时序及功耗计算方法,能够基于选择的SRAM结构合理的选择Lib库文件中的参数模型。
【关键词】：SRAM 编译器 SoC 时序模型 功耗模型
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 嵌入式SRAM的设计方法10-12
• 1.3 论文的研究内容12-13
• 1.4 论文的组织架构13-14
• 第2章 SRAM编译器的研究现状14-30
• 2.1 编译器设计流程14-18
• 2.2 编译器设计的研究现状18-21
• 2.2.1 国外研究现状18-20
• 2.2.2 国内研究现状20-21
• 2.3 SRAM电路结构的实现21-29
• 2.3.1 SRAM设计面临的问题21-23
• 2.3.2 电路的功耗和延时23-25
• 2.3.3 电路结构的优化25-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 编译器生成SRAM性能建模30-53
• 3.1 常见的建模方法30-38
• 3.1.1 时序模型30-35
• 3.1.1.1 基于小模块的解析模型31-33
• 3.1.1.2 基于互连线的延时33-35
• 3.1.2 功耗模型35-38
• 3.1.2.1 基于解析模型的动态功耗36
• 3.1.2.2 基于统计模型的泄漏功耗36-38
• 3.2 32KB以下建模方法38-43
• 3.2.1 时序模型40-42
• 3.2.2 功耗模型42-43
• 3.2.2.1 动态功耗的建模42-43
• 3.2.2.2 泄漏功耗的建模43
• 3.3 大于32KB的建模方法43-52
• 3.3.1 时序模型43-48
• 3.3.1.1 控制模块的延时43-46
• 3.3.1.2 互连线延时46-47
• 3.3.1.3 Tcq模型47-48
• 3.3.2 功耗模型48-52
• 3.3.2.1 动态功耗模型48-51
• 3.3.2.2 泄漏功耗模型51-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第4章 模板文件的制作及对应生成文件的验证53-60
• 4.1 Lib和Datasheet模板文件的制作53-55
• 4.2 编译器生成lib和datasheet文件的验证55-59
• 4.2.1 32KB以下小容量lib和datasheet文件的验证57-58
• 4.2.2 32KB以上容量lib和datasheet文件的验证58-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第5章 总结与展望60-61
• 参考文献61-65
• 图表目录65-67
• 致谢67

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本文编号：547156