基于AMBA的SOC总线功耗分析及优化

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1、片上系统SOC中文核心期刊(微计算机信息)(嵌入式与SOC)2007年第23卷第11-2期文章编号:1008-0570(2007)11-2-0150-02基于AMBA的SOC总线功耗分析及优化PowerconsumptionanalysisandoptimizationbasedAMBAinSOCdesign比海交通大学)姚力郭炜丫i40LIGUOWEI摘要:随寿集成电路的制造工艺进入纳米级，SOC片上各模块间通信的功耗成为系统重要的参数。本文介绍一种基于AMBA总线的系统级功耗评估和分析方法，重点通过定全的实脸

2、，阐述了SOC中总线模块的功耗及它们之间的依赖关系。本文将系统功耗分解为各逻辑模块的功耗，全局总线的功耗和总线接口的功耗。在分析的基袖上，评估不同片上互连结构减小功耗的方法。采用了图表对比的方式说明总线结构功耗优化的结果，通过整体考虑总线结构和个别分析单个模块结构，总结出功耗优化的方法。关键词:SOC;AMBA;低功耗设计;总线编码;分段总线中图分类号:TP273+.5.文献识别码:AAbstract:ForcomplexSystem-on-chips(SoCs)fabricatedinnanometertech

3、nologies,thesystem-levelon-chipcommunicationarchi-tectureisemergingasasignificantsourceofpowerconsumption.Inthisarticle,wepresentasystematicevaluationandanalysisofthepowerconsumed场astate-of-the-artAMBAarchitecture.Wefocusondevelopingaquantitativeunderstanding

4、oftherelativecontributionsofdifferentcommunicationarchitecturecomponentstoitspowerconsumption,andthefactorsonwhichtheydepend.Basedonouranalyses,weevaluatedifferenttechniquesforreducingthepowerconsumedbytheon-chipcommunicationarchitecture,andcomparetheireffect

5、ivenessinachievingpowersavingsatthesystemlevel.Keywords:SOC,AMBA,Low-PowerDesign,BusEncoding,SegmentedBuses分解研究，在这种情况下，总线结构不能简单地理解为连线。主1简介要工作包括分析和优化连线上的功耗，以及如何在复杂系统中随着SOC系统复杂度的不断提高，如果采用普通的全局互有效地分布功耗。这些技术都是基于片上网络的结构，而不是连策略，会在全片功耗优化和系统性能提高方面造成瓶颈。目简单的总线应用。本文在分析A

6、MBA各功耗模块时引人了传输前，研究的重点主要是分析和优化全局总线的功耗。整体看来，级的功耗模型。实验注重比较AMBA总线结构中各种功耗分SOC的互连结构越来越复杂，包含的功能模块也越来越多，例析。本文通过实验数据分析各功耗因素间的关系。如仲裁模块，桥接模块，译码器，数据她址复用单元，控制逻辑，2背景总线接口等。总线结构的逻辑复杂度相当于中等复杂度的嵌人式CPU。但目前研究整个总线结构功耗的工作还相当不够。2.1AMBA总线简介为了更直观地研究片上总线和其功耗，本文以AMBA2.0本文的研究使用了Synopsys

7、Designwarelibrary中的AMBA总线为例，表1列出了特定工艺库下，AMBA总线功耗和系统总线模型。图1描述了一种典型的基于AMBA总线的SOC系其他模块的功耗比较，从表1中可以看出总线系统的功耗比多统结构，也是本文研究的结构。AMBA总线是一种层次化的总数的系统功能模块的功耗大。总线系统的功能要求不断提升，线结构。AHB(AdvancedHighPerformanceBus)是一种高速总线其功耗优化的要求也在不断提升。结构，用来组织和连接高性能的模块，如处理器、DMA控制器表1等。AHB是一种流水式

8、总线结构，地址和数据总线是独立的。功能模块名称功耗(MW)AHB结构最多支持16个主模块和16个从模块。所有从模块都处理器ARM946E-S60采用地址映射。每一次传输译码器对主模块给出的地址，产生存储器控制DWahbesmemctl29.1从模块的选择信号。主模块向从模块发出地址、控制和写数据片上总线DM几amba22.6信号，从模块向主模块发回响应信号和读数据信号。仲