FPGA高级功耗估算与低功耗设计探索

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本文主要探讨了高级别FPGA(Field-Programmable Gate Array)的功耗估算与低功耗设计空间探索。作者Deming Chen,来自伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校电子与计算机工程系,针对Altera Stratix FPGA架构,该架构包含了通用逻辑元素、DSP核心和存储器等组件,提出了一个同步的资源分配和绑定算法,旨在优化FPGA的功耗。 在研究中,作者首先开发了一个针对该架构的高级别功耗估算器,其准确性是通过与商业级门级功耗估算工具Quartus II PowerPlay Analyzer进行比较来验证的。作者特别关注设计阶段中的互联和多路复用器,因为这些因素对功耗有显著影响。他们采用了创新的方法来探索设计空间,强调了资源分配和绑定在确定互联结构中的关键作用。 实验结果显示,作者的高级别功耗估算器与PowerPlay Analyzer的误差仅为8.7%,显示出较高的精度。此外,通过采用他们的算法,研究者成功实现了显著的功耗节省,具体节省的功率达到了320So。这一结果表明,高级别的功耗估算不仅能够提供快速的设计预估,而且在实际设计优化中具有实用价值,有助于工程师在早期阶段就做出更有效的低功耗决策。 在整个过程中,作者的策略涵盖了从系统级到硬件层面的综合考虑,包括但不限于逻辑布局、数据流管理和电源管理策略。通过这种高效率的估计方法,设计者可以在保证性能的同时,降低能耗,从而提高FPGA的整体能效比。这对于现代电子产品,尤其是在能源效率方面有着极高要求的应用领域来说,具有重要的实践意义。