JP5368941B2 - 論理回路設計支援方法及び装置 - Google Patents
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Description
前記最適化対象論理回路の回路構造を記述した回路データに基づいて、前記最適化対象論理回路に入力する複数の前記イネーブル信号を抽出する第1ステップと、前記最適化対象論理回路と抽出された前記複数のイネーブル信号の生成論理に対して実動作モードの論理シミュレーションを実行して、前記イネーブル信号毎の動作時におけるアクティブ状態と非アクティブ状態間の状態遷移に係る時系列情報を取得する第2ステップと、前記時系列情報に基づいて、前記最適化対象論理回路と前記クロックゲーティング回路の合計消費電力が、前記クロックゲーティング回路を挿入する前の前記最適化対象論理回路の消費電力より低減されるように、前記クロックゲーティング回路の挿入個数及び挿入箇所を最適化する第3ステップと、を有することを特徴とする論理回路設計支援方法を提供する。
前記最適化対象論理回路の回路構造を記述した回路データに基づいて、前記最適化対象論理回路に入力する複数の前記イネーブル信号を抽出する第1手段と、前記最適化対象論理回路と抽出された前記複数のイネーブル信号の生成論理に対して実動作モードの論理シミュレーションを実行して、前記イネーブル信号毎の動作時におけるアクティブ状態と非アクティブ状態間の状態遷移に係る時系列情報を取得する第2手段と、前記時系列情報に基づいて、前記最適化対象論理回路と前記クロックゲーティング回路の合計消費電力が、前記クロックゲーティング回路を挿入する前の前記最適化対象論理回路の消費電力より低減されるように、前記クロックゲーティング回路の挿入個数及び挿入箇所を最適化する第3手段と、を備えることを特徴とする論理回路設計支援装置を提供する。
図1(a)に示す論理回路に対して電力消費の最適化を施す第1実施例を、図4〜図15を参照して詳細に説明する。図1(a)に示す論理階層11〜14下のイネーブル付きフリップフロップ回路31〜34の夫々が、論理回路ユニットに相当し、論理階層11〜14の全体が最適化対象論理回路に相当する。論理階層10下には、クロック信号CLKを生成するクロックジェネレータ20と、イネーブル信号EN1〜EN3の生成論理回路21が存在する。
P0=Pff0+Pcg0
=4pW/クロック個×12クロック個+1pW/クロック個×30クロック個
=78pW
(数2)
P1=Pff1+Pcg1
=4pW/クロック個×13クロック個+1pW/クロック個×10クロック個
=62pW
図16に示す論理回路に対して電力消費の最適化を施す第2実施例を、第1実施例と同じフローチャート(図4、図5、図7、図9、図12、図14)と、図16〜図23を参照して詳細に説明する。上記第1実施例では、図1(a)に示す比較的簡単な回路構成の論理回路を最適化対象としたが、第2実施例では、図1(a)に示す論理回路よりイネーブル信号数及びフリップフロップ回路数の多い論理回路を最適化の対象とし、第1実施例と同様に、ステップS1〜S5の処理を順次実行する。尚、図16において、図1(a)と共通する信号名及び符号が用いられているが、同種の信号及び同種の回路であることを意味しているが、個々の信号及び回路は、図1(a)のものとは異なる。
P0=Pff0+Pcg0
=4pW/クロック個×25クロック個+1pW/クロック個×80クロック個
=180pW
(数4)
P1=Pff1+Pcg1
=4pW/クロック個×33クロック個+1pW/クロック個×30クロック個
=162pW
2: CPU(中央演算処理装置)
3: ROM(読み出し専用メモリ)
4: RAM(ランダムアクセスメモリ)
5: 外部記憶装置
6: 入力装置
7: 表示装置
8: バスライン
10〜18: 論理階層
20: クロックジェネレータ
21: イネーブル生成論理回路
31〜38: イネーブル付きフリップフロップ回路(論理回路ユニット)
31a〜34a: イネーブル無しフリップフロップ回路
41〜47: クロックゲーティング回路
50〜53: クロックゲーティング回路
CLK: クロック信号
CLK1〜CLK7: クロックゲーティング回路から出力されるクロック信号
D1: 処理前の最適化対象論理回路の回路構造を記述した回路データ
D2: イネーブル信号情報
D3: テストベンチ
D4: 波形情報(状態遷移に係る時系列情報)
D5: 第1最適化イネーブル信号情報
D6: 第2最適化イネーブル信号情報
D7: 処理後の最適化対象論理回路の回路構造を記述した回路データ
EN1〜EN8: イネーブル信号
EN10〜EN12: 合成イネーブル信号
Rax: 基準アクティブ比率
Rbx: 基準近似率
T1〜T10:クロックサイクル
Claims (7)
- 少なくともイネーブル信号とクロック信号を入力信号とする複数の論理回路ユニットからなる最適化対象論理回路に対して、前記クロック信号を非活性化するクロックゲーティング回路を、前記クロック信号の前記論理回路ユニットに至る信号経路上に少なくとも1つ挿入して、前記最適化対象論理回路に対して低消費電力化を行うゲーティッドクロック設計をコンピュータ演算処理により支援する論理回路設計支援方法であって、
前記最適化対象論理回路の回路構造を記述した回路データに基づいて、前記最適化対象論理回路に入力する複数の前記イネーブル信号を抽出する第1ステップと、
前記最適化対象論理回路と抽出された前記複数のイネーブル信号の生成論理に対して実動作モードの論理シミュレーションを実行して、前記イネーブル信号毎の動作時におけるアクティブ状態と非アクティブ状態間の状態遷移に係る時系列情報を取得する第2ステップと、
前記時系列情報に基づいて、前記最適化対象論理回路と前記クロックゲーティング回路の合計消費電力が、前記クロックゲーティング回路を挿入する前の前記最適化対象論理回路の消費電力より低減されるように、前記クロックゲーティング回路の挿入個数及び挿入箇所を最適化する第3ステップと、を有し、
前記第3ステップにおいて、
前記時系列情報に基づいて、抽出された前記イネーブル信号毎に、動作期間中にアクティブ状態となっている比率を示すアクティブ比率を取得し、前記アクティブ比率が所定の基準アクティブ比率以上の前記イネーブル信号を、第1種イネーブル信号として抽出し、前記第1種イネーブル信号が入力する特定の前記論理回路ユニットを、前記クロックゲーティング回路の挿入対象から除外し、
前記時系列情報に基づいて、前記第1種イネーブル信号を除く抽出された前記複数のイネーブル信号の中から、2以上の前記イネーブル信号間で信号状態が互いに一致している期間の全動作期間に対する比率で表わされる近似率が所定の基準近似率以上の2以上の前記イネーブル信号の組み合わせを、第2種イネーブル信号として1組以上抽出し、
前記第2種イネーブル信号が夫々入力する2以上の前記論理回路ユニットに対して、同一組に属する前記第2種イネーブル信号の少なくとも1つがアクティブ状態の場合にアクティブ状態となる1つの合成イネーブル信号を生成し、当該2以上の論理回路ユニットに至る前記クロック信号の信号経路上の共通箇所に、前記合成イネーブル信号を入力とする前記クロックゲーティング回路を1つ挿入することを特徴とする論理回路設計支援方法。 - 少なくともイネーブル信号とクロック信号を入力信号とする複数の論理回路ユニットからなる最適化対象論理回路に対して、前記クロック信号を非活性化するクロックゲーティング回路を、前記クロック信号の前記論理回路ユニットに至る信号経路上に少なくとも1つ挿入して、前記最適化対象論理回路に対して低消費電力化を行うゲーティッドクロック設計をコンピュータ演算処理により支援する論理回路設計支援方法であって、
前記最適化対象論理回路の回路構造を記述した回路データに基づいて、前記最適化対象論理回路に入力する複数の前記イネーブル信号を抽出する第1ステップと、
前記最適化対象論理回路と抽出された前記複数のイネーブル信号の生成論理に対して実動作モードの論理シミュレーションを実行して、前記イネーブル信号毎の動作時におけるアクティブ状態と非アクティブ状態間の状態遷移に係る時系列情報を取得する第2ステップと、
前記時系列情報に基づいて、前記最適化対象論理回路と前記クロックゲーティング回路の合計消費電力が、前記クロックゲーティング回路を挿入する前の前記最適化対象論理回路の消費電力より低減されるように、前記クロックゲーティング回路の挿入個数及び挿入箇所を最適化する第3ステップと、を有し、
前記第3ステップにおいて、
前記時系列情報に基づいて、抽出された前記複数のイネーブル信号の中から、2以上の前記イネーブル信号間で信号状態が互いに一致している期間の全動作期間に対する比率で表わされる近似率が所定の基準近似率以上の2以上の前記イネーブル信号の組み合わせを、第2種イネーブル信号として1組以上抽出し、
前記第2種イネーブル信号が夫々入力する2以上の前記論理回路ユニットに対して、同一組に属する前記第2種イネーブル信号の少なくとも1つがアクティブ状態の場合にアクティブ状態となる1つの合成イネーブル信号を生成し、当該2以上の論理回路ユニットに至る前記クロック信号の信号経路上の共通箇所に、前記合成イネーブル信号を入力とする前記クロックゲーティング回路を1つ挿入することを特徴とする論理回路設計支援方法。 - 前記第3ステップにおいて、前記クロックゲーティング回路の挿入対象となる前記論理回路ユニットに対して、前記論理回路ユニットに入力する前記イネーブル信号が対応する前記クロックゲーティング回路に入力する場合は、当該論理回路ユニットを前記イネーブル信号が入力しないイネーブル無し論理回路ユニットに置き換え、前記合成イネーブル信号が対応する前記クロックゲーティング回路に入力する場合は、当該論理回路ユニットを前記イネーブル無し論理回路ユニットに置き換えないことを特徴とする請求項1に記載の論理回路設計支援方法。
- 少なくともイネーブル信号とクロック信号を入力信号とする複数の論理回路ユニットからなる最適化対象論理回路に対して、前記クロック信号を非活性化するクロックゲーティング回路を、前記クロック信号の前記論理回路ユニットに至る信号経路上に少なくとも1つ挿入して、前記最適化対象論理回路に対して低消費電力化を行うゲーティッドクロック設計をコンピュータ演算処理により支援する論理回路設計支援装置であって、
前記最適化対象論理回路の回路構造を記述した回路データに基づいて、前記最適化対象論理回路に入力する複数の前記イネーブル信号を抽出する第1手段と、
前記最適化対象論理回路と抽出された前記複数のイネーブル信号の生成論理に対して実動作モードの論理シミュレーションを実行して、前記イネーブル信号毎の動作時におけるアクティブ状態と非アクティブ状態間の状態遷移に係る時系列情報を取得する第2手段と、
前記時系列情報に基づいて、前記最適化対象論理回路と前記クロックゲーティング回路の合計消費電力が、前記クロックゲーティング回路を挿入する前の前記最適化対象論理回路の消費電力より低減されるように、前記クロックゲーティング回路の挿入個数及び挿入箇所を最適化する第3手段と、を備え、
前記第3手段が、
前記時系列情報に基づいて、抽出された前記イネーブル信号毎に、動作期間中にアクティブ状態となっている比率を示すアクティブ比率を取得し、前記アクティブ比率が所定の基準アクティブ比率以上の前記イネーブル信号を、第1種イネーブル信号として抽出し、前記第1種イネーブル信号が入力する特定の前記論理回路ユニットを、前記クロックゲーティング回路の挿入対象から除外し、
前記時系列情報に基づいて、前記第1種イネーブル信号を除く抽出された前記複数のイネーブル信号の中から、2以上の前記イネーブル信号間で信号状態が互いに一致している期間の全動作期間に対する比率で表わされる近似率が所定の基準近似率以上の2以上の前記イネーブル信号の組み合わせを、第2種イネーブル信号として1組以上抽出し、
前記第2種イネーブル信号が夫々入力する2以上の前記論理回路ユニットに対して、同一組に属する前記第2種イネーブル信号の少なくとも1つがアクティブ状態の場合にアクティブ状態となる1つの合成イネーブル信号を生成し、当該2以上の論理回路ユニットに至る前記クロック信号の信号経路上の共通箇所に、前記合成イネーブル信号を入力とする前記クロックゲーティング回路を1つ挿入することを特徴とする論理回路設計支援装置。 - 少なくともイネーブル信号とクロック信号を入力信号とする複数の論理回路ユニットからなる最適化対象論理回路に対して、前記クロック信号を非活性化するクロックゲーティング回路を、前記クロック信号の前記論理回路ユニットに至る信号経路上に少なくとも1つ挿入して、前記最適化対象論理回路に対して低消費電力化を行うゲーティッドクロック設計をコンピュータ演算処理により支援する論理回路設計支援装置であって、
前記最適化対象論理回路の回路構造を記述した回路データに基づいて、前記最適化対象論理回路に入力する複数の前記イネーブル信号を抽出する第1手段と、
前記最適化対象論理回路と抽出された前記複数のイネーブル信号の生成論理に対して実動作モードの論理シミュレーションを実行して、前記イネーブル信号毎の動作時におけるアクティブ状態と非アクティブ状態間の状態遷移に係る時系列情報を取得する第2手段と、
前記時系列情報に基づいて、前記最適化対象論理回路と前記クロックゲーティング回路の合計消費電力が、前記クロックゲーティング回路を挿入する前の前記最適化対象論理回路の消費電力より低減されるように、前記クロックゲーティング回路の挿入個数及び挿入箇所を最適化する第3手段と、を備え、
前記第3手段が、
前記時系列情報に基づいて、抽出された前記複数のイネーブル信号の中から、2以上の前記イネーブル信号間で信号状態が互いに一致している期間の全動作期間に対する比率で表わされる近似率が所定の基準近似率以上の2以上の前記イネーブル信号の組み合わせを、第2種イネーブル信号として1組以上抽出し、
前記第2種イネーブル信号が夫々入力する2以上の前記論理回路ユニットに対して、同一組に属する前記第2種イネーブル信号の少なくとも1つがアクティブ状態の場合にアクティブ状態となる1つの合成イネーブル信号を生成し、当該2以上の論理回路ユニットに至る前記クロック信号の信号経路上の共通箇所に、前記合成イネーブル信号を入力とする前記クロックゲーティング回路を1つ挿入することを特徴とする論理回路設計支援装置。 - 前記第3手段が、前記クロックゲーティング回路の挿入対象となる前記論理回路ユニットに対して、前記論理回路ユニットに入力する前記イネーブル信号が対応する前記クロックゲーティング回路に入力する場合は、当該論理回路ユニットを前記イネーブル信号が入力しないイネーブル無し論理回路ユニットに置き換え、前記合成イネーブル信号が対応する前記クロックゲーティング回路に入力する場合は、当該論理回路ユニットを前記イネーブル無し論理回路ユニットに置き換えないことを特徴とする請求項4に記載の論理回路設計支援装置。
- 請求項1〜3の何れか1項に記載の論理回路設計支援方法を用いて、前記クロックゲーティング回路の挿入個数及び挿入箇所が最適化された論理回路を有することを特徴とする半導体集積回路。
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