数字语音解码器的低功耗的设计策略[1]

终端与业务 责任编辑:ml2257875 2010-12-17

摘要:近年来,随着个人手持多媒体设备的快速增长,低功耗设计变得越来越重要,甚至成为决定产品是否成功的关键,如笔记本电脑、PDA、移动电话等时尚消费和商务类电子产品,对电池的供电时间要求越来越高,高功耗成为延长电池使用时间突出的制约因素。CMOS数字电路的功耗主要由3部分组成:跳变功耗、短路功耗和静态漏电功耗。其中占系统功

  近年来,随着个人手持多媒体设备的快速增长,低功耗设计变得越来越重要,甚至成为决定产品是否成功的关键,如笔记本电脑、PDA、移动电话等时尚消费和商务类电子产品,对电池的供电时间要求越来越高,高功耗成为延长电池使用时间突出的制约因素。

  CMOS数字电路的功耗主要由3部分组成:跳变功耗、短路功耗和静态漏电功耗。其中占系统功耗比例大于90%的为跳变功耗,也称动态功耗。对于SoC而言,所有的设计方法都是围绕着动态功耗来进行。如何从各个层次、各个方面尽量减少动态功耗,将是语音解码设计中的重点内容。

  1 语音解码器的低功耗设计策略

  SoC低功耗的设计应该从顶层到底层各个阶段进行优化设计的工作,主要运用各级的低功耗策略,通常在系统级、算法级、结构级、电路级、布局布线以及制造工艺等层次上综合考虑。有研究表明,除了制造工艺外,高抽象层次(系统级、算法级、结构级)的设计因素对功耗的影响比其他层次要大的多。因此系统级、算法级、结构级的低功耗设计技术的研究非常重要。

  1.1 系统级的低功耗设计策略

  降低系统级的功耗实际上是减少动态功耗。主要方法是时钟采用power-down管理模式,在SoC处于空闲状态时,使SoC运作于休眠状态(只有部分设备处于工作之中);在预设时间到来时,产生一个中断,由该中断唤醒其他设备;或采用门生时钟技术停掉未工作模块的时钟,从而降低系统功耗。

  另外,多时钟设计也是降低系统功耗的有效方法,即让运算量小的模块采用低频率时钟;而运算量大的模块使用高频率时钟。

  本设计综合使用了上述设计策略以降低系统功耗。使用一个系统主频,通过对时钟的精细控制,即时钟使能&禁止以控制模块的工作状态;使用双向不交叠时钟技术,提高运算量大的模块的操作频率,同时消除了竞争与冒险的可能。双向不交叠时钟由系统时钟Cp分为2个不交叠的时钟,yCp和zCp。

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