СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-4

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ потребляемую мощность во внутрен них узлах, например, для соединений и состояний схемы регистра, показан ного на рисунке 7. В статической модели простого двухвходового логического элемен та, реализованного непосредственно в субблоках ALM или LE, обычно не принимают в расчёт энергию источ ника питания. Однако, при анализе энергопотребления с помощью Po werPlay рower аnalyzer на логических элементах «И», например, мульти плексора, учитывается исходное со стояние его входов и электрические соединения элементов. В результате потребляемая мощность при внут ренних переключениях схемы муль типлексора подсчитывается более точно (см. рис. 8). При анализе и оценке энергопотреб ления в проектируемых устройствах на FPGA следует помнить, что при маршрутизации соединений блоков значительная часть динамической мощности расходуется на ток корот кого замыкания и заряда разряда ем костных нагрузок. На рисунке 9 пока зано изменение энергопотребления в схеме инвертора при переключении емкостной нагрузки. Ёмкости метал лических соединений определяются их длиной, толщиной, расстояниями от соседних дорожек и слоем, в кото ром они реализованы. В программе PowerPlay рower аnalyzer Quartus II имеется база данных с точными зна чениями емкостей для каждого воз можного маршрута соединительных проводов. После выполнения предваритель ной оценки энергопотребления осу ществляется моделирование электро питания с использованием програм много обеспечения Quartus II по каждому входу и выходу схемы. На пример, для семейств FPGA Stratix III и Cyclone III в программе PowerPlay рower аnalyzer учитываются нагрузки емкостного характера, параметры, описывающие внешние связи микро схемы, а также соответствующие со единения и последствия возможного обрыва проводника для каждого вхо да/выхода, как показано на рисун ке 10. На рисунке 11 приведено окно с результатами определения электри ческих параметров и моделирования энергопотребления устройством на ПЛИС. Реализация в современных ПЛИС FPGA режимов пониженного энерго потребления PowerPlay позволяет су щественно уменьшить статическую потребляемуюмощность. Использова ние программы PowerPlay рower аna lyzer для оценки энергопотребления проектируемых устройств на ПЛИС FPGA позволяет добиться уменьшения электропотребления в среднем на 10% без ухудшения параметров. Учитывая значительное снижение энергопо требления ПЛИС в динамических ре жимах, можно проектировать более экономичные устройства по сравне нию с их функциональными аналога ми на базе специализированных или стандартных ИС. 61 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2011 C n Из микросхемы В микросхему R ns R nl R nh T_lenght L_per_lenght Комплект в программном обеспечении Quartus II C_per_lenght V t R fs R fl R fh V tt C f Рис. 10. Развёрнутая модель трассы энергопотребления Рис. 11. Окно программы PowerPlay рower аnalyzer с результатами анализа энергопотребления ПЛИС Реклама © СТА-ПРЕСС