AMD -Xilinx FPGA功耗優(yōu)化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

關(guān)于FPGA的功耗優(yōu)化，筆者曾經(jīng)在一個(gè)項(xiàng)目上做過深入的比對(duì)實(shí)踐。近期在Xilinx官網(wǎng)搜到這篇文章，有種醍醐灌頂、相見恨晚的感覺。這篇文章的原創(chuàng)應(yīng)該是來自科通的FAE技術(shù)分享集，值得大家好好研讀一番。

AMD -Xilinx FPGA功耗優(yōu)化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

重要的事情說三遍，文章里面說一遍，筆者接下來將會(huì)結(jié)合自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)再說一遍，讀后也請(qǐng)大家默默回味一遍。若能牢記在心，相信這些要點(diǎn)將來一定能夠成為指導(dǎo)大家設(shè)計(jì)的一些基本原則。

● 仔細(xì)檢查一下設(shè)計(jì)中的PLL，是不是可以把兩個(gè)PLL整合為一個(gè)；或者是否可以對(duì)時(shí)鐘頻率做一些“整合”，盡量減少時(shí)鐘頻率數(shù)量，從而省去一個(gè)PLL。如果可以，恭喜你，你將收獲的是幾十mW的功耗降低，這個(gè)數(shù)值很可能是整個(gè)功耗優(yōu)化項(xiàng)目中的top1。

● 盡可能降低FPGA資源的使用，這句話只能在優(yōu)化功耗的時(shí)候說，因?yàn)閺恼麄€(gè)設(shè)計(jì)角度看，“速度”和“資源”有時(shí)是蹺蹺板的兩端，必須在它們之間做出權(quán)衡?；蛘邠Q句話說，在滿足“速度”性能要求的情況下，盡可能減少“資源”的消耗。一種看似行之有效的方法，就是在產(chǎn)品應(yīng)用允許的情況下，讓FPGA器件的加載者在多個(gè)不同的比特流之間切換，這樣就能做到在單獨(dú)運(yùn)行某個(gè)功能時(shí)，其它功能不會(huì)白白消耗任何的靜態(tài)功耗。這也可能會(huì)帶來一點(diǎn)麻煩，需要設(shè)計(jì)者為一個(gè)設(shè)計(jì)維護(hù)多個(gè)工程，并且最重要的是，產(chǎn)品應(yīng)用以及存在一個(gè)合適的FPGA加載者支持這么干。

● 接著上面的點(diǎn)，如果要在片內(nèi)存儲(chǔ)器和邏輯資源之間做選擇，盡量減少片內(nèi)存儲(chǔ)器的使用，原因很簡(jiǎn)單，片內(nèi)存儲(chǔ)器相比邏輯資源更耗電。

● 使用門控時(shí)鐘或片選信號(hào)（存儲(chǔ)器的CE信號(hào)），在非運(yùn)行時(shí)間關(guān)閉時(shí)鐘或邏輯（存儲(chǔ)器），從而降低不必要的動(dòng)態(tài)功耗。

FPGA內(nèi)部的功耗優(yōu)化，其實(shí)就如同水龍頭，要么減少開啟時(shí)間，要么盡可能調(diào)小流量。很多時(shí)候很難像去掉一個(gè)PLL那樣有立竿見影的效果，大多數(shù)的優(yōu)化嘗試可能收獲的都是杯水車薪，但是積少成多，一點(diǎn)一滴也可能省出一個(gè)可觀的百分比。有很多細(xì)節(jié)的優(yōu)化，也并不是筆者可以一一娓娓道來的，只有工程師結(jié)合自身具體的工程應(yīng)用，耐心細(xì)致的進(jìn)行不斷嘗試和比對(duì)測(cè)試，才可以做到設(shè)計(jì)功耗的最優(yōu)化。