XOR自門控與時(shí)鐘門控的不同之處

時(shí)鐘XOR自門控（Self Gating）基本思路和時(shí)鐘門控類似，都是當(dāng)寄存器中的數(shù)據(jù)保持不變時(shí)，通過關(guān)閉某些寄存器的時(shí)鐘信號(hào)來降低設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)功耗。不過XOR 自門控是利用異或門（XOR）將存儲(chǔ)在寄存器中的數(shù)據(jù)與到達(dá)寄存器的數(shù)據(jù)引腳的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，輸出門控時(shí)鐘使能信號(hào)。

在講解XOR自門控之前，先回顧一下時(shí)鐘門控（Clock Gating）技術(shù)的缺點(diǎn)。

時(shí)鐘門控使用條件：

代碼中有確定的門控時(shí)鐘使能信號(hào)或者有門控時(shí)鐘使能譯碼邏輯存在。比如下面代碼中的EN信號(hào)：

input [n:0] D;

input CLK,EN;

output [n:0] Q;

always@ (posedge CLK)

begin

if (EN)

Q<=D;

end

時(shí)鐘門控的缺陷：

從上面代碼能看出，要想使用時(shí)鐘門控技術(shù)，對(duì)代碼風(fēng)格有一定的要求，得有時(shí)鐘門控信號(hào)。這可是硬傷，畢竟設(shè)計(jì)中不可能所有的寄存器都能找到這樣邏輯，也不能保證所有寫Verilog代碼的人都有這樣的覺悟。

因此，這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)中有些寄存器組無法采用門控時(shí)鐘技術(shù)。

XOR自門控與時(shí)鐘門控的不同之處：

與時(shí)鐘門控的不同之處在于，時(shí)鐘門控技術(shù)依賴于現(xiàn)有設(shè)計(jì)中的使能條件，而XOR 自門控則利用異或門（XOR）將存儲(chǔ)在寄存器中的數(shù)據(jù)與到達(dá)寄存器的數(shù)據(jù)引腳的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，輸出門控時(shí)鐘使能信號(hào)。如果數(shù)據(jù)不變，則由異或門直接關(guān)斷寄存器的時(shí)鐘輸入信號(hào)。下圖顯示了插入XOR自門控單元產(chǎn)生門控時(shí)鐘使能信號(hào)的原理。

XOR自門控單元

XOR自門控的優(yōu)點(diǎn)：

默認(rèn)情況下，工具僅支持非門控時(shí)鐘寄存器上的XOR自門控。

以下是XOR自門控的優(yōu)點(diǎn)：

?有些情況，某些寄存器的使能條件無法從現(xiàn)有邏輯推斷出，因此無法用傳統(tǒng)的門控時(shí)鐘技術(shù)來關(guān)斷它們的時(shí)鐘信號(hào)。這種情況下可以使用XOR自門控來關(guān)斷它們的時(shí)鐘信號(hào)；

?時(shí)鐘門控和XOR自門控并不沖突，可以同時(shí)使用。對(duì)于那些已經(jīng)采用門控時(shí)鐘關(guān)斷的寄存器，可以使用下面的命令允許在這些寄存器上采用XOR自門控：

set_self_gating_options

-interaction_with_clock_gating

采用了該技術(shù)之后，這些寄存器時(shí)鐘信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間可能會(huì)增加。

DCT實(shí)現(xiàn)的Flow:

DCT實(shí)現(xiàn)的Flow

注意：當(dāng)具有XOR自門控單元的ASCII網(wǎng)表被讀回到Power Compiler工具中時(shí)，所有屬性信息都將丟失，并且工具無法識(shí)別自門控單元用于報(bào)告或優(yōu)化。Power Compiler工具使用write_script命令支持XOR自門控ASCII流程。如下圖所示，使用下面的命令保存設(shè)計(jì)的當(dāng)前屬性：

write_script -hierarchy -output file_name

XOR Self-Gating ASCII Flow

將需要將設(shè)計(jì)讀回工具時(shí)，可以使用source命令來加載由write_script命令導(dǎo)出的腳本。這將設(shè)置設(shè)計(jì)中的所有必需屬性，包括用于報(bào)告和優(yōu)化目的的自門控單元。

DCT實(shí)現(xiàn)：

使用set_self_gating_objects命令可以指定XOR自門控的對(duì)象，運(yùn)行compile_ultra -self_gating命令時(shí)會(huì)執(zhí)行XOR自門控。

如果不想對(duì)MID子設(shè)計(jì)中的D_OUT寄存器組執(zhí)行XOR自門控，可以用下面的命令：

dc_shell-topo> set_self_gating_objects -exclude MID/D_OUT_reg[*]

dc_shell-topo> compile_ultra -self_gating

對(duì)時(shí)鐘門控寄存器執(zhí)行XOR自門控：

默認(rèn)情況下，Power Compiler工具不會(huì)在時(shí)鐘門控寄存器上執(zhí)行XOR自門控。如果要對(duì)時(shí)鐘門控的寄存器執(zhí)行XOR自門控，可以使用以下命令：

dc_shell-topo> set_self_gating_options

-interaction_with_clock_gating insert

指定XOR自門控選項(xiàng):

要指定XOR自動(dòng)門控的條件并定義與時(shí)鐘門控的交互，使用set_self_gating_options命令。在用命令compile_ultra -self_gating進(jìn)行編譯，Power Compiler插入XOR門時(shí)，會(huì)采用這些設(shè)置。

應(yīng)用舉例：

使用set_self_gating_options命令，對(duì)2位到9位之間的寄存器插入XOR自門控：

dc_shell-topo> set_self_gating_options -min_bitwidth 2 -max_bitwidth 9

dc_shell-topo> compile_ultra -self_gating

審核編輯：湯梓紅