手機(jī)基帶芯片處理器負(fù)載計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證.pdf

1、近兩年，4G技術(shù)的出現(xiàn)和飛速發(fā)展使得智能手機(jī)和手機(jī)基帶芯片迎來(lái)爆發(fā)性的需求和增長(zhǎng)。與此同時(shí)，摩爾定律的推動(dòng)讓集成電路制造工藝邁向新的臺(tái)階，芯片的集成度和規(guī)模也不斷提升。但是伴隨著基帶芯片上集成更多新的功能和設(shè)計(jì)，芯片的面積越來(lái)越大，芯片上的晶體管數(shù)也越來(lái)越多，在基帶芯片設(shè)計(jì)時(shí)不得不將功耗和速度、面積、成本等指標(biāo)進(jìn)行綜合考慮。尤其是對(duì)于依賴(lài)電池供電的手機(jī)來(lái)說(shuō)，低功耗設(shè)計(jì)更是基帶芯片設(shè)計(jì)中需重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。
　　本文設(shè)計(jì)來(lái)源于實(shí)際手機(jī)

2、基帶芯片項(xiàng)目，在寄存器傳輸級(jí)完成對(duì)低功耗處理器負(fù)載計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。本文首先敘述了在現(xiàn)今IC設(shè)計(jì)中各個(gè)層級(jí)上經(jīng)常使用的低功耗設(shè)計(jì)方法，并將其中的幾種基本技術(shù)用于處理器負(fù)載計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)。門(mén)控電源技術(shù)能夠可控制地關(guān)斷某些模塊的電源；門(mén)控時(shí)鐘技術(shù)可以控制邏輯模塊的工作狀態(tài)，減少不必要的時(shí)鐘翻轉(zhuǎn)；多電壓多頻率技術(shù)用來(lái)給處理器提供可選擇的不同工作電壓和頻率。本文設(shè)計(jì)的核心模塊有以下三個(gè)：有效周期計(jì)數(shù)模塊、平均模塊和閾值檢測(cè)模塊。有效周期模塊實(shí)現(xiàn)

3、對(duì)處理器核工作狀態(tài)的監(jiān)控，得到有效周期數(shù)；平均模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)和求和計(jì)算，得到關(guān)鍵調(diào)整步驟對(duì)應(yīng)的值；閾值檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)將各個(gè)調(diào)整步驟對(duì)應(yīng)的值與預(yù)設(shè)門(mén)限值比較，得到調(diào)整步驟，調(diào)節(jié)處理器核性能等級(jí)。最終在不會(huì)影響處理器性能的情況下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多核基帶芯片動(dòng)態(tài)電壓和頻率調(diào)節(jié)的目的。
　　最后本文完成對(duì)設(shè)計(jì)模塊的全面功能驗(yàn)證，首先根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明列出詳細(xì)的驗(yàn)證計(jì)劃。在前期驗(yàn)證中，借助JasperGold工具開(kāi)始基于斷言的驗(yàn)證，生成大量

4、標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言的斷言檢查負(fù)載計(jì)數(shù)器模塊的基本功能和結(jié)構(gòu)，加速開(kāi)發(fā)過(guò)程。后期驗(yàn)證中會(huì)搭建驗(yàn)證環(huán)境和驗(yàn)證平臺(tái)，編寫(xiě)驗(yàn)證案例形成針對(duì)驗(yàn)證功能點(diǎn)的測(cè)試激勵(lì)，利用Modelsim工具進(jìn)行仿真，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)功能的全面覆蓋，對(duì)驗(yàn)證初提出的所有功能驗(yàn)證點(diǎn)遍歷驗(yàn)證，最終代碼的覆蓋率也達(dá)到了項(xiàng)目要求。驗(yàn)證結(jié)果顯示，低功耗處理器負(fù)載計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)能夠根據(jù)處理器核的工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)其性能等級(jí)，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)CPU核動(dòng)態(tài)降頻和降壓調(diào)節(jié)的目的，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。