基于模拟退火与合并代价反标的低功耗门控时钟布线算法

北京大学学报（自然科学版）

基于模拟退火与合并代价反标的低功耗门控时钟布线算法

段炼¹,许浒,王逵,程旭

北京大学信息科学技术学院微处理器研究中心，北京，100871；¹通讯作者，E-mail:duanlian@mprc.pku.edu.cn

收稿日期:2007-01-18 出版日期:2007-09-20 发布日期:2007-09-20

Power-Aware Gated Clock Routing with Merging Cost Backward Annotation Using Simulated Annealing Method

DUAN Lian¹XU Hu,WANG Kui,CHENG Xu

Micro Processor Research and Develop Center, School of Electronics Engineering and Computer Science,Peking University, Beijing, 100871; ¹ Corresponding Author, E-mail: duanlian@mprc.pku.edu.cn

Received:2007-01-18 Online:2007-09-20 Published:2007-09-20

摘要/Abstract

摘要： 传统的时钟树布线算法可以扩展应用于门控时钟，例如在自底向上的合并过程中采用最小化合并电容方式。然而，当前点的合并，会影响到上层点的门控情况变化，虽然在局部合并时是最优的，却可能恶化时钟树整体功耗。针对该问题，提出了一种零时钟扭斜门控时钟布线算法，使用上一轮时钟树的布线结果估算上述影响所造成的合并代价变化。由于算法需要多轮反复计算，因此使用模拟退火方法，在每一次循环时重建时钟树结构，通过上一轮反标的合并代价信息进行优化，评估每一轮的结果，并生成新的约束供下一轮使用。实验结果表明，与传统的Greedy-DME算法相比，该算法可以获得至多23%的功耗优化。

关键词: 门控时钟, 时钟布线, 时钟扭斜, 低功耗

Abstract: Traditional clock routing algorithms can be extended to embrace clock gating by merging minimum switching capacitance node pairs in the bottom-up phase. However, optimizing switching capacitance in the current merging nodes will affect their ancestors' gating chances, which may deteriorate the power consumption. A zero-skew gated clock routing algorithm is proposed to solve this problem. It can reduce the total switching capacitance by evaluating the merging cost of this effect using the result derived from the clock tree generated in the last round. As the result needs to be optimized in iterations, this algorithm employs a simulated annealing technique. At each iteration, the clock tree reconstructs using back-annotated merging cost information and new constraints are generated for optimization in the next round. Experiment results show that this algorithm can achieve up to 23% power reduction compared to the traditional Greedy-DME algorithm.

Key words: gated clock, clock routing, clock skew, low power

中图分类号:

TN 402

段炼,许浒,王逵,程旭. 基于模拟退火与合并代价反标的低功耗门控时钟布线算法[J]. 北京大学学报（自然科学版）.

DUAN Lian,XU Hu,WANG Kui,CHENG Xu. Power-Aware Gated Clock Routing with Merging Cost Backward Annotation Using Simulated Annealing Method[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis.

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[1]	张奇惠, 曹健, 曹喜信, 于敦山, 张兴. 异步低功耗RSA电路结构的设计和实现[J]. 北京大学学报自然科学版, 2018, 54(6): 1351-1354.
[2]	范传奇, 贾嵩, 王振宇, 严伟, 吴泽波. 基于多级放大结构的高速低功耗时间数字转换器设计[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2018, 54(2): 299-306.
[3]	钱泽斌, 严伟. 一种低资源数字抽取滤波器设计[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2018, 54(2): 315-319.
[4]	何媛,王骏成,魏康亮,刘晓彦. 基于环栅纳米线隧穿场效应晶体管的解析模型[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2014, 50(4): 786-790.
[5]	贾嵩,刘黎,李涛,李夏禹,王源,张钢刚. 单器件时钟负载限制竞争RAM锁存器设计[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2014, 50(4): 685-689.
[6]	唐文懿,贾嵩,徐鹤卿,孟庆龙,王源,张钢刚. 适用于低功耗SRAM的高速电流模式灵敏放大器[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2014, 50(4): 681-684.
[7]	胡子一,周?灏,陈岚,张旭,王腾,谢峥. 用于无线传感网的低功耗集成电路技术[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2014, 50(4): 664-674.
[8]	侯中原,刘军华,廖怀林,张兴. 用于北斗二代/GPS接收机的低功耗自动增益控制策略[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2014, 50(4): 627-631.
[9]	王腾,谢峥,赵月明,王新安,胡子一,张旭. 面向医疗电子应用的16位RISC MCU设计与实现[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2013, 49(4): 552-562.
[10]	冯晓星, 王新安, 张兴, 葛彬杰. 一种具有新型时钟产生器的无源超高频 RFID 标签[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2011, 47(3): 404-410.
[11]	李玉文,张兴,蒋安平. 无线传感器网络节点中AES协处理器的设计[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2009, 45(3): 426-430.
[12]	张师群,于敦山,盛世敏. 根据数据统计特征的低功耗FFT处理器[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2008, 44(1): 31-36.
[13]	刘丹,鲁文高,陈中建,吉利久,赵宝瑛. 新型低功耗QSBDI红外读出电路设计[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2007, 43(5): 659-663.
[14]	刘丹, 鲁文高,陈中建,吉利久,赵宝瑛. 新型低功耗320×288 IR ROIC中列读出级的设计[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2007, 43(1): 67-71.
[15]	兰景宏,王芳,吉利久,贾嵩. 低功耗异或同或电路的设计研究[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2006, 42(3): 380-384.