FPGA功耗評估模型的建立方法.pdf

1、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA（Field Programmable Gate Array），作為可編程器件進一步發(fā)展的產(chǎn)物，因其靈活性強、開發(fā)周期短、研發(fā)成本低、易于維護等特點，被廣泛應用于當今時代的眾多領域。隨著集成電路的飛速發(fā)展，F(xiàn)PGA的功能不斷完善，其內(nèi)部資源也被不斷豐富，相應地內(nèi)部資源所產(chǎn)生的功耗也越來越大，而功耗引發(fā)的熱點問題對FPGA器件可靠性的影響引起了研究人員的廣泛關注。為了能夠準確地預估功耗引發(fā)的熱點問題，需要對FPGA

2、內(nèi)部資源的功耗進行較為精確的評估。
　　本研究針對FPGA功耗評估精確度的問題，提出了一種建立FPGA功耗評估模型的數(shù)學方法，旨在建立從設計代碼到功耗映射的評估模型，既能夠有效屏蔽復雜底層電路帶來的影響因素，又能夠準確高效地實現(xiàn) FPGA不同電路設計的功耗評估。首先根據(jù)FPGA內(nèi)部資源的結(jié)構(gòu)特點結(jié)合相應的分層策略對FPGA內(nèi)部資源進行層次劃分，搭建用于資源功耗評估的基礎模型框架，然后針對最小單元電路進行不同設計參數(shù)下相應的功耗樣本

3、采集，通過數(shù)學方法對不同設計特性下的功耗數(shù)據(jù)樣本進行降維處理，提取多維度的功耗評估數(shù)學模型，最后結(jié)合硬件電路平臺進行物理板級測試，依照測試結(jié)果對模型進行修正和再驗證。使用該方法建立的FPGA功耗評估模型可滿足熱點分析中對FPGA功耗評估精確度的需求，經(jīng)測試，該功耗評估模型的評估精確度與硬件平臺測試結(jié)果誤差率僅在10％左右。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了CMOS單元電路的功耗組成，并引出了對FPGA內(nèi)部資源功耗組成的分析和研究；

4、⑵根據(jù)上述理論分析，結(jié)合FPGA內(nèi)部資源的組成特點，建立了具有層次結(jié)構(gòu)的FPGA功耗評估模型基礎框架；⑶針對劃分的FPGA內(nèi)部資源最小單元電路進行了功耗數(shù)據(jù)樣本采集，根據(jù)大量樣本提取相應的功耗評估數(shù)學模型，并結(jié)合 FPGA內(nèi)部資源的分層策略，通過逐級向高層抽取的方式，建立具有整芯片評估功能的功耗模型；⑷搭建用于FPGA功耗評估的硬件平臺，對提出的功耗評估模型進行修正和再驗證，通過計算模型的評估精度證實了模型的可用性；⑸總結(jié)上述工作，提出