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架构与微架构设计

FPGA算法工程师 来源:FPGA算法工程师 2023-05-08 10:42 次阅读

ASIC的架构是复杂的,它需要大量的经验来完成和描述架构和微架构。本文讨论了架构和微架构设计,在ASIC设计阶段非常有用。

芯片设计和开发过程中,芯片架构设计的重要策略如下:

理解功能和模块级表示

时钟或多时钟

功率要求

面积和速度要求

并行性

流水线

外部接口

威廉希尔官方网站 节点

下面将从芯片的架构设计、微架构设计、使用设计文档、设计分区、时钟域和时钟组、架构调整与性能改进、处理器微架构设计策略等角度进行说明,并以视频H.264编码器设计为例。

01

架构设计

对于任何基于ASIC的产品开发,我们首先需要了解的是功能规范,然后我们需要落实:

外部接口

电气特性

速度,功率和面积要求

机械装配或封装

设计和验证策略

测试策略

在此基础上,根据设计的功能以及对面积、速度和功率的要求,讨论对复杂设计有用的架构和微架构设计概念。

假如我们设计一款用于视频编码的H.264编码器,用于处理1920×1080P的高清图像。

对于芯片工程师而言,最初我们的任务是设计功能模块,积累工程经验和方法,然后我们将利用经验来完成架构和微架构的设计。

H.264编码器的重要功能模块如图1所示,主要包括:

帧缓冲区

预测(帧内、帧间)

存储缓冲区

量化与变换(Q&T)

逆量化与变换(Q&T)

去块滤波器(DB滤波器)

d1a741b2-ed42-11ed-90ce-dac502259ad0.png

图1 H.264功能块级表示

架构师团队使用以下设计要点,完成ASIC架构的设计!

(a)设计功能和对设计应用的理解

(b)将在何处使用该设计,以及与之有关的限制

(c)速度、功率、面积等优化约束

(d)晶圆厂制定规则,即DRC

(e)低功耗架构和低功耗排序要求

(f)具有不同时钟组的多个时钟域设计和策略

(g)不同阶段的IP要求可能是硬IP或软IP

(h)内存和宏单元需求

(i)设计的总体数据速率、时序和时钟要求

(j)ASIC设计软硬件划分的总体策略

(k)所需的测试设置和EDA工具

(l)电气特性和接口时序要求

审核编辑 :李倩

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原文标题:【芯片设计】架构与微架构设计

文章出处:【微信号:FPGA算法工程师,微信公众号:FPGA算法工程师】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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