[发明专利]可重构阵列时钟门控控制方法、装置、设备及介质

说明书

本发明实施例提供了一种可重构阵列时钟门控控制方法、装置、设备及介质，其中，该方法包括：将可重构阵列划分为输出端口、AXI总线和可重构处理单元三个区域，分别判断每个区域的运行情况；根据每个区域的运行情况，通过使能信号分别动态控制各个区域的时钟的开启或关闭。该方案提出了分层次、分区域控制时钟的方式，在降低功耗的同时，有利于提高时钟门控的灵活性，有利于降低时钟门控过程的复杂度。

技术领域

本发明涉及超大规模集成电路技术领域，特别涉及一种可重构阵列时钟门控控制方法、装置、设备及介质。

背景技术

随着处理器设计的复杂度逐渐提升，性能也在逐渐攀升，但是随之而来的功耗问题也逐渐成为芯片设计时所着重考虑的问题。在更低的能耗下实现更高的性能是芯片设计所追寻的目标。芯片的功耗主要分为动态功耗和静态功耗。而芯片中动态功率的很大一部分是分配在时钟的网络中。高达50％甚至更多的动态功耗可以消耗在时钟缓冲器中。这个结果很直观，因为这些缓冲器在系统中的切换率最高，数量很多，而且它们通常具有很高的驱动强度，以最大限度地减少时钟延迟。此外，即使输入和输出保持不变，接收时钟的触发器也会耗散一些动态功耗。针对减少时钟翻转所带来的大量功耗，最常见方法是在不需要时钟时关闭时钟，此种方法被称为时钟门控。

按照控制层次区分，时钟门控主要分为模块级别的时钟门控和直接针对寄存器的时钟门控。针对模块级别的时钟门控是直接打开或者关闭整个模块的时钟，如果一个模块存在整个模块都不工作的情况，即可选用此种门控方式。由于关闭了整个模块的时钟，此种方法可以显著地降低时钟翻转带来的功耗，且门控模块相对来说，面积消耗较小，但是相对于另一种级别的门控来说，灵活性较差，适用要求较高。对于直接针对寄存器的时钟门控来说，由于针对具体寄存器进行操作，所以更加适合某一个模块内频繁输出先需要工作和不需要工作的区域，可以更加灵活地控制模块时钟的开闭。但是由于针对各种寄存器都有相应的门控模块，所以面积开销相对较大，设计也更为复杂。

而针对寄存器级别的时钟门控，最直接的做法是与门门控，即：将时钟信号与门控信号作“与”操作，再将输出的信号接入下级电路即可通过门控信号打开或关闭下级模块的时钟。但是这种操作会在门控信号不稳定时给输出时钟带来毛刺跳变，从而影响下级电路功能。故在与门门控的基础上加入不同的模块即可形成不同的门控种类。

根据所加入门控的模块不同，又可分为锁存时钟门控和寄存时钟门控。锁存时钟门控在与门前端加入锁存器。锁存门控可以在时钟的上升沿判断是否有时钟的使能信号，而与其他时刻无关，极大地降低了使能信号抖动毛刺对后级模块的影响。另一种是寄存门控，即在与门之前加入一个D触发器也可以达到同样的消除毛刺的效果。

目前，在实际的SoC芯片设计中使用更多的是锁存门控。这是因为一颗SoC芯片中需要使用大量的时钟门控单元用以降低功耗。所以工艺工厂通常会把门控时钟做成一个标准单元，其线时延是可控和不变的。并且相对于寄存器来说，锁存器可以相对于D触发器单元来说节省了一个锁存器的面积，而这在有大量门控时钟的情况下是非常可观的。

可见，现有技术中无论是模块级别的时钟门控还是直接针对寄存器的时钟门控，都是针对各个模块和各个寄存器分别具体进行时钟门控，使得时钟门控灵活性差，时钟门控控制过程复杂。

发明内容

本发明实施例提供了一种可重构阵列时钟门控控制方法，以解决现有技术中时钟门控存在的灵活性差、控制过程复杂的技术问题。该方法包括：

将可重构阵列划分为输出端口、先进可扩展接口(AXI)总线和可重构处理单元三个区域，分别判断每个区域的运行情况；

根据每个区域的运行情况，通过使能信号分别动态控制各个区域的时钟的开启或关闭；

所述可重构处理单元包括多个处理单元阵列，每个处理单元阵列包括多个处理单元；

根据每个处理单元阵列及每个处理单元的运行情况，通过使能信号分别动态控制各个处理单元阵列及每个处理单元的时钟的开启或关闭；