一種應(yīng)用于低功耗容錯(cuò)電路的自適應(yīng)長度預(yù)測器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于低功耗集成電路設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種應(yīng)用于低功耗容錯(cuò)電路的自適應(yīng)長度預(yù)測器。與傳統(tǒng)的基于預(yù)測的容錯(cuò)電路相比，本發(fā)明增加了基于影子寄存器技術(shù)的在線時(shí)序監(jiān)控模塊，該模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控延時(shí)錯(cuò)誤，并將錯(cuò)誤指示信號(hào)傳播到預(yù)測器中，控制預(yù)測器只選擇沒有出錯(cuò)的樣本進(jìn)行運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)了預(yù)測窗口的自適應(yīng)縮放，有效過濾掉出錯(cuò)樣本，提高了預(yù)測精度。將該自適應(yīng)預(yù)測技術(shù)與電壓過縮放技術(shù)結(jié)合起來，可以保證系統(tǒng)的性能在容忍范圍內(nèi)，允許電壓和功耗的進(jìn)一步降低。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、低開銷和高糾錯(cuò)能力等等特點(diǎn)，特別適合應(yīng)用于基于VOS技術(shù)的低功耗數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。
【專利說明】一種應(yīng)用于低功耗容錯(cuò)電路的自適應(yīng)長度預(yù)測器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低功耗集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種應(yīng)用于低功耗容錯(cuò)電路的自適應(yīng)長度預(yù)測器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來由于移動(dòng)設(shè)備、便攜式電子、通信及其他消費(fèi)電子產(chǎn)品市場的快速發(fā)展以及市場需求使得集成電路設(shè)計(jì)者越來越重視電路的功耗問題。在很多應(yīng)用領(lǐng)域，降低功耗已經(jīng)成為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)最為重要的問題。低功耗的市場需求促使了很多低功耗技術(shù)的產(chǎn)生，目前業(yè)界常用的低功耗技術(shù)有門控時(shí)鐘、門控電壓以及多電壓域設(shè)計(jì)等等。近年來研究人員提出了電壓過縮放技術(shù)(VOS: Voltage Over Scaling),其原理是人為地降低電壓來降低功耗，同時(shí)由于電壓降低引起關(guān)鍵路徑出現(xiàn)時(shí)序錯(cuò)誤，此時(shí)再通過加入容錯(cuò)電路技術(shù)進(jìn)行糾錯(cuò)；最終，電路系統(tǒng)會(huì)以一定信噪比的犧牲換來功耗的大大降低。
[0003]現(xiàn)有的VOS容錯(cuò)電路技術(shù)包括:差分電路糾錯(cuò)、基于預(yù)測的糾錯(cuò)電路、基于低精度備用電路的糾錯(cuò)技術(shù)以及自適應(yīng)錯(cuò)誤取消技術(shù)等等，其中基于預(yù)測的糾錯(cuò)電路技術(shù)，以其電路簡單、開銷小等特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用，但傳統(tǒng)的預(yù)測器的窗口往往是固定的，不能根據(jù)數(shù)據(jù)的狀態(tài)實(shí)時(shí)變化，在一定程度上限制了容錯(cuò)性能的提高。本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)預(yù)測器，可以根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)流的錯(cuò)誤信息，動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)預(yù)測窗口的長度，從而大大提高糾錯(cuò)能力，進(jìn)而允許電壓和功耗的進(jìn)一步降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于低功耗容錯(cuò)電路的自適應(yīng)長度預(yù)測器，以提高預(yù)測器的預(yù)測精度，從而提高系統(tǒng)的檢錯(cuò)糾錯(cuò)能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電壓和功耗進(jìn)一步降低。
[0005]本發(fā)明提出的應(yīng)用于低功耗容錯(cuò)電路的自適應(yīng)長度預(yù)測器，其整體框圖如圖1所示。該自適應(yīng)長度預(yù)測器主要由在線時(shí)序錯(cuò)誤監(jiān)控模塊、錯(cuò)誤指示信號(hào)傳播鏈、預(yù)測器和選擇輸出模塊組成。其中，時(shí)序錯(cuò)誤監(jiān)控模塊和錯(cuò)誤指示信號(hào)傳播鏈分別負(fù)責(zé)時(shí)序錯(cuò)誤的檢測和傳播，錯(cuò)誤指示信號(hào)作為數(shù)據(jù)的附加信息跟隨數(shù)據(jù)一起傳播，并連接到預(yù)測器內(nèi)部的二選一復(fù)用器的控制端，控制預(yù)測器使用那些沒有出錯(cuò)的樣本進(jìn)行預(yù)測；選擇輸出模塊負(fù)責(zé)選擇原數(shù)據(jù)或預(yù)測值作為最終的輸出。
[0006]本發(fā)明中，所述時(shí)序錯(cuò)誤監(jiān)控模塊，如圖2所示，主要由影子寄存器、異或門和D觸發(fā)器構(gòu)成；其中影子寄存器的結(jié)構(gòu)說明如圖3所示，影子寄存器由一個(gè)延時(shí)了一定時(shí)間的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，需要監(jiān)控的某一組合邏輯路徑末端連接到影子寄存器的數(shù)據(jù)輸入端；影子寄存器的輸出與原寄存器輸出通過一個(gè)異或門對(duì)比，如果不同，則認(rèn)為時(shí)序出錯(cuò)，該出錯(cuò)信號(hào)通過由原時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)D觸發(fā)器進(jìn)行傳播，傳播級(jí)數(shù)與原數(shù)據(jù)通路的流水線級(jí)數(shù)一致；錯(cuò)誤指示信號(hào)在離開監(jiān)控模塊后，作為輸出數(shù)據(jù)的附加信息，繼續(xù)通過由原時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的D觸發(fā)器傳播，直到進(jìn)入到預(yù)測器內(nèi)部。
[0007]本發(fā)明中，所述預(yù)測器，如圖1所示，與傳統(tǒng)的預(yù)測器結(jié)構(gòu)類似，都是由一個(gè)低通濾波器構(gòu)成，但是在本發(fā)明中，每個(gè)系數(shù)的輸入端都增加了一個(gè)二選一復(fù)用器，而復(fù)用器的控制端連接到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的附加信號(hào)(即錯(cuò)誤指示信號(hào))，如果對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)出錯(cuò)(即錯(cuò)誤指示信號(hào)為高電平)，則選擇“O”作為該系數(shù)，如果沒有出錯(cuò)(即錯(cuò)誤指示信號(hào)為低電平)，則選擇原系數(shù)。最終的效果是，出錯(cuò)的樣本不會(huì)被用來計(jì)算預(yù)測值，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的有效屏蔽和預(yù)測窗口的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)縮放。
[0008]本發(fā)明中，所述選擇輸出模塊是一個(gè)簡單的二選一復(fù)用器，該復(fù)用器的控制端口與預(yù)測器中的復(fù)用器一樣，都是連接到錯(cuò)誤指示信號(hào)上?？刂菩盘?hào)為當(dāng)前數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)有效性信息，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)出錯(cuò)，復(fù)用器選擇預(yù)測器的預(yù)測值作為最終輸出，如果沒有錯(cuò)誤，復(fù)用器選擇當(dāng)前數(shù)據(jù)作為輸出。
[0009]傳統(tǒng)的預(yù)測器窗口長度往往是固定的，當(dāng)預(yù)測窗口內(nèi)出現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的時(shí)候，這些錯(cuò)誤數(shù)據(jù)仍然會(huì)被用來計(jì)算預(yù)測值，這就導(dǎo)致了預(yù)測精度的下降。本發(fā)明提出的自適應(yīng)長度預(yù)測器以較小的硬件開銷，很好的解決了這個(gè)問題，提高了預(yù)測精度，進(jìn)而允許電壓和功耗的進(jìn)一步降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明自適應(yīng)預(yù)測器的結(jié)構(gòu)整體圖示。
[0011]圖2為本發(fā)明中時(shí)序錯(cuò)誤監(jiān)控模塊圖示。
[0012]圖3為影子寄存器圖不。
[0013]圖4為傳統(tǒng)預(yù)測器的缺點(diǎn)說明。
[0014]圖5為自適應(yīng)預(yù)測器舉例說明。
【具體實(shí)施方式】
[0015]錯(cuò)誤指示信號(hào)的生成和傳播是設(shè)計(jì)自適應(yīng)長度預(yù)測器的第一步，不同的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，流水線結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵路徑分布不盡相同，因此我們要首先分析原數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的關(guān)鍵路徑分布，確定哪些路徑需要進(jìn)行時(shí)序的監(jiān)測，假設(shè)系統(tǒng)要求的工作時(shí)鐘周期為
τ，目標(biāo)工作電壓為
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于低功耗容錯(cuò)電路的自適應(yīng)長度預(yù)測器，其特征在于:由在線時(shí)序錯(cuò)誤監(jiān)控模塊、錯(cuò)誤指示信號(hào)傳播鏈、預(yù)測器和選擇輸出模塊組成；其中，時(shí)序錯(cuò)誤監(jiān)控模塊和錯(cuò)誤指示信號(hào)傳播鏈分別負(fù)責(zé)時(shí)序錯(cuò)誤的檢測和傳播，錯(cuò)誤指示信號(hào)作為數(shù)據(jù)的附加信息跟隨數(shù)據(jù)一起傳播，并連接到預(yù)測器內(nèi)部的二選一復(fù)用器的控制端，控制預(yù)測器使用那些沒有出錯(cuò)的樣本進(jìn)行預(yù)測；選擇輸出模塊負(fù)責(zé)選擇原數(shù)據(jù)或預(yù)測值作為最終的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于低功耗容錯(cuò)電路的自適應(yīng)長度預(yù)測器，其特征在于:所述時(shí)序錯(cuò)誤監(jiān)控模塊，主要由影子寄存器、異或門和D觸發(fā)器構(gòu)成；其中，影子寄存器由一個(gè)延時(shí)了一定時(shí)間的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，需要監(jiān)控的某一組合邏輯路徑末端連接到影子寄存器的數(shù)據(jù)輸入端；影子寄存器的輸出與原寄存器輸出通過一個(gè)異或門對(duì)比，如果不同，則認(rèn)為時(shí)序出錯(cuò)，該出錯(cuò)信號(hào)通過由原時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)D觸發(fā)器進(jìn)行傳播，傳播級(jí)數(shù)與原數(shù)據(jù)通路的流水線級(jí)數(shù)一致；錯(cuò)誤指示信號(hào)在離開監(jiān)控模塊后，作為輸出數(shù)據(jù)的附加信息，繼續(xù)通過由原時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的D觸發(fā)器傳播，直到進(jìn)入到預(yù)測器內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于低功耗容錯(cuò)電路的自適應(yīng)長度預(yù)測器，其特征在于:所述預(yù)測器，由一個(gè)低通濾波器構(gòu)成，且每個(gè)系數(shù)的輸入端都增加了一個(gè)二選一復(fù)用器，該復(fù)用器的控制端連接到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的附加信號(hào)即錯(cuò)誤指示信號(hào)，如果對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)出錯(cuò)即錯(cuò)誤指示信號(hào)為高電平，則選擇“O”作為該系數(shù)，如果沒有出錯(cuò)即錯(cuò)誤指示信號(hào)為低電平，則選擇原系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于低功耗容錯(cuò)電路的自適應(yīng)長度預(yù)測器，其特征在于:所述選擇輸出模塊是一個(gè)二選一復(fù)用器，該復(fù)用器的控制端口與預(yù)測器中的復(fù)用器一樣，都是連接到錯(cuò)誤指示信號(hào)上；控制信號(hào)為當(dāng)前數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)有效性信息，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)出錯(cuò)，復(fù)用器選擇預(yù)測器的預(yù)測值作為最終輸出，如果沒有錯(cuò)誤，復(fù)用器選擇當(dāng)前數(shù)據(jù)作為輸出。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104021246SQ201410228988
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】韓軍, 陳夢遠(yuǎn), 張益成, 曾曉洋 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)