4、幂控有限状态机的功率建模及其低功耗实现

幂控有限状态机的功率建模及其低功耗实现

1. 研究概述

在有限状态机（FSM）的设计中，降低功耗是一个重要的目标。本文提出了一种基于遗传算法（GA）的方法，用于同时对FSM进行分区和状态编码，以实现功率降低。主要工作包括：
- 采用功率门控技术，以降低功耗为目标，对FSM进行分区和状态编码。
- 修改了现有的功率模型，以考虑交叉过渡期间的功耗。
- 分别考虑边界深度为1和2的情况进行功率计算。
- 记录了CPU计算时间。

2. 相关工作回顾

早期对FSM进行物理分区的方法会显著增加电路面积。为解决此问题，一些编码策略被提出，可在合成电路中实现显著的功率节省。不同的研究从不同角度对FSM的低功耗设计进行了探索：
- 部分研究使用FSM的概率模型来获得状态编码，以最小化状态线上的信号转换次数。
- 时钟门控技术被用于低功耗FSM分解。
- 一些工作致力于设计高性能、低泄漏和短唤醒时间的功率门控结构。
- 部分研究提出了基于模拟退火的功率门控技术，但未考虑状态编码。
- 有研究将FSM分解和状态编码问题结合，以实现功率门控技术中的低功耗。

在之前的研究中，在计算总功率时未充分考虑交叉过渡期间两个子机器的功耗。本文对现有的功率模型进行了修改，基于状态概率进行功率建模，同时考虑分区和状态编码。实验表明，当边界深度为1时，边界状态概率可能降低，从而获得更好的结果。

3. FSM分区与功率门控实现

前人提出的低功耗分区FSM结构，当空闲机器的输入保持固定值时，输出也为固定值，但子机器并非完全关闭，仍会消耗一些功率。为解决这一问题，采用了功