时钟门控 clock gating

时钟门控是一种通过关闭未使用的功能和时钟来减少电流消耗的技术,尤其关注于clocknetwork的功耗。ClockGating电路在时钟不需要翻转时关闭信号,降低动态功耗。这种技术依赖于特定的RTL编码风格以自动生成门控单元,要求一定的覆盖率以确保节能效果。

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时钟门控技术就是一种非常简单和有效的功耗控制方法,它的基本原理就是通过关闭芯片上暂时用不到的功能和它的时钟,从而实现节省电流消耗的目的。clock network消耗的功耗占总功耗的很大比例,而时钟信号的无效翻转会造成多余功耗的损失,因此可以在时钟不需要翻转时使用Clock Gating电路'关闭'时钟信号翻转,节省功耗。

时钟门控的产生:

  时钟门控单元时由综合工具自动生成的,能根据RTL代码风格自动生成,但需要按固定的写法才能生成门控单元,因此要想通过clock gating技术降低动态功耗,需要门控单元达到一定的覆盖率,所以对编码风格有一定要求。

always@(posedge clk)begin
    if(rst)
        q <= 'd0;
    else if(clk_en)
        q <= data_in;
    else
        q <= q;
end
  • Clock Gating思路:将寄存器输入信号D和保持信号Q的选择控制信号EN变换为用来控制时钟信号,在EN有效,控制时钟信号不翻转,降低电路翻转概率。

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