4、功率门控有限状态机的功率建模及其低功耗实现

功率门控有限状态机的功率建模及其低功耗实现

1. 研究背景与相关工作

在有限状态机（FSM）的设计中，降低功耗是一个重要目标。过去有多种方法被提出以解决FSM的功耗问题：
- 物理分区 ：有研究提出FSM的物理分区方法，但会显著增加电路面积。
- 编码策略 ：为解决面积问题，一些编码策略被采用，可在综合电路中实现显著的功率节省。
- 时钟门控技术 ：用于低功耗FSM分解。
- 功率门控结构设计 ：有工作致力于设计在活跃模式下高性能、待机模式下低泄漏和短唤醒时间的功率门控结构。
- 模拟退火技术 ：有基于模拟退火的功率门控技术用于FSM分解以实现低功耗，但未考虑状态编码。
- 综合考虑分解与编码 ：部分研究将FSM分解和状态编码问题结合，目标是在功率门控技术中实现低功耗。不过，之前的功率模型在计算交叉过渡期间的总功率时存在不足，只考虑了过渡后将激活的子机器的功耗。

2. 关键概念定义

2.1 边界深度（BD）

边界深度定义为激活子机器所需的时钟周期数。

2.2 边界状态（BS）

两个子机器之间的边界状态是指一个子机器中处于另一个机器边界深度内的状态。用D(F1, F2)表示F1中通向F2的边界状态集，其边界状态概率（BSP）之和记为PD(F1, F2)；同理，D(F2, F1)的边界状态概率之和记为PD(F2, F1)。