[发明专利]一种芯片面积与功耗优化方法及系统

说明书

本发明提供一种芯片面积与功耗优化方法及系统，其中，芯片面积与功耗优化方法包括如下步骤：对寄存器单个时钟周期有多少读写进行分析；如果所述寄存器单个时钟周期里的读写少量时，进行SRAM规格选择；将所述寄存器替换成SRAM；进行数据读同步。本发明可以有效的降低处理器的面积和功耗，同时对性能影响不大，整体提高了处理器的性能功耗比。

技术领域

本发明涉及芯片设计和结构优化领域，特别涉及一种芯片面积与功耗优化方法及系统。

背景技术

随着计算机体系结构的发展，领域专用的计算机体系结构成为主要发展趋势.在面向特定应用时，专用型结构利用应用特征对结构进行相应的优化，从而更好地发挥出硬件的计算性能。在高性能计算领域，数据流计算是领域专用计算结构的一个重要分支，数据流计算表现出了较好的性能和适用性。

目前数据流结构处理器芯片集成大量存储单元，这些存储单元事先存储需要执行的指令、数据和控制信息，这样可以避免频繁访问内存，提高执行效率，但是需要付出大量存储的代价。对于一款数据流结构处理器，其中存储所占的面积占一大部分，并且一个处理器芯片面积是有限制的，这样留给其他逻辑功能的面积不多。造成这种原因，是由于寄存器结构存储单元使用方便，与SRAM存储结构相比，其在读写独立性和速度上具有很好优势，因此目前数据流结构处理器不少存储单元使用寄存器结构，从而使其存储所占面积不小。

一般寄存器是指由基本的RS触发器结构衍生出来的D触发器构成的，而D触发器就是由一些与非门构成的结构，而SRAM则有自己的工艺，一般1Bit由6个MOS管构成，所以这两者的物理结构不一样也导致了两者的性能不同。寄存器访问速度快，但是所占面积大，而SRAM相反，所占面积和功耗要低些，可以做成大些存储器，但访问速度相对慢一点。处理器里的逻辑处理单元里面包含寄存器，比如加法执行单元ALU，也有用寄存器专门用来储存数据的情况，比如说移位寄存器数组(shift寄存器ister array)，但是它们的存储容量通常非常小，因为几个KB大小的寄存器的占用面积就是相当惊人的。这两种存储结构除了以上区别外，还有在存储单元独立性上的区别，寄存器可以按位存取，而且每一位都可以独立存取。对于一块SRAM,读写端口受限，一般是单写单读，并且读写一次的数据量通常是几十到几百Bit,所以比同等存储大小寄存器的带宽要小。

但是在目前数据流结构处理器和一些异构计算加速处理器中，有的存储采取寄存器结构，比如指令存储模块，但是由于这些处理器中执行单元受限，无法一个时钟周期内执行大量指令，而是往往只能执行几条指令，而指令存储模块存储了成百上千条指令，所以并没有充分利用寄存器独立读的特点，对于使用寄存器是一种浪费，也是对芯片宝贵的面积资源浪费，由于面积与功耗成正比关系，所以也造成功耗浪费。

因此，如何将上述问题加以解决，而研究出一种芯片面积与功耗优化方法，即为本领域技术人员的研究方向所在。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种芯片面积与功耗优化方法及系统，以解决上述现有技术中所存在的问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种芯片面积与功耗优化方法，，包括如下步骤：

对寄存器单个时钟周期有多少读写进行分析；

如果所述寄存器单个时钟周期里的读写少量时，进行SRAM规格选择；

将所述寄存器替换成SRAM；

进行数据读同步。

较佳的实施方式，在对寄存器单个时钟周期有多少读写进行分析的步骤中是分析所述寄存器单个时钟周期里有多少读写，并确定读写是否为少量。

较佳的实施方式，在进行SRAM规格选择方法的步骤中，通过选择多个不同SRAM的规格，用以组成寄存器的规格大小。

较佳的实施方式，根据寄存器的规格，选择对应的SRAM的规格，规格是A×B的形式，其中A代表存储行数，B代表每行存储的位宽。