FPGA设计有了功耗分析工具

功耗分析不再只是ASIC设计人员才关注的问题。基于90nm技术的FPGA也存在动态和漏电功耗问题,为此,Altera公司将为其Quartus II设计软件添加功耗分析能力。

Quartus II 4.2版引入了PowerPlay技术套件,其中包括用于可编程逻辑功耗分析和优化的高级工具。该套件包括一个提供早期功耗估算的电子数据表以及一个能在布局和布线之后产生更详细、更精确估算结果的分析器。Altera计划在2005年上半年为Quartus II添加自动优化软件。

“开发新软件的动力来自Altera公司的高端90nm FPGA,包括Stratix II和Cyclone II器件,”Altera公司软件和工具行销总监Chris Balough表示。对这些器件而言,消费类电子产品是一个巨大且不断成长的市场,而此类产品对功耗很敏感。

与90nm ASIC类似,90nm FPGA同样存在漏电和动态功耗。“我们自己在设计90nm器件时想了许多方法来管理漏电流。”Balough表示,“我们设计晶体管,因此我们为了获得高性能而牺牲了少量漏电流。”在漏电流问题上,最终用户没有太多能做的工作,Balough说,尽管新的分析工具至少能显示功率损耗将是多少。但用户可以更好地控制动态功耗和I/O功耗,而且PowerPlay工具也会对此进行分析。

使用PowerPlay套件是从Early Power Estimator电子数据表开始的,它没有包含在Quartus II中,用户可以从网上免费下载。用户需要输入一系列数据,如寄存器数目、转换速率、时钟和频率、I/O和存储器、温度、气流和散热等。

电子数据表的功耗报告可以帮助用户做出关键的架构决策,如设计中的哪些部分应该放在FPGA中,这些部分完成什么功能等。“设计人员可以决定是否确实需要运行在300MHz时钟频率上,或者是否的确需要那些功能。”Balough说。

Altera公司软件产品规划部高级经理Phil Simpson指出,电子数据表的精确度取决于用户输入的信息。一般而言,它报告的数据应该在实际功耗值的20%到35%之间,他表示。

一旦选好架构,并且完成了FPGA的布局布线,用户就可以运行嵌入在Quartus II 4.2中的PowerPlay Analyzer工具。借助增加的输入仿真结果、布局布线结果和节点活动等信息,该分析器能够返回比电子数据表更精确的报告。

Quartus II 4.2版现在可供货。网络版可以从网站免费下载,签约版的一年期许可费为2,000美元。签约版提供更多的器件支持和一些额外的、可提高效率的功能。网络版和签约版都包含PowerPlay Analyzer工具。

作者:葛立伟