作时,“拼宽度”结构所有的BRAM需要同时进行读写操作;而“拼深度”结构只需要其中一块BRAM进行读写,因此在需要低功耗的情况下采用“拼深度”结构,
注:“拼深度”结构需要额外的数据选择逻辑,增加了逻辑层数,为了降低功耗即牺牲了面积又牺牲了性能。
图10
图11
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总结:
1.对于FPGA的功耗,主要分为 芯片静态功耗,设计静态功耗,设计动态功耗。芯片静态功耗和设计静态功耗不方便去优化,着重对设计动态功耗进行优化;
2.功耗定量分析公式:
Tjmax > θJA * PD + TA
其中Tjmax表示FPGA芯片的最高结温(maximum junction temperature);θJA表示FPGA与周围大气环境的结区热阻抗(Junction to ambient thermal resistance),单位是°C/W;PD表示FPGA总功耗(power dissipation),单位是W;TA表示周围环境温度。
通过上式,若使得功耗降低,θJA可以通过加散热片或者散热风扇方法来设计;PD可以通过对算法和FPGA内部结构的设置减小总功耗;
(1)可以在前期RTL阶段,采用quartus II软件内部(笔者接触altera产品较多)自带的静态功耗估算功能,先大致计算FPGA动态功耗。功耗包括:I/O,时钟,存储器,内部逻辑;
(2)对FPGAN内部资源利用率进行设置,进一步降低功耗;
对上面功耗估算完毕之后,可以设计FPGA硬件板卡的电源部分,通常将电源部分提供的功率要比消耗功率的多20%;