کاهش جریان نشتی در گیت قابل برنامه ریزی
مقدمه
کاهش ابعاد مدارات دیجیتال و ترانزیستورها یکی از چالش های امروزه در طراحی و ساخت مدارات مجتمع می باشد که با توجه به نیاز روزافزون به استفاده از مدراهای مجتمع این چالش، کاهش ابعاد همراه با عوامل ناخواسته از قبیل افزایش جریان نشتی در ساختمان و معماری این مدارها می باشد. با توجه به این نکته که یکی از ابزارهای مورد استفاده در ساخت و طراحی سیستمهای دیجیتال گیت قابل برنامه ریزی میدانی می باشد که این ابزار در ساخت و طراحی بسیاری از سیستم ها کاربرد دارد 2 این ابزار دارای اجزای مختلفی می باشد که قابلیت پیکر بندی و برنامهریزی را دارا می باشد
بیان مساله
یکی از نکات مهم در ارتباط با تراشههای گیت قابل برنامه ریزی میدانی مصرف توان درحالت بیکاری میباشد با توجه به این نکته که مصرف توان کمتر در بسیاری از طراحیها از قبیل ادوات قابل حمل که از باتریهای قابل شارژ استفاده می کنند مصرف توان کمتر سبب طول عمر بیشتر باتری شده و این یک پدیده مطلوب برای این ابزارها می باشد کم شدن مصرف توان یک چالش اساسی و مهم بوده که با توجه به معماری خاص گیت قابل برنامه ریزی میدانی سلول حافظه عمده ترین مصرف کننده توان در این ابزار میباشد. هر گیت قابل برنامهریزی میدانی دارای بلوک های منطقی قابل پیکر بندی و شبکهای از سوییچهای مسیریابی می باشد و هر بلوک منطقی قابل پیکر بندی دارای دسته ازجداول صحت می باشد و هر جدول صحت دارای دستهای از سلولهای حافظه و یک مالتی پلکسر میباشد نابراین قسمت عمدهای از ساختمان ومعماری گیت قابل برنامه ریزی میدانی را شامل میگردد در نتیجه کاهش مصرف توان در این بخش تاثییر عمدهای در کاهش مصرف توان کلی تراشه دارد
معرفی گیت قابل برنامهریزی میدانی FPGA
فن آوري آرايه سوئيچ فيوزهاي قابل برنامه ريزي چند باره، انقلابي نوين را در عرصه طراحي ديجيتال به وجود آورد كه مفهوم طراحي ديجيتال را دچار تحولي عظيم در عرصه هاي ديدگاه معماري، حجم طراحي، سرعت و نوع نگرش به طراحي ديجيتال نموده است. طوري كه امروزه FPGAها (آرايههاي گيتي قابل برنامهريزي ميداني) يك بوم نقاشي سفيد را در اختيار طراح قرار مي دهند كه به او اجازه مي دهد تا طراحي ديجيتال خود را آنچنان كه مي خواهد و با هر حجم و پيچيدگي لازم، طراحي و سپس به جاي انتخاب IC هاي استاندارد و جدا از هم و كنار هم قراردادن آنها در روي يك مدار و وصل كردن آنها از طريق يك بورد مدار چاپي، با استفاده از یکی از زبان های توصیف سخت افزاری نظیر VHDL، هر یک از قطعات دیجیتالی مورد نیاز را نوشته و با وصل کردن نرم افزاری آنها، سرانجام فایل کامپایل شده نهایی را از طریق یک رابط سخت افزاری بر روی یک بسته سخت افزاری خام با تعداد پایههای مورد نیاز برنامهریزی کرده و از این IC جدید “خود ساخته” استفاده کند. FPGA ها نسل جدید مدارهای مجتمع دیجیتال قابل برنامهریزی هستند که عبارت FPGA از سر کلمههای Field Programmable Logic Gate Array گرفته شده است.
ساختار داخلی سلول حافظه
2-3-1 سلول حافظه 6 ترانزیستوری پایه
هسته اصلی حافظهSRAM را آرایهای از سلولها تشکیل میدهد که این سلول در حالت پایه از 6 ترانزیستور ساخته شده است و قسمت زیادی از مساحت سلول را اشغال میکند به همین دلیل مساحت اشغال شده توسط یک سلول عامل تعیین کنندهای در طراحی یک SRAM با تراکم بالا میباشد.
این سلول پایه 6 ترانزیستوری دارای مشکلات و معایبی ازجمله سرعت، حاشیه نویز ایستا و جریان نشتی میباشد که در این عوامل نیز در ارتباط با یکدیگر میباشند. در ادامه به بررسی عوامل موثر در عملکرد این سلول و بررسی سلولهای ارائه شده ای که هر یک با هدف بهبود یکی از عوامل ذکر شده طراحی و ارایه شدهاند میپردازیم. درسلول پایه که ساختار شماتیک مداری آن در شکل 2-3 آمده است مشاهده میکنیم که این سلول دارای ساختار کلی که شامل دو بخش معکوس کننده که هر بخش از دو ترانزیستور ماسفت یکی از نوع NMOS و دیگری از نوع PMOS میباشد که در شکل 4-2 ساختار این معکوس کننده آورده شده است.
بازدیدها: 20