手机基带芯片处理器负载计数器的设计与验证

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1、＇＇Ｐｇ？巧麥《謂藏匈圍硕±学位论文胃圍渝手机基带芯：片处理器负载计数器的设计与验证作者姓名襄宏亚＿ｍＩ学校导顺名、职赖赖魯副教授＾＾＾Ｍ企业导师姓名、职碌江昔平窩工申请学位类别工程硕壬．西安电子科技大学学位论文独创性（或创新椎）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本乂声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进巧的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中持别加Ｗ标注和致谢中所罗列的内容抖外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果；也不包含一为获得

2、西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论义若有不实之处一，本人承担切法律责任。：灸本人签名索必日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可Ｗ公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人

3、保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发巧专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的。学位论文在年解密适用授权书＿后本、人签：本名导签名．师．灰，店３日；心３Ｉ０如期日期；叫学校代码10701学号1311122892分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文手机基带芯片处理器负载计数器的设计与验证作者姓名：奚宏亚领域：软件工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：赖睿副教授企业导师姓名、职称：江喜平高工学院：微电子学院提交日期：2016年1月DesignandVerificationofCPUPro

4、filingTimerbasedonMobileBasebandAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByXiHongyaSupervisor:LaiRuiAssociateProfessorJiangXipingSeniorEngineerJanuary2016摘要摘要近两年，4G技术的出现和飞速发展使得智能手机和手机基带芯片迎来爆发性的需求和增长。

5、与此同时，摩尔定律的推动让集成电路制造工艺迈向新的台阶，芯片的集成度和规模也不断提升。但是伴随着基带芯片上集成更多新的功能和设计，芯片的面积越来越大，芯片上的晶体管数也越来越多，在基带芯片设计时不得不将功耗和速度、面积、成本等指标进行综合考虑。尤其是对于依赖电池供电的手机来说，低功耗设计更是基带芯片设计中需重点关注的问题。本文设计来源于实际手机基带芯片项目，在寄存器传输级完成对低功耗处理器负载计数器的设计和验证。本文首先叙述了在现今IC设计中各个层级上经常使用的低功耗设计方法，并将其中的几种基本技术用于处理器负载计数器的设计。门控电源

6、技术能够可控制地关断某些模块的电源；门控时钟技术可以控制逻辑模块的工作状态，减少不必要的时钟翻转；多电压多频率技术用来给处理器提供可选择的不同工作电压和频率。本文设计的核心模块有以下三个：有效周期计数模块、平均模块和阈值检测模块。有效周期模块实现对处理器核工作状态的监控，得到有效周期数；平均模块实现对历史监控数据的存储和求和计算，得到关键调整步骤对应的值；阈值检测模块实现将各个调整步骤对应的值与预设门限值比较，得到调整步骤，调节处理器核性能等级。最终在不会影响处理器性能的情况下，实现了对多核基带芯片动态电压和频率调节的目的。最后本文完

7、成对设计模块的全面功能验证，首先根据设计说明列出详细的验证计划。在前期验证中，借助JasperGold工具开始基于断言的验证，生成大量标准化语言的断言检查负载计数器模块的基本功能和结构，加速开发过程。后期验证中会搭建验证环境和验证平台，编写验证案例形成针对验证功能点的测试激励，利用Modelsim工具进行仿真，为了实现对设计功能的全面覆盖，对验证初提出的所有功能验证点遍历验证，最终代码的覆盖率也达到了项目要求。验证结果显示，低功耗处理器负载计数器的设计能够根据处理器核的工作状态动态调节其性能等级，最终实现了对CPU核动态降频和降压调节

8、的目的，满足设计要求。本文设计模块的面积大约7427μm2，仅占整个基带芯片的0.14%，初期测试却能将处理器功耗降低约28.24%，因此这是一种有效而且低成本的基带芯片降低功耗的处理方法。关键词：低功耗设计基带芯片处理