ASIC的架構(gòu)是復(fù)雜的，它需要大量的經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成和描述架構(gòu)和微架構(gòu)。本文討論了架構(gòu)和微架構(gòu)設(shè)計(jì)，在ASIC設(shè)計(jì)階段非常有用。

在芯片設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)的重要策略如下:

理解功能和模塊級(jí)表示

單時(shí)鐘或多時(shí)鐘

功率要求

面積和速度要求

并行性

流水線

外部接口

技術(shù)節(jié)點(diǎn)

下面將從芯片的架構(gòu)設(shè)計(jì)、微架構(gòu)設(shè)計(jì)、使用設(shè)計(jì)文檔、設(shè)計(jì)分區(qū)、時(shí)鐘域和時(shí)鐘組、架構(gòu)調(diào)整與性能改進(jìn)、處理器微架構(gòu)設(shè)計(jì)策略等角度進(jìn)行說(shuō)明，并以視頻H.264編碼器設(shè)計(jì)為例。

01

架構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于任何基于ASIC的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，我們首先需要了解的是功能規(guī)范，然后我們需要落實(shí)：

外部接口

電氣特性

速度，功率和面積要求

機(jī)械裝配或封裝

設(shè)計(jì)和驗(yàn)證策略

測(cè)試策略

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)的功能以及對(duì)面積、速度和功率的要求，討論對(duì)復(fù)雜設(shè)計(jì)有用的架構(gòu)和微架構(gòu)設(shè)計(jì)概念。

假如我們?cè)O(shè)計(jì)一款用于視頻編碼的H.264編碼器，用于處理1920×1080P的高清圖像。

對(duì)于芯片工程師而言，最初我們的任務(wù)是設(shè)計(jì)功能模塊，積累工程經(jīng)驗(yàn)和方法，然后我們將利用經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成架構(gòu)和微架構(gòu)的設(shè)計(jì)。

H.264編碼器的重要功能模塊如圖1所示，主要包括：

幀緩沖區(qū)

預(yù)測(cè)(幀內(nèi)、幀間)

存儲(chǔ)緩沖區(qū)

量化與變換(Q&T)

逆量化與變換(Q&T)

去塊濾波器(DB濾波器)

圖1 H.264功能塊級(jí)表示

架構(gòu)師團(tuán)隊(duì)使用以下設(shè)計(jì)要點(diǎn)，完成ASIC架構(gòu)的設(shè)計(jì)!

(a)設(shè)計(jì)功能和對(duì)設(shè)計(jì)應(yīng)用的理解

(b)將在何處使用該設(shè)計(jì)，以及與之有關(guān)的限制

(c)速度、功率、面積等優(yōu)化約束

(d)晶圓廠制定規(guī)則，即DRC

(e)低功耗架構(gòu)和低功耗排序要求

(f)具有不同時(shí)鐘組的多個(gè)時(shí)鐘域設(shè)計(jì)和策略

(g)不同階段的IP要求可能是硬IP或軟IP

(h)內(nèi)存和宏單元需求

(i)設(shè)計(jì)的總體數(shù)據(jù)速率、時(shí)序和時(shí)鐘要求

(j)ASIC設(shè)計(jì)軟硬件劃分的總體策略

(k)所需的測(cè)試設(shè)置和EDA工具

(l)電氣特性和接口時(shí)序要求

審核編輯 ：李倩