鐘門

通常在設(shè)計(jì)的初級(jí)階段，由于設(shè)計(jì)者功耗分析手段的缺乏，往往無(wú)法考慮具體工藝技術(shù)帶來(lái)的技術(shù)差別，所以基本都采取非工藝相關(guān)的方式進(jìn)行手工功耗分析，無(wú)法全面的掌握clock功耗的分布情況。在設(shè)計(jì)的后續(xù)階段，在對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行直接分析或在時(shí)序分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用各種組合的優(yōu)化技術(shù)，可以對(duì)Clock-Gating控制邏輯進(jìn)一步加以優(yōu)化 。

時(shí)鐘門控1.向前追溯優(yōu)化

通過(guò)時(shí)序分析，向前追溯優(yōu)化可以帶來(lái)新的功耗降低，即如果在本級(jí)寄存器有Clock-Gating控制邏輯，而下一級(jí)寄存器沒(méi)有相關(guān)的Clock-Gating控制信號(hào)en的情況下(如圖3中(a)所示)，此時(shí)在下一級(jí)也通過(guò)延遲一個(gè)時(shí)鐘周期的Clock-Gating控制信號(hào)en(t l)對(duì)下一級(jí)寄存器時(shí)鐘關(guān)斷進(jìn)行控制(如圖3中(b))，可以更多地降低功耗。在產(chǎn)生新的控制信號(hào)en(t l)時(shí)，需要注意將前一級(jí)控制信號(hào)en與時(shí)鐘clock實(shí)現(xiàn)同步，以保證控制關(guān)斷的正確性。

時(shí)鐘門控2.組合邏輯向前追溯優(yōu)化

而實(shí)際中的電路結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，特別是控制信號(hào)en(t l)的產(chǎn)生就需要根據(jù)具體情況具體分析。如圖4中(a)所示,控制信號(hào)en1和en2對(duì)與邏輯門的兩個(gè)輸人前繼in1和in2的寄存器時(shí)鐘進(jìn)行控制，為了降低下一級(jí)寄存器的時(shí)鐘功耗,需要通過(guò)將en1和en2相或得到新的控制信號(hào)對(duì)下一級(jí)的寄存器時(shí)鐘進(jìn)行控制,降低功耗(如圖4中(b)所示。

同樣，越復(fù)雜的組合邏輯所需要的控制信號(hào)產(chǎn)生邏輯也會(huì)越復(fù)雜，可能帶來(lái)的代價(jià)也會(huì)越大，所以需要對(duì)降低的動(dòng)態(tài)功耗和增加的部件功耗加以權(quán)衡，上文中關(guān)于Clock-Gating的位寬限制在這里將會(huì)變得更加嚴(yán)格，一般要在寄存器位寬較大時(shí)考慮該措施。

時(shí)鐘門控3.向后追溯優(yōu)化

更進(jìn)一步，向后追溯同樣也能得到另一種新的功能消耗降低可能。即在本級(jí)寄存器有Clock-Gating控制，而上一級(jí)寄存器沒(méi)有相關(guān)的Clock-Gating控制的情況下，通過(guò)一定的邏輯得到較本級(jí)Clock-Gating控制的信號(hào)en提前一個(gè)時(shí)鐘周期的更早的Clock-Gating控制信號(hào)en(t-1)，用于控制上一級(jí)寄存器時(shí)鐘的關(guān)斷，降低其動(dòng)態(tài)消耗，而且還能降低兩級(jí)寄存器之間的組合邏輯部件的動(dòng)態(tài)消耗。2100433B

如何更加有效地設(shè)計(jì)時(shí)鐘門控對(duì)于最大限度地降低功耗，同時(shí)保證處理器的性能至關(guān)重要。多核多線程微處理器中，多個(gè)功能部件可能不是同時(shí)工作的，對(duì)于無(wú)執(zhí)行任務(wù)的功能部件就可以將其時(shí)鐘關(guān)閉，減少其隨時(shí)鐘翻轉(zhuǎn)進(jìn)行多余的內(nèi)部寄存器翻轉(zhuǎn)，從而降低產(chǎn)生功耗的浪費(fèi)和熱量聚集。

對(duì)于需要控制的寄存器，在一定的情況下關(guān)閉寄存器的傳輸功能，阻止無(wú)用的數(shù)據(jù)進(jìn)入下一級(jí)邏輯，避免引起一連串不必要的邏輯翻轉(zhuǎn)，達(dá)到降低功耗的可能。為最大限度地插人Clock-Gating控制邏輯，需要通過(guò)多種方式結(jié)合的辦法，在電路中插人更多的Clock-Giatgn控制，最大限度地插入門控時(shí)鐘設(shè)計(jì)，關(guān)閉更多的空閑功能部件，降低功耗 。

關(guān)閉寄存器的傳播功能通?？梢酝ㄟ^(guò)“回寫”結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)(如圖1)，以使能信號(hào)en為控制信號(hào)在前繼輸人data-in和本級(jí)寄存器輸出data-out之間進(jìn)行選擇，如果不需要傳播數(shù)據(jù)時(shí)，就可以使輸出保持為data-out而不引起后繼部件的翻轉(zhuǎn)。這種方式可以以最小的面積和功耗代價(jià)實(shí)現(xiàn)對(duì)寄存器傳輸功能的關(guān)閉。

但是，回寫結(jié)構(gòu)只是在功能上實(shí)現(xiàn)了關(guān)閉傳播和降低后繼組合邏輯功耗的作用，但在時(shí)鐘功耗上并沒(méi)有較大降低,因?yàn)樵诨貙懡Y(jié)構(gòu)關(guān)閉傳播功能后。lock信號(hào)仍始終在翻轉(zhuǎn)。為更大限度地降低功耗，引人寄存器的Clock-Gating設(shè)計(jì)(如圖2)，將使能信號(hào)en作用于。lock上與回寫結(jié)構(gòu)相比較，在關(guān)閉數(shù)據(jù)傳播后，圖1和圖2中用斜線標(biāo)注的部件的動(dòng)態(tài)功耗將被節(jié)省掉。

clock一Gatign控制邏輯也會(huì)產(chǎn)生一定的功耗(圖2中用點(diǎn)陰影標(biāo)注的部件功耗)，因此不是越多的Clock-Gating控制邏輯就越好，例如在需要添加Clock-Gating控制的寄存器文件中，如果被控制的dock信號(hào)所連接的寄存器位數(shù)較小,得到的動(dòng)態(tài)功耗降低還不足以抵消添加控制邏輯所增加的功耗。所以，通常對(duì)于需要進(jìn)行Clock-Cating的寄存器文件的位寬有一定限制(一般不低于3一8位)，保證能有效地降低時(shí)鐘功耗。

由于OpenSPARC T2并未全面設(shè)計(jì)內(nèi)部電路的時(shí)鐘門控控制邏輯，其中存在大量未被門控時(shí)鐘邏輯控制的寄存器部件，這就為功耗優(yōu)化提供了巨大的潛力。通過(guò)分析和評(píng)估，利用基本的Clock-Gating優(yōu)化策略，在原有結(jié)構(gòu)中插人或替換為新的門控時(shí)鐘邏輯可以帶來(lái)40%一60%的功耗降低。

振筒式氣壓傳感器分辨率

為了提高分辨率，一般的變換方法是打開一個(gè)邏輯門，讓一個(gè)精密的高頻時(shí)鐘脈沖通過(guò)，并用計(jì)數(shù)器按二進(jìn)制來(lái)積累通過(guò)門的時(shí)鐘脈沖。時(shí)鐘門最初是在傳感器一個(gè)輸出矩形波的起點(diǎn)被打開，而在傳感器后一個(gè)輸出矩形波的起點(diǎn)被關(guān)閉。固定頻率的時(shí)鐘脈沖數(shù)隨后在傳感器一個(gè)輸出周波的時(shí)間內(nèi)被積累在計(jì)數(shù)器內(nèi)。若用2⁸=64個(gè)傳感器的周波數(shù)來(lái)控制，而時(shí)鐘為15兆赫時(shí)，分辨率將為1/213312或土0.0005%。

振筒式氣壓傳感器阻尼

振筒式氣壓傳感器，由于沒(méi)有支承點(diǎn)的摩擦，因此具有低的阻尼，諧振響應(yīng)曲線很“陡”。由于低阻尼，它的品質(zhì)因數(shù)Q值在5000以上。

振筒式氣壓傳感器重復(fù)性和遲滯

振筒式氣壓傳感器重復(fù)性好和遲滯低。其所以遲滯低主要是因?yàn)樗鼪](méi)有支承點(diǎn)的摩擦和元件本身的永久變形。而且內(nèi)振筒焊接在外保護(hù)筒的較重的環(huán)形基座上，該組件又夾緊在傳感器基座上，因而不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。而振筒所受的應(yīng)力只要在材料的彈性極限以內(nèi)，元件就不會(huì)有永久性變形。兩項(xiàng)的全部影響不大于傳感器所測(cè)壓力“滿刻度”的±0.0001%。

振筒式氣壓傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性

振筒式氣壓傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。一年的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，2σ(σ為均方誤差)為“滿刻度”的±0.006%。影響它的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素是：內(nèi)外筒之間的標(biāo)準(zhǔn)真空(標(biāo)準(zhǔn)真空度為10-6毫米汞高)的電子束焊處的多孔性，其次是材料的多孔性。

振筒式氣壓傳感器溫度影響

溫度既影響振筒的彈性常數(shù)，又影響與振筒相接觸的氣體密度。前者的溫度系數(shù)在百萬(wàn)分之幾以內(nèi)，可以認(rèn)為是零。

一種較好的溫度補(bǔ)償方法是用一個(gè)加熱線圈放人線圈架和用一個(gè)簡(jiǎn)單的比例閉環(huán)控制系統(tǒng)去控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)和氣體的溫度。經(jīng)溫度補(bǔ)償后，若恒溫點(diǎn)在71⁰C，則在“滿刻度”點(diǎn)上的誤差為士0.001%。