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

在芯片設(shè)計和開發(fā)過程中，芯片架構(gòu)設(shè)計的重要策略如下:

理解功能和模塊級表示

單時鐘或多時鐘

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

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

01

架構(gòu)設(shè)計

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

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)計和驗證策略

測試策略

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

假如我們設(shè)計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。

對于芯片工程師而言，最初我們的任務(wù)是設(shè)計功能模塊，積累工程經(jīng)驗和方法，然后我們將利用經(jīng)驗來完成架構(gòu)和微架構(gòu)的設(shè)計。

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(幀內(nèi)、幀間)

存儲緩沖區(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功能塊級表示

架構(gòu)師團(tuán)隊使用以下設(shè)計要點，完成ASIC架構(gòu)的設(shè)計!

(a)設(shè)計功能和對設(shè)計應(yīng)用的理解

(b)將在何處使用該設(shè)計，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)具有不同時鐘組的多個時鐘域設(shè)計和策略

(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)計的總體數(shù)據(jù)速率、時序和時鐘要求

(j)ASIC設(shè)計軟硬件劃分的總體策略

(k)所需的測試設(shè)置和EDA工具

(l)電氣特性和接口時序要求

審核編輯 ：李倩