SOC設(shè)計(jì)中Clock Gating的基本原理與應(yīng)用講解

SOC（System on Chip，片上系統(tǒng)）設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘信號(hào)的控制對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的性能和功耗至關(guān)重要。本文將帶您了解SOC設(shè)計(jì)中的一種時(shí)鐘控制技術(shù)——Clock Gating，通過Verilog代碼實(shí)例的講解，讓您對(duì)其有更深入的認(rèn)識(shí)。

一、Clock Gating基本原理

Clock Gating，即時(shí)鐘門控，是一種在數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)中常用的低功耗技術(shù)。它的基本思想是，在時(shí)鐘信號(hào)傳輸?shù)?a href="http://srfitnesspt.com/tags/寄存器/" target="_blank">寄存器之前，通過控制邏輯來(lái)決定時(shí)鐘信號(hào)是否需要傳遞給寄存器。如果某個(gè)寄存器在當(dāng)前時(shí)鐘周期內(nèi)不需要進(jìn)行操作，那么就可以通過Clock Gating技術(shù)關(guān)閉該寄存器對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)，從而減少不必要的功耗。

二、Verilog實(shí)現(xiàn)Clock Gating

接下來(lái)，我們將通過一個(gè)簡(jiǎn)單的Verilog代碼實(shí)例來(lái)講解Clock Gating的實(shí)現(xiàn)。

假設(shè)我們有一個(gè)簡(jiǎn)單的2-to-1多路復(fù)用器（MUX），它有一個(gè)選擇信號(hào)（SEL）、兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入（A和B）和一個(gè)輸出（Y）。我們希望在SEL無(wú)效時(shí)關(guān)閉多路復(fù)用器的時(shí)鐘，以節(jié)省功耗。

以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的Verilog代碼示例：

module clock_gating_example(
    input wire clk,
    input wire rst_n,
    input wire sel,
    input wire a,
    input wire b,
    output reg y
);


    wire gated_clk;


    // Clock Gating Cell
    assign gated_clk = clk & ~sel;


    // 2-to-1 MUX
    always @(posedge gated_clk or negedge rst_n) begin
        if (!rst_n) begin
            y <= 1'b0;
        end else begin
            y <= sel ? b : a;
        end
    end


endmodule

審核編輯：劉清