041020421 夏进VLSI设计基础文献综述报告文献1”： An Implementation of Integrable Low Power Techniques for Modern Cell-Based VLSI Designs最近，许多科学研究都提出了低功耗VLSI电路设计技术。在这个纳米级 CMOS的吋代，电路规模越来越大，体积却越来越小，低功耗的研究也便成了必 然。然而，这些技术或多或少地涉及到了自定义布局设计或新型EDA流程设计, 这使得这些技术难以实现并推广。在这篇文献中，涉及了电压分离、体偏置技术、布局布线（P&R）中的电源 开关工具等，这些技术使得从集成的低功耗技术，到基于标准单元的物理设计流 程的可能性成为现实。同吋提出的低功耗设计技术，可配合现代电源管理系统， 使执行开销小H标电路的功耗降低。为了满足先进的超大规模集成电路设计的功率要求，一些利用APR EDA I 具的简单而有效的物理设计流程已提交。通过整合到物理设计流程的低功耗技 术，一个设计电路与低功率技术特征已然实现。因此，这篇文献提供了一个基本 的设计流程，通过基于单元的设计方法，实现低功耗技术。虽然一些简单的低功 耗技术已经实现，但几个增强功能，如分区岛屿，大小的电源开关和物理设计的 考虑，仍然需要在EDAT具上加以改进。此外，建立一个具有强大能力的全行 业通用的设计流程是必不可少的。这些措施包括功能分区、综合、时序分析、功 率分析、测试、模拟和物理设计。文献 “2”： A HIGH PERFORMANCE, LOW POWER VLSI DESIGN OF DISCRETE WAVELETTRANSFORM FOR LOSSLESS COMPRESSION IN JPEG 2000 STANDARD问题提出：DWT在实际系统中的实施有一定的问题。首先，小波变换的复 杂性高出离散余弦变换（DCT）的儿倍。其次，DWT需要额外的存储器，用于 存储中间计算结果。此外，为了进行实吋图像压缩，小波变换必须能高速处理海 量数据。DWT的图像床缩软件确实提供了操作的灵活性，但它在某些应用可能 不符合某些时序约束。在软件方面，小波变换操作一般都是出行执行。不过， DWT的破件实现也有问题。第一个障碍是乘法器的破件实现成本高。第二，DWT 的硬件实现的成本是随小波分解的数量水平线性增加的。解决方法：在该文献中，作者提出了一-个高效的VLSI实现离散小波变换的 JPEG2000图像压缩标准的方法。设计H标是减少面积和小波变换中可用于消费 电子设备中的图像和视频压缩的速度优化的芯片组。这是一种可以应用于其他双 正交小波滤波器的方法。除了优化变换的速度、减少硬件实现的面积之外，所提 岀的架构也降低了小波变换的显着的功率消耗。文献3： Ultra-Low Power VLSI Circuit Design Demystified and Explained: A Tutorial电压调节是一个减少电力和能源消耗的非常有效的方式，因此，超低功耗 （ULP）的设计可转化为超低电压（ULV）设计。出于这个原因，能源自治节点 的在MOS的阈值电压以下工作。在低功耗方面，ULV操作提供了巨大的可能, 也给出了非常严峻的挑战，需要解决ULP技术进入大规模生产。VLSI数字电路, 这是每个ULP系统的一个关键组成部分。除了被用于处理明显的H的，还应用 于数字VLSI电路模拟和射频领域。同吋，增强的数字处理能力允许无线发送的 数据量减少。由于RF通信成本高昂，ULP系统极大地受益于移动节点内计算技 术和利用缩放技术带来的优势。该文献概述了先进的超低功耗VLSI设计的一个统一的框架。除了探索各级 抽象的设计平衡以外，它表明，ULP的设计与传统的低功耗设计有很大的不同: 事实上，许多阈值系统的模式和假设不适用亚阈值。一些很常见的误解都己经清 楚地在本文献中予以识别和揭穿。文献4： Low-Power VLSI Design for Motion Estimation一Using Adaptive Pixel Truncation功耗对便携式视频设备来说是非常关键的，如便携式可视电话和数码摄像 机。在视频编码器的运动估计（ME）需要巨大的的计算量，是消耗功率的最大 部分。在本文献中，作者提出了一种通过计算过程中的运动矢量来自适应改变像 素的分辨率的方法从而降低ME的功耗。像素分辨率通过屏蔽或截断有效位的像 素数据来改变（像素数据是比特率控制机制）。实验结果表明，在不显著影响图 像质量的情况下，平均超过4位被截断，将导致超过60%的功耗降低。实时视频用缩中是用于减少带宽以传输或存储的视频数据所必需的，然而， 它消耗了大量的电能。在所有的视频压缩方案中，差分脉冲编码调制/离散编码 的变换（DPCM/ DCT）压缩是最流行的，因为它能够删除空间和临时的冗余， 实现了低比特率。同吋它更适用于VLSI低功耗的实现。在DPCM/ DCT的压缩 方案，一个运动估计（ME）模块需要特定像索的宏块的运动矢量来估计。发送 圧缩的像素数据，而不是传输的运动矢量和预测误差。这大大减少了吋间上的兀 余和代表像素的宏块所需的比特数量。在视频床缩所需要的所有的信号处理模 块，ME模块是计算密集型（对整个系统的高达70%）的，消耗的功率最大。在本文献中，作者提出了一个固定的位的的截断方案和一种口适应比特掩蔽 技术，在保持图像质量的同吋，降低电力消耗。实验结果表明，超过60%的功 耗降低，仍可以实现无显著降低的PSNR。文献5： How to Transform an Architectural Synthesis Tool for LowPower VLSI Designs由于区域、吋间、电源相互依存，使得低功耗超大规模集成电路设计的高层 次综合（HLS）成为一个复杂的优化问题。因为一些低功耗设计工具可供选择， 一种新的模块化的低功耗综合方法方法被提出了 o虽然是基于一个通用的建筑合 成工具Gaut,但使用不同的“商业化”的工具也是可能的。该HLS Gaut_w I具 是由低功耗模块构成的：高层功耗估计、分配、模块选择（运营商和电源电压）、 优化标准和操作符库。该文献提出一个集成在HLS Gaut_w工具（估计和优化）上，为低功耗超大 规模集成电路设计的通用的方法。这种新方法是模块化的，在建筑合成Z前就己 实现。因此，它可以被应用到任何其他的建筑综合工具丄。还开发了一种能够在 设计的早期阶段，在高层次快速估计并比较不同吋间约束下DSP算法功耗的算 法。小波变换算法的结果表明，通过选择最好的算法，可以快速血又省电地进行 高层次功耗估计。此外，通过合理使用模块的选择，降低40%的功耗仍可以没 有显著的区域变异。参考文献【1 】Ming-Chung Lee and Herming Chiueh department of Communication Engineering, National Chiao Tung University Hsin-Chu 30050, Taiwan ; 2006 IEEE2 Philip P. Dang and Paul M. Chau ; ECE Department -University of California, San Diego; 2001 IEEE【3 】Massimo Alioto, Senior Member; IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS; JANUARY 2012 IEEE4 Zhong-Li He, Chi-Ying Tsui, Member, Kai-Keung Chan, and Ming L. Liou ,Fellow ; IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR VIDEO TECHNOLOGY ; AUGUST 2000 IEEE5 S. Gailhard, N. Julien, J.-Ph. Diguet, E. Martin ; LESTER-UBS Lab, France;