删减掉无用逻辑门，制造廉价芯片的新选择

发布于：2017/7/26 11:08:17 | 292 次阅读

[转载]原文链接：

　　工程师可以通过删掉通用微控制器中未使用的逻辑门，将尺寸和功率削减一半。
　　

　　伊利诺伊大学电气和计算机工程副教授Rakesh Kumar表示：“处理器对于大多数应用来说是过度设计的。一个众所周知且必要的事实是：为了具有可编程性和灵活性，处理器上的内容要比任何应用所使用的内容更多。对于驱动的嵌入式计算平台（如可穿戴设备和物联网传感器）的超低功耗微控制器而言，情况尤其如此。它们通常运行一个非常简单的应用程序，没有别的东西(甚至连操作系统都没有)，这意味着芯片中的大部分电路完全没看到半点数据。”
　　Kumar、明尼苏达大学助理教授John Sartori（曾经是Kumar的学生），以及他们的学生决定设法解决这种浪费问题。他们的解决方案从研究通用微控制器的设计开始。他们想出了一个快速的方法来确定哪些逻辑门从未参与到需要运行的应用程序中，然后删去这些多余的门。其结果就是Kumar所说的“定制处理器”，这是一种体积更小、复杂度更低版本的原微控制器，旨在仅执行所需的应用程序。6月，在多伦多举行的第44届计算机体系结构国际研讨会上，Kumar和Sartori详细介绍了定制处理器项目。
　　Kumar说：“我们的方法是找出应用程序保证不使用的所有硬件，而不考虑输入。剩下的是一个并集或超集，是数据可以使用的所有可能的路径。然后我们移除没有触及到的硬件。”
　　他们从MSP430微控制器开始，制作定制的设计，用于执行诸如快速傅里叶变换、自相关函数和插值滤波等应用程序。这些设计中只有不到一半的逻辑门是原微控制器设计的一部分。事实上，他们研究的15个常见的微控制器应用程序中，没有一个需要超过60%的门。平均而言，设计出的芯片体积缩小62%，功耗降低50％。通过利用较短距离信号传输所节省的时间，平均节能高达65%。
　　Sartori说：“真让人大吃一惊。大多数人认为，在这样一个小而简单的处理器中，几乎所有的东西都被使用了；但是对于一个给定的应用程序，实际上有很多逻辑门可以完全删除，而且软件仍然工作得非常完美。”
　　如果您希望处理器执行两个或更多的应用程序，这种方法依然有效；它甚至可以处理操作系统外加应用程序。他们用实时操作系统FreeRTOS进行了测试，当它单独运行时，57%的门完全未被触及。如果FreeRTOS和上述15个应用程序中的任何一个一起运行时，都只剩下不足27%的门未使用，但是Kumar指出，这些应用程序通常“裸机”运行——它们不需要操作系统。
　　为什么不订购ASIC（专用集成电路）呢？一句话：成本。Kumar表示，嵌入式微控制器适用于低容量、低成本的用途，从头设计并测试ASIC的成本太高。通过从标准的微控制器设计入手，这个过程简化了，而且更便宜。
　　库马尔说，这就像个“黑盒子”。“输入应用程序，它输出处理器设计。”
　　市场研究公司IHS的嵌入式处理器首席分析师Tom Hackenberg表示，事情可能不是那么简单。测试、验证以及在开发新的应用程序芯片过程中遇到的其他成本仍然存在。如果这项技术不能降低设计过程的成本，廉价的微控制器(平均约为1美元，但可以低至25美分)仍然是成功的解决方案。
　　然而，Hackenberg说：“如果这个概念具备他们所说的那些功能，那么设计一个面向具体应用的处理器可能是一个更简单的过程。”
　　英国剑桥市ARM公司的研究工程师们希望事情可以变得如此简单。他们一直在努力开发一个名为“Plastic ARM”的项目，该项目是使用印刷电子技术在塑料上构建1美分的性微控制器。他们的次尝试占用了7.5平方厘米。项目负责人James Myers说，经过了整整一年的艰苦设计工作，终于完成了将其缩小到1平方厘米的目标，并可以根据应用程序定制它。今年夏天，在Sartori的一名学生的帮助下，他们计划使用定制处理器技术，看看他们能否达到同样或更好的结果。
　　他说，“利用印刷电子技术，设计芯片的门槛应该比硅片低。对于面向具体应用的设计，应该有更多的机会，但如果设计成本保持不变，则不应如此。我想要的是降低设计成本和制造成本。如果能够自动生成一个定制版本的处理器的话，则大有益处。”

参与讨论

登录后参与讨论

//评论区

推荐阅读

智能网联汽车国际标准法规协调专家组（HEAG）召开工作会议

近年来智能网联汽车快速发展，新技术不断涌现，与相关产业融合度持续提升，正在推动全球汽车产业发生深刻变革。为应对此种形势，欧、美、日等汽车工业发达国家和地区都加大了智能网联汽车的国际标准法规协调的参与力度，在联合国世界车辆法规论坛(UN/WP.29)和国际标准化组织(ISO)层面，智能网联汽车相关国际标准法规协调活动正快速推进。为更有效地支撑上述组织的国际标准法规协调活动，2017年全国汽车标准

0215jiejie | 发布于：2022-12-01 0评论 0赞

苹果推出搭载M2芯片的新款iPad Pro 799美元起售

据苹果官网，苹果推出搭载M2芯片的新款iPadPro。 11英寸wifi版起售价为799美元，wifi+蜂窝网络版起售价为999美元；12.9英寸wifi版起售价为1099美元，wifi+蜂窝网络版起售价为1299美元。

0215jiejie | 发布于：2022-10-19 0评论 0赞

新能源汽车领衔 “中国智造”加速登陆欧洲市场

全球五大车展之一巴黎车展时隔四年再度启幕。在这场被视为“全球汽车行业风向标”的盛会上，国内外汽车品牌云集，长城汽车、比亚迪等再次领衔中国汽车出海。长城汽车欧洲区域总裁孟祥军表示：“欧洲是长城汽车最重要的海外市场之一，巴黎车展是长城汽车向欧洲市场展示GWM品牌和产品的最佳机会。长城汽车正在研究汽车行业碳排放的整个生命周期，到2025年，将推出50多款新能源产品，全力支持可再生能源使用，为全球用户

0215jiejie | 发布于：2022-10-19 0评论 0赞

严监管时代来临，电子烟“通配”大战走向何方？

针对通配烟弹厂商的一系列诉讼的结果，将对生产通配烟弹的品牌未来在电子烟行业的发展产生深远影响。 10月1日，《电子烟强制性国家标准》正式实施，中国电子烟监管全面生效。而在电子烟行业进入规范化、法治化阶段前夕，一场围绕着通配烟弹的争论在行业里发酵。 “通配”是电子烟从业者约定俗成的概念。换弹式电子烟由烟杆和烟弹组成，“通配”烟弹指的是非品牌商生产、可与品牌烟杆匹配使用的烟弹。多位业内人士表示，被

0215jiejie | 发布于：2022-10-19 0评论 0赞

Bourns 全新大功率分流电阻器

采用金属感应引脚，专用于大电流应用中进行精确测量全新分流电阻器专为电池管理系统、大电流工业控制和电动汽车充电站提供高可靠性、高成本效益的解决方案美国柏恩Bourns全球知名电子组件领导制造供货商，宣布新增12款CSM2F系列功率分流电阻器，扩展其产品组合。全新系列采用铆接通孔金属传感引脚，可满足大电流应用中对电压测试点精确定位日益增长的需求。最新型Bourns?CSM2F系列分流电阻器

0215jiejie | 发布于：2022-10-18 0评论 0赞

请尊重元宇宙“这个筐”

元宇宙是个筐，啥都往里装，但区别在于有的像聚宝盆，有的像垃圾桶。国庆假期刚结束，中青宝“90后”董事长李逸伦便亲自上阵，玩起了元宇宙婚礼。靠着老板首秀和代言，中青宝顺势推出“MetaLove元囍”App，正式进军元宇宙婚礼赛道。就产品而言，如同其他元宇宙产品，李逸伦的元宇宙婚礼“新奇与吐槽齐飞”：有人说是有趣的尝试，有人则认为像QQ炫舞结婚系统。要知道，QQ炫舞是一款推出了十余年的老游戏。

0215jiejie | 发布于：2022-10-13 0评论 0赞

边缘计算：突围商业模式痛点

截至8月末，中国5G基站总数达210.2万个，中国5G发展已经进入下半场。随着5G加速融入千行百业，互动直播、vCDN、安防监控等场景率先大规模落地，车联网、云游戏、工业互联网、智慧园区、智慧物流等场景也快速走向成熟，这些更大流量、更低时延、更高性能的场景涌现，对边缘计算的刚性需求势必爆发。 GrandViewResearch预测，即使在新型冠状病毒肺炎疫情肆虐全球的背景下，边缘计算和5G网络市

0215jiejie | 发布于：2022-10-13 0评论 0赞

商务部回应美商务部升级半导体等领域对华出口管制并调整出口管制“未经验证清单”

商务部新闻发言人10日就美商务部升级半导体等领域对华出口管制并调整出口管制“未经验证清单”应询答记者问。有记者问：近日，美国商务部在半导体制造和先进计算等领域对华升级出口管制措施。同时，在将9家中国实体移出“未经验证清单”过程中，又将31家中国实体列入，请问中方对此有何回应？对此，商务部新闻发言人回应称，中方注意到相关情况。首先，通过中美双方前一阶段共同努力，9家中国实体zui终

0215jiejie | 发布于：2022-10-13 0评论 0赞

TCL华星官宣与奔驰合作：推出全球首款横贯A柱的车载显示屏

今年1月，奔驰带来了VISIONEQSS概念车，其中控台采用了一块完全无缝的47.5英寸曲面显示屏，横贯整个A柱，令人印象深刻。今天，TCL华星正式官宣与奔驰达成合作，并认领了VISIONEQSS上这块全球首款横贯整个A柱曲面的车载显示屏。根据TCL介绍，这款显示屏采用了完全无缝的超薄一体化设计，将仪表盘、中控与副驾娱乐显示融为一体，并能够与3D实时导航系统相辅相成。同时，这块显示屏还采用

0215jiejie | 发布于：2022-10-12 0评论 0赞

半导体板块暴跌谁最受伤

国庆假期后首日开盘，上证综指时隔5个月再次失守3000点，与此同时，半导体板块也再度走低，其中，北方华创、雅克科技等个股跌停。10月11日早盘期间，半导体板块持续下挫，北方华创、雅克科技再度跌停。截至下午收盘，北方华创、雅克科技维持跌停状态，华海清科、拓荆科技-U、盛美上海、清溢光电、海光信息的跌幅则超10%。同日，半导体板块中的119只个股中超五成呈现下跌趋势。在半导体板块遭遇下挫的同时，北

0215jiejie | 发布于：2022-10-12 0评论 0赞

unionblog

关注