地址總線低功耗編碼的設(shè)計與實現(xiàn)

與T0編碼相對應(yīng)的解碼公式為：

將BI和T0兩種方法結(jié)合起來，就形成了BI-T0方法。一般而言，地址都是比較連續(xù)的，而數(shù)據(jù)總線則是比較隨機的。BI編碼主要用于數(shù)據(jù)總線，用于地址總線的時候，一般都帶有緩存。T0編碼具有低延遲和小面積的特性，地址連續(xù)的時候，能夠很好地降低地址翻轉(zhuǎn)次數(shù)。在地址連續(xù)的時候，使用T0編碼；在地址不連續(xù)的時候，使用BI方法，這就形成了BI-T0編碼。

格雷編碼對于連續(xù)變化為主的地址總線也是比較有效的。例如，從7變?yōu)?，用二進制編碼是由111變?yōu)?00，要引起跳變3次，而用格雷碼則是由100變?yōu)?00，只變化一次。對連續(xù)數(shù)據(jù)變換，用格雷碼更簡單有效。

WZE(Working-Zone-Encoding)編碼假設(shè)每個瞬間程序只訪問總地址空間的某個工作區(qū)(Working-Zone)。地址總線上傳遞工作區(qū)的標(biāo)志和基于工作區(qū)基址的地址偏移，該偏移量采用獨熱編碼。WZE主要用于外部地址總線，在它基礎(chǔ)上形成了PBE編碼和擴展WZE編碼。

T0編碼的實現(xiàn)與應(yīng)用

采用T0地址總線編碼的示意圖如圖1所示，編解碼器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。b為CPU內(nèi)核送出來的地址，B為經(jīng)過編碼器輸出的地址，J為解碼器送往存儲器的地址，INC用來表示地址是否是連續(xù)的。編碼器和解碼器的電路規(guī)模很小，帶來的額外硬件面積和功耗也很小。

圖1：地址總線編碼示意圖。


圖2：零翻轉(zhuǎn)編解碼器電路結(jié)構(gòu)圖。

我們選用一個測試激勵，實際運行的波形圖如圖3所示。

圖3：地址零翻轉(zhuǎn)波形圖。

從圖中可以看到當(dāng)CPU送出的地址總線是連續(xù)的時候，編碼器和解碼器之間的地址總線可以不翻轉(zhuǎn)，存儲器通過INC信號得到正確的地址。在FPGA仿真的時候，可以將上述激勵的VCD文件輸入XPOWER來分析功耗。使用T0編碼，總功耗為0.467mW，不用T0編碼，總功耗為0.999mW。

本文小結(jié)

結(jié)合一款8位智能卡芯片的實際情況，對地址總線采用簡單有效的T0編碼，有效地降低地址總線的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，從而有助于降低整個智能卡芯片的功耗。