Desenvolvimento e avaliação de uma técnica eficiente para estimativa de potência dinâmica em circuitos digitais gate-level

Abstract

ResumoO consumo de potência é uma restrição de projeto em diversos sistemas. O conhecimento da potência média é insuficiente quando se deseja analisar efeitos de natureza dinâmica tais como IR drop e ataques a circuitos criptográficos por DPA (Differential Power Analysis).Simulações Spice constituem um meio acurado e confiável para se obter estimativa de corrente elétrica e potência, contudo não é uma opção para circuitos grandes devido a seu tempo proibitivamente longo de computação. Portanto, uma solução acurada e eficaz em termos de tempo é necessária quando se deseja obter estimativas de potência dinâmica em circuitos grandes.Esta dissertação apresenta, portanto, o desenvolvimento de um framework acurado e eficaz para estimativa de potência em sistemas digitais, chamado FDPE (Fast Dynamic Power Estimation), que é baseado em simulação gate-level, e ferramentas e bibliotecas padronizadas.O framework desenvolvido foi avaliado com benchmarks padrões e circuitos criptográficos. As medidas de acurácia e velocidade de processamento foram obtidas tomando como referência simulações Spice. Experimentos adicionais foram feitos de modo a comparar FDPE com simulações analógicas eficientes (Fast-Spice) e uma ferramenta EDA comercial tipicamente usada para estimativa de potência gate-level. Quando possível, o FDPE também foi comparado a outras publicações.Os resultados de acurácia alcançaram a mesma faixa das publicações anteriores, por volta de 10% de erro e de modo geral superou a ferramenta EDA comercial que apresentou erros piores que 20%.A respeito da velocidade de processamento, o FDPE atingiu speed-up de até três ordens de magnitude quando comparado a simulações Spice, que é semelhante ou melhor que outras abordagens para estimativas de potência dinâmica e indica que é uma solução viável para estimativa de potência em circuitos de grandes ou em aplicações que demandam um conjunto numeroso de perfis de consumo, tais como avaliação de robustez a DPA.Além de ser baseado em ferramentas e formatos padronizados, o framework FDPE também é aberto e disponível para uso público.