Power Integrity Analysis of a 28 nm Dual-Core ARM Cortex-A57 Cluster Using an All-Digital Power Delivery Monitor

Whatmough, Paul N.; Das, Shidhartha; Hadjilambrou, Zacharias; Bull, David

doi:10.1109/jssc.2017.2669025

Cited by 23 publications

(11 citation statements)

References 11 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…The measurement speed could also be improved significantly by configuring the CCO as a TDC and measuring the Fd phase instead of frequency [5]. Utilizing phase measurements could enable a complete measurement in one or two GHz-level frequency cycles.…”

Section: Measured Silicon Resultsmentioning

confidence: 99%

“…However, this GB costs significant additional power, since power increases as Vdd 2 and therefore also increases as GB 2 . To optimize the power consumption, there have been significant efforts to detect and mitigate these droops, to reduce the GB [2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…In principle, the transition speed of a digital logic gate can be very fast compared to an analog comparator for a given power. Digital detectors have been reported which utilize either delay lines configured as critical path monitors (CPM) [2][3][4], or voltage-controlled ring oscillators (VCO) [5,8] to measure droops. The digital droop detectors can be simpler to design, synthesizable, and could potentially provide a high-resolution signal across a wide voltage range.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…This circuit has been suggested as a process monitor, but can also be applied toward measuring droops, since the delay is highly dependent on the droop level. VCO's have also been proposed as droop detectors and in that case, they could be configured either to measure T the frequency [8] or the phase, like a TDC [5]. However, a major problem with these digital detectors is that they are highly sensitive to several other parameters besides the AC droop, including the Vcc DC level and temperature of the gates.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 3 more Smart Citations

A 8800 μm² CCO-Based Voltage-Droop and Temperature Detector in 65 nm

2021

View full text Add to dashboard Cite

The Vcc level and temperature of IC's are important parameters which determine the power / performance. Resonances in the package and platform can cause significant AC voltage droops which can degrade functionality, requiring additional guard-band. Prior-art droop detectors utilize digital delay circuits, such as tunable replica circuits to measure these droops. However, the delay is a strong function of temperature as well as the DC Vcc level, making it difficult to differentiate the AC droop across different voltage and temperature levels. It is proposed to utilize a current controlled oscillator (CCO) with an analog bias to mitigate the voltage and temperature dependencies, such that only the AC droop is measured. The CCO frequency is independent of the DC Vcc level, while the temperature is also characterized along with the AC droop, such that both temperature and droop levels can be extracted. The sensor can measure droops and temperature to an accuracy of 10mV and ±3 o C respectively. The circuit occupies 8800 μm 2 in 65nm with a power consumption of 297 µW. This circuit is very useful to characterize the power grid in design for test (DFT) applications as well as on-the-fly real time chip operation.

show abstract

Section: Measured Silicon Resultsmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

A 8800 μm² CCO-Based Voltage-Droop and Temperature Detector in 65 nm

2021

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In the same context, several studies either in the hardware or in the software level have been presented to mitigate the effects of voltage noise [5] [84] [149] [191] [192] [193] [194] [195] [196] or to recover from them after their occurrence [197]. Some works [198], [199], [200], and [201] focus on the development of electrical simulation framework for power-delivery analysis Reddi et al [5] show that different workloads have different voltage margins and different voltage droop activity based on a 2-core microprocessor.…”

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

Methods for robust and energy - efficient microprocessor architectures

Papadimitriou¹,

Παπαδημητρίου²

View full text Add to dashboard Cite

Η εργασία αυτή παρουσιάζει νέες μεθόδους για την επιτάχυνση και τη βελτίωση της φάσης της επικύρωσης, καθώς και για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των σύγχρονων επεξεργαστών. Στο πρώτο μέρος της διατριβής προτείνονται δύο διαφορετικές μέθοδοι για την επικύρωση του επεξεργαστή, οι οποίες συμβάλλουν στην επιτάχυνση αυτής της διαδικασίας και στην αποκάλυψη σπάνιων σφαλμάτων στους μηχανισμούς μετάφρασης διευθύνσεων των σύγχρονων επεξεργαστών. Και οι δύο μέθοδοι καθιστούν ευκολότερη την ανίχνευση και τη διάγνωση σφαλμάτων, και επιταχύνουν την ανίχνευση του σφάλματος κατά τη φάση της επικύρωσης. Στο δεύτερο μέρος της διατριβής παρουσιάζεται μια λεπτομερής μελέτη χαρακτηρισμού των περιθωρίων τάσης σε επίπεδο συστήματος σε δύο σύγχρονους ARMv8 επεξεργαστές. Η μελέτη του χαρακτηρισμού προσδιορίζει τα αυξημένα περιθώρια τάσης που έχουν προκαθοριστεί κατά τη διάρκεια κατασκευής του κάθε μεμονωμένου πυρήνα του επεξεργαστή και αναλύει τυχόν απρόβλεπτες συμπεριφορές που μπορεί να προκύψουν σε συνθήκες μειωμένης τάσης. Για την μελέτη και καταγραφή της συμπεριφοράς του συστήματος υπό συνθήκες μειωμένης τάσης, παρουσιάζεται επίσης σε αυτή τη διατριβή μια απλή και ενοποιημένη συνάρτηση: η συνάρτηση πυκνότητας-σοβαρότητας. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται αναλυτικά η ανάπτυξη ειδικά σχεδιασμένων προγραμμάτων (micro-viruses) τα οποία υποβάλουν της θεμελιώδεις δομές του επεξεργαστή σε μεγάλο φορτίο εργασίας. Αυτά τα προγράμματα στοχεύουν στην γρήγορη αναγνώριση των ασφαλών περιθωρίων τάσης. Τέλος, πραγματοποιείται ο χαρακτηρισμός των περιθωρίων τάσης σε εκτελέσεις πολλαπλών πυρήνων, καθώς επίσης και σε διαφορετικές συχνότητες, και προτείνεται ένα πρόγραμμα το οποίο εκμεταλλεύεται όλες τις διαφορετικές πτυχές του προβλήματος της κατανάλωσης ενέργειας και παρέχει μεγάλη εξοικονόμηση ενέργειας διατηρώντας παράλληλα υψηλά επίπεδα απόδοσης. Αυτή η μελέτη έχει ως στόχο τον εντοπισμό και την ανάλυση της σχέσης μεταξύ ενέργειας και απόδοσης σε διαφορετικούς συνδυασμούς τάσης και συχνότητας, καθώς και σε διαφορετικό αριθμό νημάτων/διεργασιών που εκτελούνται στο σύστημα, αλλά και κατανομής των προγραμμάτων στους διαθέσιμους πυρήνες.

show abstract