Разработка Методики Расчета И Оптимизация Энергопотребления Статических Оперативных Запоминающих Устройств

Abstract

Обоснована актуальность минимизации потребляемой мощности статических оперативных запоминающих устройств на основе комплементарных металл-оксидполупроводниковых (МОП) структур. Приведена тенденция увеличения энергопотребления в зависимости от технологических норм, откуда следует, что компонент статической мощности при малых технологических нормах быстрее нарастает и становится соизмеримым с компонентом динамической мощности. Исследованы типовая структурная схема статического оперативного запоминающего устройства и ее основные узлы. Для расчета общего энергопотребления статических оперативных запоминающих устройств приведено соответствующее выражение. В результате анализа технической литературы выявлены выражения, соответствующие потребляемой мощности статического оперативного запоминающего устройства и ее основных узлов, которые позволяют оценить распределение потребляемых мощностей между разными узлами, а также уменьшить энергопотребление на этапе раннего проектирования за счет выбора структурных параметров запоминающего устройства. Рассмотрены структура межсоединений и ее модель задержки. Приведены соответствующие выражения для расчета сопротивлений и емкостей транзистора на основе МОП и для межсоединения. На основе результатов исследования предложена задача оптимизации, которая, по сути, является задачей нелинейного программирования. Предложены условия, необходимые для оптимизации, представляющие собой систему, состоящую из двух нелинейных трансцендентных уравнений, которую следует решить численным методом с использованием программного пакета MATLAB. Для решения задачи требуется наличие приближенной исходной точки, которая выбирается с учетом физического смысла задачи. В результате решения задачи получается локальная минимальная точка. Предложенные подходы позволяют реально решить задачу оптимизации.