FPGA的动态参数操作制造技术

用于操作可编程逻辑构造(16)的方法和系统包括动态参数缩放控制器(22)，动态参数缩放控制器(22)通过在使用用于可编程逻辑构造(16)的校准配置的校准模式期间循环通过多个操作条件的同时维持操作参数，来跟踪在多个操作条件下起作用的操作参数。该动态参数缩放控制器(22)还在校准表中存储用于操作参数的一个或多个功能性值。该动态参数缩放控制器(22)还使用用于操作参数的动态值来操作使用设计配置的可编程逻辑构造(16)，该操作参数是至少部分基于多个操作条件的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】FPGA的动态参数操作相关申请的交叉引用本申请要求于2016年3月18日提交的标题为“DYNAMICPARAMETEROPERATIONOFANFPGA”的美国临时申请No.62/310,565的权益，其公开内容通过引用以其全文的方式并出于所有目的并入本文。
本公开总体上涉及集成电路，例如可编程逻辑器件。更具体地，本公开内容涉及动态地改变可编程逻辑器件(例如现场可编程门阵列(FPGA))的操作的参数。
技术介绍
该部分旨在向读者介绍可能与本公开内容的各个方面相关的本领域技术的各个方面，本公开内容的各个方面在下文中描述和/或要求保护。这种讨论被认为有助于为读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，要在这个意义上阅读这些陈述，而不是作为对现有技术的承认。集成电路(IC)采用各种形式。例如，诸如现场可编程门阵列(FPGA)之类的可编程逻辑器件是包括逻辑的集成电路，其可以在制造之后被编程(例如，配置)以提供FPGA被设计成要支持的任何期望功能。因此，FPGA包含可编程逻辑或逻辑块，其可以被配置为根据设计者的具体设计执行FPGA上的各种功能。FPGA的制造商可以确定可能针对对于若干种设计而言最坏情况情形操作条件工作的电压电平(例如，可能允许该类型的集成电路在给定温度下操作的最低电压)。该电压电平往往对于解释可以使用FPGA实施的各种设计而言是悲观的。
技术实现思路
下文阐述了本文公开的某些实施例的
技术实现思路
。应当理解，呈现这些方面仅仅是为了给读者提供这些特定实施例的简要
技术实现思路
，并且这些方面并非旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可以涵盖下文可能未阐述的多个方面。本实施例涉及至少部分基于FPGA的特定设计的操作条件(例如，温度)来动态地修改FPGA的操作参数(例如，电压或频率)的系统、方法和设备。为了确定动态参数，控制器(例如动态电压和频率缩放(DVFS)控制器或动态参数缩放控制器)可以用于使用校准配置运行校准，以确定要使用的FPGA的各部分的实际响应，而不是依赖于悲观的最坏情形来设置参数(电压)，该参数可以远高于该参数可以正确操作的更低值。例如，由于悲观估计而不是实际校准，FPGA中可能会浪费功率。对上述特征的各种改进可以相对于本专利技术的各个方面而存在。另外的特征也可以并入在这些各个方面中。这些改进和附加特征可以单独存在，也可以以任何组合的形式存在。例如，下面讨论的与一个或多个所示实施例相关的各种特征可以单独地或以任何组合的形式并入到本专利技术的上述方面中的任何方面中。同样，上述简要
技术实现思路
仅旨在使读者熟悉本公开内容的实施例的特定方面和上下文，而并不是要限制所要求保护的主题。附图说明在阅读以下具体实施方式并参考附图时，可以更好地理解本公开内容的各个方面，在附图中：图1是根据实施例的基于操作条件来利用动态操作参数的FPGA系统的方框图；图2是根据实施例的相对于图1的温度调制器的温度改变的曲线图；图3A是根据实施例的用于测试图1的FPGA系统的操作参数的电压循环的曲线图；图3B是根据实施例的用于测试图1的FPGA系统的操作参数的频率循环的曲线图；图4是方框图，其示出了根据实施例的用于产生图3A的温度的加热器以及它们与图1的FPGA系统的关键路径的关系；图5是方框图，其示出了根据实施例的图1的FPGA系统的关键路径和较不关键路径；图6示出了流程图，其示出了根据实施例的用于为图1的FPGA系统产生校准配置的过程；图7示出了流程图，其示出了至少部分基于图6的校准配置使用动态操作参数来操作图1的FPGA系统的过程；以及图8示出了流程图，其示出了至少部分基于图6的校准配置使用动态电压和频率参数来操作图1的FPGA系统的详细过程。具体实施方式下文将描述一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简要描述，在本说明书中未描述实际实施方式的所有特征。应当认识到，在任何这样的实际实施方式的开发中，如任何工程学或设计项目中那样，必须要做出许多特定实施方式的决策以实现开发者的具体目标，例如符合可能随一个实施方式到另一个而变化的与系统相关和与事务相关的约束条件。此外，应当认识到，这种开发工作可能复杂且耗时，但是对于受益于本公开内容的本领域的普通技术人员而言，其仍将是设计、加工和制造的常规工作。如下文更详细讨论的，本公开的实施例总体上涉及用于增强在集成电路(IC)上实施的机器可读程序的性能的电路。实际上，这样的IC可以包括可编程逻辑器件，例如现场可编程门阵列(FPGA)。由于能够实施海量并行算法，现场可编程门阵列(FPGA)可以在很多应用中胜过微处理器和数字信号处理器(DSP)。由于FPGA能够被重新编程以适应演进的标准，所以可以不利用定制制造来使用FPGA，这导致专用数字IC(ASIC)相对较高的非重复工程成本和开发时间。因此，FPGA被广泛用于众多应用中的电信、医疗、军事和云计算应用中。然而，FPGA的灵活性是以成本为代价的。FPGA可能比执行相同任务的ASIC消耗多得多的动态功率(例如，在一些情况下，十倍的动态功率)。此外，因为FPGA可以被编程以执行任何数字功能，这在设计动态电压和频率缩放(DVFS)控制系统以减小功耗方面提出了某些独特的挑战。与微处理器不同的是，在制造时不知道特定FPGAIC的速度限制路径，因为这些关键性路径(和/或硬性块使用(hardblockusage)和配置)可以基于被配置到FPGA中的设计实施方式而改变。因此，模拟关键路径(和/或硬性块使用和配置)并为DVFS控制系统设置最小内核电压增加了微处理器中不存在的FPGA中的电源管理复杂性。因此，FPGA设计者相反可以选择在其额定标称电压下操作每个IC。此外，设计者可以选择处于或低于计算机辅助设计(CAD)工具的定时分析预测的极限的时钟频率。这种定时分析通常是悲观且保守的，为工艺拐角、芯片上电压降、温度和老化使用最坏情况模型。然而，在芯片和系统的大量操作温度(和其它参数)下，可以将保守供电电压安全地降低显著量，以低于对于获得能量节省的所有参数而言被认为安全的单个电压电平。在更低电压下操作的另一个优点包括减小的老化效应的影响(例如，偏压阈值不稳定(BTI))，以通过在低于单个电压电平的电压下操作的芯片寿命。具体而言，以下讨论涉及根据特定设计性质、设计所操作的集成电路芯片、芯片的电流牵引或设计和/或芯片的其它操作参数改变操作电压而减小现场可编程门阵列(FPGA)的功耗。在一些实施例中，除了电压变化之外或作为替代，可以改变其它操作参数，例如操作频率。可以基于机器可读程序的性能度量或其它特性做出这些修改。减小功耗的一种方式是降低操作电压，但最低电压可能随着温度、电流、频率和其它参数波动。最低安全操作电压的确定是由包括硬件和软件的功率管理系统执行的。例如，软件可以包括计算机辅助设计(CAD)系统。功率管理系统分析特定设计以确定速度限制路径，并为若干这些路径使用相同的物理资源(电线、查找表(LUT)等)来生成包含这些路径的复制品的“校准设计”。复制品实际上可以是精确复制品。此外，这些路径的数量可以仅包括几个，或者可以包括这些路径的大部分。校准设计还包括用于练习这些路径并将其输出与其预期输出进行对比的测试电路。测试电路还可以包括用于产生热量的加热器和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电路系统，包括：可编程逻辑构造；以及动态参数缩放控制器，所述动态参数缩放控制器：通过在使用用于所述可编程逻辑构造的校准配置的校准模式期间循环通过条件的同时维持一个或多个参数中的第一参数，来跟踪在一个或多个操作条件下起作用的一个或多个操作参数，其中，所述条件包括所述一个或多个操作条件或所述一个或多个操作参数中的第二参数；在校准表中存储用于所述第一参数的一个或多个功能性值；以及使用用于所述第一参数的动态值来操作使用设计配置的所述可编程逻辑构造，所述第一参数是至少部分基于所述一个或多个操作条件或所述第二参数的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.18 US 62/310,565;2016.06.30 US 15/199,3291.一种集成电路系统，包括：可编程逻辑构造；以及动态参数缩放控制器，所述动态参数缩放控制器：通过在使用用于所述可编程逻辑构造的校准配置的校准模式期间循环通过条件的同时维持一个或多个参数中的第一参数，来跟踪在一个或多个操作条件下起作用的一个或多个操作参数，其中，所述条件包括所述一个或多个操作条件或所述一个或多个操作参数中的第二参数；在校准表中存储用于所述第一参数的一个或多个功能性值；以及使用用于所述第一参数的动态值来操作使用设计配置的所述可编程逻辑构造，所述第一参数是至少部分基于所述一个或多个操作条件或所述第二参数的。2.根据权利要求1所述的集成电路系统，其中，所述一个或多个操作条件包括温度。3.根据权利要求2所述的集成电路系统，其中，所述动态参数缩放控制器通过周期性地使温度递增来跟踪所述一个或多个操作参数直到已达到温度阈值，所述一个或多个操作参数是在每个温度下所测试到的。4.根据权利要求1所述的集成电路系统，其中，所述第二参数包括电压。5.根据权利要求4所述的集成电路系统，其中，循环通过所述一个或多个操作条件或所述第二参数包括逐渐降低电压。6.根据权利要求5所述的集成电路系统，其中，在所述校准表中存储所述一个或多个功能性值包括指示在用于所述第一参数的特定值下电压是否起作用。7.根据权利要求5所述的集成电路系统，其中，在所述校准表中存储所述一个或多个功能性值包括存储在用于所述第一参数的特定值下起作用的最低电压。8.根据权利要求1所述的集成电路系统，其中，所述动态参数缩放控制器修改所述校准表中的值以实施保护带，所述保护带通过沿远离错误条件方向增大或减小一个或多个功能性值来修改所存储的一个或多个功能性值。9.根据权利要求8所述的集成电路系统，其中，所述保护带包括一致的修改器百分比，所述修改器百分比以所述功能性值的一百分比修改所述一个或多个功能性值。10.根据权利要求1所述的集成电路系统，其中，所述第一参数包括所述可编程逻辑构造的操作频率。11.一种用于使用动态参数缩放来操作可编程逻辑构造的方法，包括：产生校准配置；通过在使用用于所述可编...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·贝茨，S·赵，I·A·易卜拉欣，O·特雷斯卡塞斯，
申请(专利权)人：阿尔特拉公司，
类型：发明
国别省市：美国,US