抗串扰片上总线编解码方法及其编解码装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种抗串扰片上总线编码方法及其编解码装置，主要解决现有总线编码方法的数据传送效率低和功耗大的问题。该方法首先通过插入屏蔽线将Ｎ位总线分割为低位和高位子总线；然后分别对该两个子总线待传送数据原码与反码是否会引起最坏情况串扰进行判断，并生成标志信号；最后，根据该标志信号得出子总线是否存在最坏情况串扰，如果有子总线存在最坏情况串扰，则插入Ｎ位屏蔽字以消除最坏情况串扰；如两个子总线均无最坏情况串扰，则对编码方法的功耗作优化，即如果原码和反码均不引起最坏情况串扰，则选取功耗低者传送，否则取不引起最坏情况串扰的数据传送。本发明专利技术具有数据传送效率高和功耗低的优点，可用于超大规模集成电路的设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子
，涉及深亚微米工艺集成电路片上总线，尤其是一种抗串扰片上总线的编解码方法及其编解码装置，可用于超大规模集成电路的设计。
技术介绍
随着集成电路工艺特征尺寸的不断縮减，集成器件尺寸减小、局部互连线长度更短，但全局互连线的长度依然随芯片尺寸的增大而增大。而且，由于相邻互连线之间距离以及互连线宽高比的减小，互连线之间的耦合电容C工已接近甚至远大于接地电容C^。不断增加的耦合电容使相邻互连线发生相对翻转时产生严重的串扰，这种串扰尤其是最坏情况串扰(Worst-Case-Crosstalk， WCC)已成为影响信号时序及时钟周期的主要因素，并导致集成电路性能下降及功能出错；同时串扰还会增加互连线的功耗和噪声。因此，消除串扰尤其是最坏情况串扰对全局互连线延迟、功耗及噪声的影响在高性能集成电路设计中是必须考虑的一个问题。本文中最坏情况串扰指l+4A和1+3A这两种串扰，A为工艺参数，且入=(VCL。目前已有的一些抗串扰片上总线编码方法主要有以下几种 "Optimal shielding/spacing metrics for low power design，，涉及的方法较简单，该方法在总线中相邻的两条互连线间插入屏蔽线或增加互连线的间距，这就可达到消除最坏情况串扰的目的。在相邻的互连线间插入屏蔽线的方法用于32位总线时，编码后总线的位宽增加到63位，编码后总线所消耗的芯片面积增加近一倍。 "Bus encoding to prevent crosstalk delay，，中提出的方法，首先将n位的总线分割成多个3位宽的子总线，子总线间再插入接地的屏蔽线以消除相邻子总线间的串扰，然后再分别对每个子总线进行编码，子总线编码的具体过程为在每个子总线上利用编码电路将3位的数据字映射到4位的编码数据字，编码数据字的具有如下特点任意两个编码数据字间不存在最坏情况串扰，因此原始数据经该方法编码后进行传送就不会引起最坏情况串扰。例如，采用该方法，32位的总线经过编码后为53位，需增加21条冗余线。由此可知，以上这两种空间编码方法的缺点是需增加大量的冗余线，从而使芯片面积冗余显著增加。 "Delay and power minimization in VLSI interconnects withspatio-temporalbus-encoding scheme"中提出的双周期时空总线编码Dual-Cycle STBE，通过增加大量的屏蔽线将待传送的数据字分两个时周周期进行传送，从而达到消除最坏情况串扰的目的。该方法的编码过程为n位的数据按每4位一组进行编码，每4位数据编码后采用位宽为5的子总线分两个周期传送，并且相邻的两个子总线间插入屏蔽线以消除子总线间的串扰，因此，n位的数据在编码后需n+2+l位的总线进行传送，例如32位数据编码后需45位的总线传送。每个子总线的编码过程为在第一个周期传送前3位数据，这3位数据如无最坏情况串扰，则直接传送，否则对原数据按位取反后传送，此外这3位数据的最高位和最低位都采用有源屏蔽线进行屏蔽；在第二个周期传送第4位数据，同时7还传送在第一个周期传送的3位数据的标志信号位，此标志信号位用于表示在第一个周期传送的3位数据是否进行了取反操作。此方法能最大限度的消除串扰，但不足之处在于需消耗更多的时钟周期数以完成一定量的数据传送，而且引入的冗余线也较多，功耗较大。 "A crosstalk aware interconnect with variable cycle transmission"提出了一种动态-翻转编码DYN-BI方法，该方法也属于时空编码方法，其编码过程为首先，总线上的串扰被分为6种类型，即0、1、1+A 、l+2A 、l+3A禾P1+4A ，然后同时分析待传送的数据字的原码和反码的串扰类型，选择串扰较小的数据进行传送，传送数据所需的周期数是由编码装置中的串扰分析电路动态控制的，当串扰类型为0、1和1+A三种情况时，用1个周期传送，当串扰类型为1+2 A时，用2个周期传送，当串扰类型为1+3 A时，用3个周期传送，当串扰类型为l+4A时，用4个周期传送。该方法基于串扰分析电路对待传送数据串扰类型的分析，动态调节传送数据的时钟周期数，这进一步提高了时空编码方法的效率，缺点是编码电路的延迟较大，且未对编码方法的功耗开销进行优化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免上述已有技术的不足，提供一种抗串扰片上总线编解码方法及其编解码装置，以实现在消除最坏情况串扰且减少空间编码方法所需的冗余线的前提下，进一步提高时空总线编码方法的数据传送效率，并且降低时空总线编码方法的功耗开销。 为实现上述目的，本专利技术抗串扰片上总线编码方法的技术方案，包括如下步骤 1)通过插入屏蔽线将位宽为N的总线分割为低位子总线和高位子总线，低位子总线上的数据用Bt表示，高位子总线上的数据用Bt表示，其中N为大于等于1的整数，k为0到N-l间的一个整数，t为时钟周期； 2)分别对低位子总线待传送数据的原码Dt及反码 Dt和高位子总线待传送数据的原码Dt及反码 Dt是否会引起最坏情况串扰进行如下判断 如果低位子总线传送Dt时存在任意三条相邻的信号线，该三条信号线满足中间线的信号发生翻转，且其相邻的两条线上信号的翻转方向与中间线上信号的翻转方向相反；或者其中两条相邻线上的信号发生相对翻转，另外一条线上的信号保持不变，则判为Dt会引起最坏情况串扰，同时设置相应的标志信号stateLl = 1 ;反之判为Djk:O]不会引起最坏情况串扰，同时设置相应的标志信号stateLl = 0 ; 如果低位子总线传送 Dt时存在任意三条相邻的信号线，该三条信号线满足中间线的信号发生翻转，且其相邻的两条线上信号的翻转方向与中间线上信号的翻转方向相反；或者其中两条相邻线上的信号发生相对翻转，另外一条线上的信号保持不变，则判为 Dt会引起最坏情况串扰，同时设置相应的标志信号stateL2 = 1 ;反之判为 Dt不会引起最坏情况串扰，同时设置相应的标志信号stateL2 = 0 ; 如果高位子总线传送Dt时存在任意三条相邻的信号线，该三条信号线满足中间线的信号发生翻转，且其相邻的两条线上信号的翻转方向与中间线上信号的翻转方向相反；或者其中两条相邻线上的信号发生相对翻转，另外一条线上的信号保持不变，则判为Dt会引起最坏情况串扰，同时设置相应的标志信号stateHl = 1 ;反之判为Dt不会引起最坏情况串扰，同时设置相应的标志信号stateHl = 0 ; 如果高位子总线传送 Dt时存在任意三条相邻的信号线，该三条信号线满足中间线的信号发生翻转，且其相邻的两条线上信号的翻转方向与中间线上信号的翻转方向相反；或者其中两条相邻线上的信号发生相对翻转，另外一条线上的信号保持不变，则判为 Dt会引起最坏情况串扰，同时设置相应的标志信号stateH2 = 1 ;反之判为 Dt不会引起最坏情况串扰，同时设置相应的标志信号stateH2 = 0 ; 3)根据低位和高位子总线待传送数据原码和反码的标志信号stateLl， stateL2，stateHl， stateH2得到低位和高位子总线是否存在最坏情况串扰的标志信号stateL =本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗串扰片上总线编码方法，包括如下步骤：１）通过插入屏蔽线将位宽为Ｎ的总线分割为低位子总线和高位子总线，低位子总线上的数据用Ｂ↓［ｔ］［ｋ：０］表示，高位子总线上的数据用Ｂ↓［ｔ］［Ｎ－１：ｋ＋１］表示，其中Ｎ为大于等于１的整数，ｋ为０到Ｎ－１间的一个整数，ｔ为时钟周期；２）分别对低位子总线待传送数据的原码Ｄ↓［ｔ］［ｋ：０］及反码～Ｄ↓［ｔ］［ｋ：０］和高位子总线待传送数据的原码Ｄ↓［ｔ］［Ｎ－１：ｋ＋１］及反码～Ｄ↓［ｔ］［Ｎ－１：ｋ＋１］是否会引起最坏情况串扰进行如下ｓｔａｔｅＬ２和ｓｔａｔｅＨ＝ｓｔａｔｅＨ１＆＆ｓｔａｔｅＨ２，如果标志信号ｓｔａｔｅＬ为逻辑’１’，则表明“低位子总线存在最坏情况串扰”，否则表明“低位子总线不存在最坏情况串扰”；如果标志信号ｓｔａｔｅＨ为逻辑’１’，则表明“高位子总线存在最坏情况串扰”，否则表明“高位子总线不存在最坏情况串扰”；４）由上述标志信号ｓｔａｔｅＬ和ｓｔａｔｅＨ，进一步得到状态信号ｓｔａｔｅ＝ｓｔａｔｅＬ‖ｓｔａｔｅＨ，根据状态信号ｓｔａｔｅ作如下操作：如果ｓｔａｔｅ为逻辑’１’，则在整个总线插入Ｎ位的全’１’或全’０’屏蔽字，以消除总线中的最坏情况串扰，同时设置标志信号ｆｌａｇ＝１，用于告知解码装置当前传送的数据字为屏蔽字，标志信号ｉｎｖ［０］和ｉｎｖ［１］保持不变，其中ｉｎｖ［０］和ｉｎｖ［１］分别用于表示低位和高位子总线上传送数据的类型，如果这两个标志信号被设置为逻辑’１’，则表示传送的是反码，如果这两个标志信号被设置为逻辑’０’，则表示传送的是原码；如果ｓｔａｔｅ为逻辑’０’，在编码算法性能优先的条件下根据待传送数据的串扰情况对其功耗作以下优化：如果原码Ｄ↓［ｔ］［ｋ：０］与反码～Ｄ↓［ｔ］［ｋ：０］均不引起最坏情况串扰，则选取功耗低的数据传送，否则原码Ｄ↓［ｔ］［ｋ：０］与反码～Ｄ↓［ｔ］［ｋ：０］有且只有一个会引起最坏情况串扰，此时选取不会引起最坏情况串扰的数据传送；如果原码Ｄ↓［ｔ］［Ｎ－１：ｋ＋１］与反码～Ｄ↓［ｔ］［Ｎ－１：ｋ＋１］均不引起最坏情况串扰，则选取功耗低的数据传送，否则原码Ｄ↓［ｔ］［Ｎ－１：ｋ＋１］与反码～Ｄ↓［ｔ］［Ｎ－１：ｋ＋１］有且只有一个会引起最坏情况串扰，此时选取不会引起最坏情况串扰的数据传送；同时设置标志信号ｆｌａｇ＝０，用于告知解码装置当前传送的数据字为有效数据字，根据传送的数据类型设置标志信号ｉｎｖ［０］和ｉｎｖ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，杨银堂，钟广德，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]