CN102361450A

CN102361450A - 可编程逻辑器件

Info

Publication number: CN102361450A
Application number: CN2011101900371A
Authority: CN
Inventors: 范茂斌; 周国名; 杨广顺
Original assignee: Shanghai Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd; Shanghai Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2031-07-07
Also published as: CN102361450B

Abstract

本发明实施例公开了可编程逻辑器件，以降低静态功耗。上述器件的一种结构包括相互连通的多个逻辑资源块，并且任一逻辑资源块上设置有下电控制开关和与下电控制开关相连的控制单元，控制单元用于控制下电控制开关的关闭或开启，从而对逻辑资源块进行单独下电的硬件支持，避免其消耗静态功耗；上述可编程逻辑器件的另一种结构包括多个逻辑资源块，多个逻辑资源块中包括相连通的主控逻辑资源块和受控逻辑资源块；受控逻辑资源块设置有下电控制开关，主控逻辑资源块通过受控逻辑资源块中设置的下电控制开关关闭或开启受控逻辑资源块，从而可对受控逻辑资源块进行单独的上下电控制，避免其消耗静态功耗。

Description

可编程逻辑器件

技术领域

本发明涉及一种可编程逻辑器件。

背景技术

目前，可编程逻辑器件的功耗包括动态功耗和静态功耗。在实施本发明创造时，发明人发现，静态功耗在功耗中所占份额比重较大，因此，如何降低静态功耗成为降低可编程逻辑器件功耗的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例目的在于提供一种可编程逻辑器件，以降低可编程逻辑器件的静态功耗。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种可编程逻辑器件，包括多个逻辑资源块，所述多个逻辑资源块相互连通，并且任一逻辑资源块上设置有下电控制开关和控制单元，所述控制单元和所述下电控制开关相连，所述控制单元用于控制所述下电控制开关的关闭或开启。

本实施例提供了相互连通的逻辑资源块，逻辑资源块上设置有下电控制开关和控制单元，可提供对逻辑资源块进行单独下电的硬件支持。从而可根据具体需要令部分逻辑资源块处于下电状态，避免其消耗静态功耗，为降低整个可编程逻辑器件的静态功耗提供了硬件支持。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种可编程逻辑器件，包括多个逻辑资源块，所述多个逻辑资源块中包括相连通的主控逻辑资源块和受控逻辑资源块；

所述受控逻辑资源块设置有下电控制开关，所述主控逻辑资源块通过所述受控逻辑资源块中设置的下电控制开关关闭或开启所述受控逻辑资源块。

可以看出，在本实施例中，主控逻辑资源块可通过下电控制开关对受控逻辑资源块进行单独的上下电控制。从而可根据具体需要令部分逻辑资源块处于下电状态，避免其消耗静态功耗，从而可降低整个可编程逻辑器件的静态功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为可编程逻辑器件在小业务量时逻辑资源块的使用示意图；

图2为本发明实施例提供的可编程逻辑器件结构示意图；

图3a为本发明实施例提供的可编程逻辑器件另一结构示意图；

图3b为本发明实施例提供的可编程逻辑器件又一结构示意图；

图4a为本发明实施例提供的可编程逻辑器件又一结构示意图；

图4b为本发明实施例提供的可编程逻辑器件又一结构示意图；

图5a为本发明实施例提供的可编程逻辑器件又一结构示意图；

图5b为本发明实施例提供的可编程逻辑器件又一结构示意图。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词、简写或缩写总结如下：

Power down表示下电；

MOSFET：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体型场效应管，简称MOS管；

FPGA：Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列；

EPLD：Erasable Programmable Logic Device，可擦除可编辑逻辑器件；

CPLD：Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件；

BANK：分区。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，FPGA、EPLD、CPLD等可编程逻辑器件的功耗包括动态功耗和静态功耗。

在实施本发明创造时，发明人发现，可编程逻辑器件上一般需要配置足够多的逻辑资源块以保证可编程逻辑器件满足高速通道数量的要求。上述逻辑资源块是将上述FPGA、EPLD、CPLD按照现有的资源划分规则划分出的物理分区(BANK)，一个BANK包括多个逻辑单元(LE)。

当可编程逻辑器件处于大业务量状态时，逻辑资源块利用得比较充分；而当可编程逻辑器件处于小业务状态时，会存在逻辑资源块过剩的问题，在图1中以“未使用”表示过剩的逻辑资源块。过剩的逻辑资源块由于仍处于上电状态，其依然在消耗静态功耗，而静态功耗在功耗中所占份额比重又较大，因此，如何降低静态功耗成为降低可编程逻辑器件功耗的关键。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种可编程逻辑器件，以解决上述问题。

图2示出了上述可编程逻辑器件的一种结构，包括多个逻辑资源块1，上述多个逻辑资源块1相互连通，并且任一逻辑资源块1上均设置有下电控制开关2。下电控制开关2的功能具体可通过MOS管，或模拟开关(模拟开关一般是由MOS管、三极管等组合成的开关电路，其开关速度优于MOS管)。上述的逻辑资源块1上还设置有控制单元3，控制单元3可控制与之相连接的下电控制开关2的关闭或开启。

可以理解的是，上述实施例的逻辑资源块相互连通，用户可任意设定某一逻辑资源块为主控逻辑资源块，利用主控逻辑资源块上的控制单元3向其他逻辑资源块上的下电控制开关2发送信号以控制其关闭或开启，从而达到对某一或某些逻辑资源块进行上下电控制的目的。

上述下电控制开关具体可通过与之相连接的power down管脚与外界发生联系。例如，在实际应用中，可将power down管脚接地令下电控制开关处于低电平状态，从而令逻辑资源块处于下电状态；也可采用控制单元3通过向power down管脚输入信号的方式来控制其所在的逻辑资源块是否下电。例如，控制单元3向某一power down管脚输入低电平信号，则同样可令该powerdown管脚所在的逻辑资源块处于下电状态，而如果控制单元3向某一powerdown管脚输入高电平信号，则可令该power down管脚所在的逻辑资源块处于上电状态。采用控制单元3控制与power down管脚直接接地的最大区别在于，当power down管脚接地后，power down管脚所在的逻辑资源块将始终处于下电状态，而采用控制单元3进行控制，则可通过变换高低电平来实现逻辑资源块的上、下电。

举例来讲，假设一可编程逻辑器件总共有12个逻辑资源块。而根据现实需要，只需要使用7个逻辑资源块，其它5个逻辑资源块不需要使用。运用本发明的技术方案，可以指定某7个逻辑资源块用于处理业务，对这7个逻辑资源块，power down管脚设置为无效状态，在对整个可编程逻辑器件加电后这7个逻辑资源块将始终处于上电状态。将上述7个逻辑资源块中的某一个作为主控逻辑资源块以控制其它5个逻辑资源块。这5个逻辑资源块的powerdown管脚设置为有效，以方便主控逻辑资源块对其实现动态上、下电控制。可编程逻辑器件加电完成初始化后，将根据预先设定的程序，通过主控逻辑资源块控制其它5个逻辑资源块的POWER-DOWN管脚，来实现上、下电功能。

在本发明其他实施例中，上述主控逻辑资源块或外部设备还可根据预设规则(例如根据一定的算法或者根据业务类型等)判断受控资源块是否空闲，并控制处于空闲状态的受控资源块进入下电状态。本发明后续将进行详细描述。

以FPGA(现场可编程门阵列为例)为例，对于当前主流45nm工艺的FPGA，静态功耗为动态功耗的40％，对于一个12.5W的FPGA而言，关断5个逻辑资源块，可以节省17％的功耗，也就是可以节省2.125W的功耗，这对于***的节能减排和FPGA的可靠性都有极大的帮助。

可以看出，以上所有实施例提供了相互连通的逻辑资源块，逻辑资源块上设置有下电控制开关和控制单元，提供对逻辑资源块进行单独下电的硬件支持。从而可根据具体需要令部分逻辑资源块处于下电状态，避免其消耗静态功耗，为降低整个可编程逻辑器件的静态功耗提供了硬件支持。

与之相对应，本发明同时还提供了另一种可编程逻辑器件，参见图3，其包括多个逻辑资源块，上述多个逻辑资源块中包括相连通的主控逻辑资源块31和受控逻辑资源块32。主控逻辑资源块31与受控逻辑资源块32可为相互连通的网状结构(参见图3a)，也可为以主控逻辑资源块3 1为中心的星型结构(参见图3b)，无论哪种结构，受控逻辑资源块32设置有下电控制开关2，以便于主控逻辑资源块31或外部设备通过下电控制开关2关闭或开启受控逻辑资源块32。

在本发明其他实施例中，参见图4a-b，上述主控逻辑资源块31上还可设置有与受控逻辑资源块32的下电控制开关2相连接的控制单元3，以用于对所连接的下电控制开关进行关闭或开启控制。

根据实际需要，控制单元3可与部分受控逻辑资源块32的下电控制开关2相连接，也可与全部受控逻辑资源块32的下电控制开关2相连接。这样，控制单元3可向与其相连接的下电控制开关2发送信号来控制其关闭或开启，进而控制下电控制开关2所在受控逻辑资源块32的上、下电。下电控制开关2的相关介绍请参见本发明上文的记载，在此不作赘述。

下面将重点介绍如何具体通过信号来实现对受控资源资源块的上下电控制。

在本发明其他实施例中，参见图5a或b，上述主控逻辑资源块31上还可设置指示单元4，以根据预设规则指示控制单元3对与其相连的下电控制开关2进行关闭或开启控制。例如，指示单元4可根据预设算法、受控逻辑资源块的资源占用状态和业务类型中的至少一种来对控制单元3进行指示。具体来讲：

半夜至凌晨这段时间业务量很小，则指示单元4可指示控制单元3令多个受控逻辑资源块下电。

或当可编程逻辑器件需要执行一项业务时，指示单元4根据该业务的类型和预设算法可计算出需要多个受控逻辑资源块，从而令其他的受控逻辑资源块下电。

在本发明其他实施例中，上述指示单元4可包括业务计算子单元和中控子单元，其中：

业务计算子单元，用于根据上述预设规则获取处理当前业务所需要的受控逻辑资源块；

中控子单元，用于根据业务计算子单元的结果将至少一个受控逻辑资源块执行的业务迁移到另一受控逻辑资源块，并最终指示控制单元3控制下电控制开关2关闭业务被迁移的受控逻辑资源块。

举例来讲，第一受控逻辑资源块使用了500个LE，还剩下500个LE未使用，第二受控逻辑资源块使用了200个LE。业务计算子单元可根据第一、第二受控逻辑资源块的资源占用状态计算出完成当前业务最少需要一个资源块。中控子单元于是将第二受控逻辑资源块执行的业务迁移到第一受控逻辑资源块上，或将第一受控逻辑资源块执行的业务迁移到第二受控逻辑资源块上。这样，第一或第二受控逻辑资源块将处于空闲状态，中控子单元从而可指示控制单元令第一或第二受控逻辑资源块下电。

再比如，可编程逻辑器件同时在执行三项业务，其中，第一项业务占用了第一受控逻辑资源块500个LE，第二项业务占用了第一受控逻辑资源块其余的500个LE和第二受控逻辑资源块400个LE，第三项业务占用了第二受控逻辑资源块200个LE。第一项业务完成后，第一受控逻辑资源块的500个LE被释放。则业务计算子单元可根据第一和第二受控逻辑资源块的资源占用状态计算出完成第二项和第三项业务最少需要两个资源块。中控子单元于是将第二受控逻辑资源块执行的第二项业务迁移到第一受控逻辑资源块上，也即第二项业务将由第一受控逻辑资源块执行，第三项业务仍由第二受控逻辑资源块执行。此时，不需要指示控制单元进行下电。

需要说明的是，并不是所有情景都会涉及业务迁移，比如，第一受控逻辑资源块使用了500个LE，还剩下500个LE未使用。此时，需要执行另一个业务，该业务预计使用600个LE，则业务计算子单元可计算出完成当前所有业务至少需要2个受控逻辑资源块。此时中控子单元将不会进行业务迁移，而直接指示控制单元令其他受控逻辑资源块上电，以完成当前业务。

在本发明其他实施例中，受控逻辑资源块上可设置有状态报告单元，以报告其目前的资源占用状态(例如已使用了多少LE，还剩下多少LE未使用)。指示单元4根据受控逻辑资源块上报的数据来判断其是否空闲，令处于空闲状态的受控逻辑资源块下电。当然，在本发明另一实施例中，上述主控逻辑资源块还可设置有状态检测单元，用于检测受控逻辑资源块的资源占用状态。

另外，在本发明其他实施例中，上述指示单元还可设置在外部设备上。

在本发明其他实施例中，还可将上述受控逻辑资源块细分为固定使用受控逻辑资源块、备用受控逻辑资源块和固定不使用受控逻辑资源块。对于固定使用的受控逻辑资源块，其power down管脚设置为无效状态。备用受控逻辑资源块和固定不使用受控逻辑资源块的power down管脚设置为有效，所不同的是，备用受控逻辑资源块由控制单元输出的信号来控制其power down管脚的关闭或开启，而固定不使用受控逻辑资源块的power down管脚直接接地。

在具体设计时，上述固定使用受控逻辑资源块、备用受控逻辑资源块和固定不使用受控逻辑资源块中的一个或多个所对应的数量可为0。

可以看出，以上实施例中，主控逻辑资源块或外部设备可通过下电控制开关对受控逻辑资源块进行单独的上下电控制。从而可根据具体需要令部分逻辑资源块处于下电状态，避免其消耗静态功耗，从而可降低整个可编程逻辑器件的静态功耗。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种可编程逻辑器件，其特征在于，包括多个逻辑资源块，所述多个逻辑资源块相互连通，并且任一逻辑资源块上设置有下电控制开关和控制单元，所述控制单元和所述下电控制开关相连，所述控制单元用于控制所述下电控制开关的关闭或开启。

2.如权利要求1所述的可编程逻辑器件，其特征在于，所述下电控制开关具体为金属氧化物半导体型场效应管或模拟开关。

3.一种可编程逻辑器件，其特征在于，包括多个逻辑资源块，所述多个逻辑资源块中包括相连通的主控逻辑资源块和受控逻辑资源块；

4.如权利要求3所述的可编程逻辑器件，其特征在于，所述主控逻辑资源块设置有与所述受控逻辑资源块的下电控制开关相连接的控制单元，所述控制单元用于对所连接的下电控制开关进行关闭或开启控制，以关闭或者开启所述下电控制开关所属的受控逻辑资源块。

5.如权利要求4所述的可编程逻辑器件，其特征在于，所述主控逻辑资源块上还设置有指示单元，用于根据预设规则指示所述控制单元对与所述控制单元相连的下电控制开关进行关闭或者开启控制。

6.如权利要求5所述的可编程逻辑器件，其特征在于，所述指示单元包括业务计算子单元、中控子单元，其中：

所述业务计算子单元，用于根据预设规则获取处理当前业务所需要的受控逻辑资源块；

所述中控子单元，用于根据所述业务计算子单元的结果将至少一个受控逻辑资源块执行的业务迁移到另一受控逻辑资源块，并指示所述控制单元控制下电控制开关关闭业务被迁移的受控逻辑资源块。

7.如权利要求6所述的可编程逻辑器件，其特征在于，所述根据预设规则指示具体包括：

根据预设算法、受控逻辑资源块的资源占用状态和业务类型中的至少一种指示。

8.如权利要求7所述的可编程逻辑器件，其特征在于，所述受控逻辑资源块还设置有状态报告单元，所述状态报告单元用于向所述业务计算子单元报告自身的资源占用状态。

9.如权利要求7所述的可编程逻辑器件，其特征在于，所述主控逻辑资源块还设置有状态检测单元，所述状态检测单元用于检测所述受控逻辑资源块的资源占用状态。