Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik

Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik, Universität RostockHolger Harms, Harald Widiger, Marco Kluge

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Gruppe Addierer

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Gliederung

1. Design

2. Test

3. Chip

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Design

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Prinzipieller Aufbau

• Genutzte Addierer (8 Bit):– Carry Look Ahead Addierer– Ripple Carry Addierer

• BIST vorhanden

• Subtraktion möglich

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Top Design

Holger Harms:Holger Harms:

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Das Gesamtdesign

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Counter

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Multiplexer N17

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Eingangsregister

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Invertierendes Eingangs- Register

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Ripple Addierer

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CLA Addierer

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Ausgang- Multiplexer

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Ausgangs- Register

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Ausgangs- Komparator

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Test - Flip Flop

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Test

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Übersicht

• Leistung insgesamt: 278mW

• Maximale Taktfrequenz: 322MHz– limitiert durch die Pads– Technologiegrenze, nicht optimierbar

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Ripple Adder

Daten:

Takt: 231MHz (4.3ns)Leistungsverbr.: 40.3mW

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Ripple Adder (optimiert)

Daten:

Takt: 345MHz (2.9ns)Leistungsverbr.: 65.9mW

Relativ:Takt: 150%Leistung: 163%

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CLA Addierer

Daten: Takt: 212MHz (4.7ns)Leistungsverbr.: 37mW

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CLA Addierer (optimiert)

Daten: Takt: 526MHz (1.9ns) Relativ: Takt: 250% Leistungsverbr.: 77.6mW Leistung: 210%

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Counter

Daten:

Takt: 212MHz (4.7ns)Leistungsverbr.: 42mW

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Counter (optimiert)

Daten:

Takt: 671MHz (1.49ns)Leistungsverbr.: 67.9mW

Relativ:Takt: 320%Leistung: 161%

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Komparator

Daten:

Takt: 847MHz (1.18ns)Leistungsverbr.: 15.7mW

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Komparator (optimiert)

Daten:

Takt: 1.05GHz (0.95ns)Leistungsverbr.: 16mW

Relativ:Takt: 120%Leistung: 102%

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allg. Register

Daten:

Takt: 1.02GHz (0.98ns)Leistungsverbr.: 5.4mW

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all. Register (optimiert)

Daten:

Takt: 2.44GHz (0.41ns)Leistungsverbr.: 5.4mW

Relativ:Takt: 240%Leistung: 100%

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Auswertung

• Der Leistungsverbrauch steigt deutlich mit der Timingoptimierung

• Die Technologie ist hier begrenzend

• Der CLA Adder ist rund 1,5x schneller als der Ripple Adder