SoC設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-教學(xué)設(shè)計(jì)(2) 低功耗設(shè)計(jì)

《SoC設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)》教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)章節(jié)：11.1～11.4低功耗設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)1.掌握功耗的基本類型；2.掌握常見的低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)。教學(xué)重點(diǎn)SoC中的低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)教學(xué)難點(diǎn)SoC中的低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)教學(xué)方法與手段講授、板書和幻燈片相結(jié)合教學(xué)內(nèi)容時(shí)間安排1.導(dǎo)入通過講解數(shù)據(jù)中心和移動(dòng)終端這兩種當(dāng)前常見的IT基礎(chǔ)設(shè)施中存在的嚴(yán)重功耗問題，使學(xué)生理解進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì)的必要性和重要性，從而引出本章節(jié)的相關(guān)授課內(nèi)容。2.目標(biāo)給出本次課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，要求大家：(1).理解功耗的類型和產(chǎn)生原因；(2).掌握常見的低功耗設(shè)計(jì)方法；3.章節(jié)內(nèi)容講授(1).首先給出動(dòng)態(tài)功耗的基本概念，它是由翻轉(zhuǎn)電流和短路電流引起的功耗。其中，翻轉(zhuǎn)電流引起的功耗稱為翻轉(zhuǎn)功耗，短路電流引起的功耗稱為短路功耗。通過圖1推導(dǎo)動(dòng)態(tài)功耗的計(jì)算公式，，并分析公式中各組成部分含義。圖1CMOS電路中的動(dòng)態(tài)電流(2).然后，給出靜態(tài)功耗的概念，它主要是由漏電流引起的功耗，其中漏電流由以下幾部分組成：PN結(jié)反向電流I1，源極和漏極之間的亞閾值漏電流I2，柵極漏電流I3，柵極和襯底之間的隧道漏電流I4，如圖2所示。警惕啊功耗的計(jì)算公式為。圖2漏電流(3).最后，講解常見的低功耗設(shè)計(jì)方法，包括：工藝優(yōu)化、電壓優(yōu)化、門控時(shí)鐘優(yōu)化、門級(jí)優(yōu)化。此外，講授如何在SoC中通過軟硬件結(jié)合的方法達(dá)到降低低功耗的目的。5.后測(cè)通過發(fā)布小測(cè)驗(yàn)，檢驗(yàn)學(xué)生課上學(xué)習(xí)情況，題目如下：(1).下列有關(guān)功耗的敘述正確的是（）。多選題A.CMOS電路的功耗由靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗兩部分組成。B.負(fù)載電容充放電時(shí)引起的功耗，稱為動(dòng)態(tài)功耗。C.漏電流引起的功耗，稱為靜態(tài)功耗。D.動(dòng)態(tài)功耗又可進(jìn)一步細(xì)分為翻轉(zhuǎn)功耗和短路功耗。(2).請(qǐng)畫出門控時(shí)鐘的結(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)述其工作原理。6.總結(jié)對(duì)本節(jié)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并布置作業(yè)。課堂總結(jié)：(1).回顧C(jī)MOS工藝下的功耗種類和各自產(chǎn)生的原因。(2).梳理常見的低功