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Automated Integration of Dual-Edge Clocking for Low-Power Operation in Nanometer Nodes

Résumé

Clocking power, including both clock distribution and registers, has long been one of the primary factors in the total power consumption of many digital systems. One straightforward approach to reduce this power consumption is to apply dual-edge-triggered (DET) clocking, as sequential elements operate at half the clock frequency while maintaining the same throughput as with conventional single-edge-triggered (SET) clocking. However, the DET approach is rarely taken in modern integrated circuits, primarily due to the perceived complexity of integrating such a clocking scheme. In this article, we first identify the most promising conditions for achieving low-power operation with DET clocking and then introduce a fully automated design flow for applying DET to a conventional SET design. The proposed design flow is demonstrated on three benchmark circuits in a 40nm CMOS technology, providing as much as a 50% reduction in clock distribution and register power consumption.

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Concepts associés (35)
Signal d'horloge
vignette|Un signal d'horloge est typiquement un signal carré. vignette|Un signal d'horloge est produit par un générateur d'horloge, ici dans un ordinateur de bureau, constitué d'une puce (à droite) et d'un résonateur (à gauche). vignette|Connecteur PS/2 : le signal d'horloge se trouve sur les broches 5 et 6, respectivement pour la souris et le clavier. Un signal d’horloge est, en électronique, et particulièrement en électronique numérique, un signal électrique oscillant qui rythme les actions d'un circuit.
Horloge
300px|vignette|Le Gros-Horloge de Rouen, horloge astronomique (Époque Renaissance). Une horloge est un instrument de mesure du temps qui généralement indique l'heure en continu. Le mot vient du latin , « qui dit l’heure », lui-même dérivé du grec ὡρολόγιον (formé à partir de oρα, « l'heure », et de λέγειν, « dire », λόγιον, « le dire »). Depuis l'Antiquité, le terme latin « horologium » désigne tout instrument susceptible d'indiquer l'heure, ce qui a mené bien souvent à des difficultés d'interprétation des textes anciens.
Fréquence d'horloge
La fréquence d'horloge d'un circuit numérique synchrone est la fréquence de son signal d'horloge (nombre de cycles par seconde). Cette information est indiquée en hertz (Hz). Le terme est utilisé en électronique dans des applications telles que les processeurs synchrones ou la synchronisation de télécommunications, pour aider à caractériser respectivement la puissance de traitement ou le débit d’information.
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