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Introducing KeyRing self‐timed microarchitecture and timing‐driven design flow

Mickaël Fiorentino, Claude Thibeault et Yvon Savaria

Article de revue (2021)

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Abstract

A self-timed microarchitecture called KeyRing is presented, and a method for implementing KeyRing circuits compatible with a timing-driven electronic design automation (EDA) flow is discussed. The KeyRing microarchitecture is derived from the AnARM, a low-power self-timed ARM processor based on ad hoc design principles. First, the unorthodox design style and circuit structures are revisited. A theoretical model that can support the design of generic circuits and the elaboration of EDA methods is then presented. Also addressed are the compatibility issues between KeyRing circuits and timing-driven EDA flows. The proposed method leverages relative timing constraints to translate the timing relations in a KeyRing circuit into a set of timing constraints that enable timing-driven synthesis and static timing analysis. Finally, two 32-bit RISC-V processors are presented; called KeyV and based on KeyRing microarchitectures, they are synthesized in a 65 nm technology using the proposed EDA flow. Postsynthesis results demonstrate the effectiveness of the design methodology and allow comparisons with a synchronous alternative called SynV. Performance and power consumption evaluations show that KeyV has a power efficiency that lies between SynV with clock-gating and SynV without clock-gating.

Renseignements supplémentaires: Scripts crées pour cet article sont disponibles à https://github.com/mickaelfiorentino/keyv
Sujet(s): 2500 Génie électrique et électronique > 2500 Génie électrique et électronique
2500 Génie électrique et électronique > 2519 Microélectronique
2500 Génie électrique et électronique > 2520 Dispositifs, circuits et technologie hyperfréquences et d'ondes millimétriques
Département: Département de génie électrique
Organismes subventionnaires: GRSNG / NSERC - Canadian Network for Research and Innovation in Machining Technology
URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/9301/
Titre de la revue: IET Computers & Digital Techniques (vol. 15, no 6)
Maison d'édition: Wiley
DOI: 10.1049/cdt2.12032
URL officielle: https://doi.org/10.1049/cdt2.12032
Date du dépôt: 23 déc. 2022 08:43
Dernière modification: 11 avr. 2024 05:06
Citer en APA 7: Fiorentino, M., Thibeault, C., & Savaria, Y. (2021). Introducing KeyRing self‐timed microarchitecture and timing‐driven design flow. IET Computers & Digital Techniques, 15(6), 409-426. https://doi.org/10.1049/cdt2.12032

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