Published April 29, 2021 | Version v1
Publication Open

Energy Efficient Self-Adaptive Dual Mode Logic Address Decoder

  • 1. Universidad San Francisco de Quito
  • 2. University of Calabria
  • 3. Laboratoire d'Électronique, Informatique et Image

Description

This paper presents a 1024-bit self-adaptive memory address decoder based on Dual Mode Logic (DML) design style to allow working in two modes of operation (i.e., dynamic for high-performance and static for energy-saving). The main novelty of this work relies on the design of a controlling mechanism that mixes both of these modes of operation to simultaneously benefit from their inherent advantages. When performance is the primary target, the mixed operating mode is enabled, and the self-adjustment mechanism identifies at run time the logic gates that have to work in the energy-efficient mode (i.e., static mode), while those belonging to the critical path operate in the faster dynamic mode. Moreover, our address decoder can run in the fully static mode for the lowest energy consumption when speed is not a primary concern. A 65 nm CMOS technology was exploited to simulate and compare our solution with other logically equivalent dynamic and static designs. Operated in the mixed mode, the proposed circuit exhibits negligible speed reduction (8.7%) in comparison with a dynamic logic based design while presenting significantly reduced energy consumption (28%). On the contrary, further energy is saved (29%) with respect to conventional logic styles when our design runs in its energy efficient mode.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تقدم هذه الورقة وحدة فك ترميز عنوان الذاكرة ذاتية التكيف 1024 بت بناءً على نمط تصميم منطق الوضع المزدوج (DML) للسماح بالعمل في وضعين من التشغيل (أي ديناميكي للأداء العالي وثابت لتوفير الطاقة). تعتمد الحداثة الرئيسية لهذا العمل على تصميم آلية تحكم تمزج كلا وضعي التشغيل هذين للاستفادة في وقت واحد من مزاياهما الكامنة. عندما يكون الأداء هو الهدف الأساسي، يتم تمكين وضع التشغيل المختلط، وتحدد آلية الضبط الذاتي في وقت التشغيل البوابات المنطقية التي يجب أن تعمل في الوضع الموفر للطاقة (أي الوضع الثابت)، بينما تعمل البوابات التي تنتمي إلى المسار الحرج في الوضع الديناميكي الأسرع. علاوة على ذلك، يمكن تشغيل وحدة فك ترميز العناوين الخاصة بنا في الوضع الثابت بالكامل للحصول على أقل استهلاك للطاقة عندما لا تكون السرعة مصدر قلق رئيسي. تم استغلال تقنية CMOS بطول 65 نانومتر لمحاكاة ومقارنة حلنا مع التصاميم الديناميكية والثابتة الأخرى المكافئة منطقيًا. تعمل الدائرة المقترحة في الوضع المختلط، وتظهر انخفاضًا طفيفًا في السرعة (8.7 ٪) مقارنة بالتصميم القائم على المنطق الديناميكي بينما تقدم انخفاضًا كبيرًا في استهلاك الطاقة (28 ٪). على العكس من ذلك، يتم توفير المزيد من الطاقة (29 ٪) فيما يتعلق بالأنماط المنطقية التقليدية عندما يعمل تصميمنا في وضع كفاءة الطاقة.

Translated Description (French)

Cet article présente un décodeur d'adresse mémoire auto-adaptatif 1024 bits basé sur le style de conception DML (Dual Mode Logic) pour permettre de travailler dans deux modes de fonctionnement (c'est-à-dire, dynamique pour des performances élevées et statique pour des économies d'énergie). La principale nouveauté de ce travail repose sur la conception d'un mécanisme de contrôle qui mélange ces deux modes de fonctionnement pour bénéficier simultanément de leurs avantages inhérents. Lorsque la performance est la cible principale, le mode de fonctionnement mixte est activé, et le mécanisme d'auto-ajustement identifie au moment de l'exécution les portes logiques qui doivent fonctionner dans le mode économe en énergie (c'est-à-dire le mode statique), tandis que celles appartenant au chemin critique fonctionnent dans le mode dynamique plus rapide. De plus, notre décodeur d'adresse peut fonctionner en mode entièrement statique pour la consommation d'énergie la plus faible lorsque la vitesse n'est pas une préoccupation majeure. Une technologie CMOS de 65 nm a été exploitée pour simuler et comparer notre solution avec d'autres conceptions dynamiques et statiques logiquement équivalentes. Fonctionnant en mode mixte, le circuit proposé présente une réduction de vitesse négligeable (8,7 %) par rapport à une conception basée sur la logique dynamique tout en présentant une consommation d'énergie considérablement réduite (28 %). Au contraire, des économies d'énergie supplémentaires sont réalisées (29 %) par rapport aux styles logiques conventionnels lorsque notre conception fonctionne dans son mode d'efficacité énergétique.

Translated Description (Spanish)

Este documento presenta un decodificador de direcciones de memoria autoadaptable de 1024 bits basado en el estilo de diseño Dual Mode Logic (DML) para permitir trabajar en dos modos de operación (es decir, dinámico para alto rendimiento y estático para ahorro de energía). La principal novedad de este trabajo se basa en el diseño de un mecanismo de control que mezcla ambos modos de funcionamiento para beneficiarse simultáneamente de sus ventajas inherentes. Cuando el rendimiento es el objetivo principal, se habilita el modo de funcionamiento mixto y el mecanismo de autoajuste identifica en tiempo de ejecución las puertas lógicas que tienen que funcionar en el modo de eficiencia energética (es decir, modo estático), mientras que las que pertenecen a la ruta crítica operan en el modo dinámico más rápido. Además, nuestro decodificador de direcciones puede funcionar en el modo completamente estático para el menor consumo de energía cuando la velocidad no es una preocupación principal. Se utilizó una tecnología CMOS de 65 nm para simular y comparar nuestra solución con otros diseños dinámicos y estáticos lógicamente equivalentes. Operado en modo mixto, el circuito propuesto presenta una reducción de velocidad insignificante (8,7%) en comparación con un diseño basado en lógica dinámica, al tiempo que presenta un consumo de energía significativamente reducido (28%). Por el contrario, se ahorra más energía (29%) con respecto a los estilos lógicos convencionales cuando nuestro diseño funciona en su modo de eficiencia energética.

Files

pdf.pdf

Files (1.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:49077dd932e2f0d30ade5f4e9ce6ff7a
1.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
وحدة فك ترميز العناوين المنطقية ذات الوضع المزدوج الموفرة للطاقة ذاتية التكيف
Translated title (French)
Décodeur d'adresse logique bi-mode auto-adaptatif économe en énergie
Translated title (Spanish)
Decodificador de direcciones lógicas de modo dual autoadaptativo de bajo consumo de energía

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3159757863
DOI
10.3390/electronics10091052

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ecuador

References

  • https://openalex.org/W1965029032
  • https://openalex.org/W1972573758
  • https://openalex.org/W1993093542
  • https://openalex.org/W1997786207
  • https://openalex.org/W2004227547
  • https://openalex.org/W2009441606
  • https://openalex.org/W2018219387
  • https://openalex.org/W2021687417
  • https://openalex.org/W2037299409
  • https://openalex.org/W2038049046
  • https://openalex.org/W2062636659
  • https://openalex.org/W2063907186
  • https://openalex.org/W2066324432
  • https://openalex.org/W2087512113
  • https://openalex.org/W2097065626
  • https://openalex.org/W2104628168
  • https://openalex.org/W2114020094
  • https://openalex.org/W2126388843
  • https://openalex.org/W2127656032
  • https://openalex.org/W2134076376
  • https://openalex.org/W2138724413
  • https://openalex.org/W2146952974
  • https://openalex.org/W2167065655
  • https://openalex.org/W2168226525
  • https://openalex.org/W2181703933
  • https://openalex.org/W2185598583
  • https://openalex.org/W2243815476
  • https://openalex.org/W2743095234
  • https://openalex.org/W2904320587
  • https://openalex.org/W3044990673
  • https://openalex.org/W3046363520
  • https://openalex.org/W3090997621
  • https://openalex.org/W3103339143
  • https://openalex.org/W3112564122