インテル® Quartus® Primeプロ・エディション・ユーザーガイド: 消費電力の解析と最適化

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ID 683174
日付 4/01/2019
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. 消費電力の解析 2. 消費電力の最適化 A. インテル® Quartus® Primeプロ・エディションユーザーガイド
1. 消費電力の解析 x
1.1. 消費電力解析ツール 1.2. Power Analyzerの実行 1.3. Power Analyzer入力の指定 1.4. 消費電力解析レポートの表示 1.5. モジュラー・デザイン・フローでの消費電力解析 1.6. スクリプティング・サポート 1.7. 消費電力解析の改訂履歴
1.3. Power Analyzer入力の指定 x
1.3.1. 消費電力解析に向けたデバイスの動作条件の設定 1.3.2. 信号アクティビティー・データの指定 1.3.3. デフォルトのトグルレートの指定 1.3.4. エンティティー固有のトグルレートの指定 1.3.5. シミュレーション・ノード名の一致の回避
1.3.2. 信号アクティビティー・データの指定 x
1.3.2.1. 消費電力解析におけるシミュレーション信号アクティビティー・データの使用 1.3.2.2. ベクタレス見積もりで補足するRTL (機能性) シミュレーションの信号アクティビティー 1.3.2.3. ベクタレス見積もりからの信号アクティビティーおよびユーザーが提供する入力ピンのアクティビティー 1.3.2.4. ユーザーデフォルトのみの信号アクティビティー
1.3.2.1. 消費電力解析におけるシミュレーション信号アクティビティー・データの使用 x
1.3.2.1.1. 消費電力解析のための信号アクティビティー・データの生成 1.3.2.1.2. 消費電力解析に向けたStandard Delay Outputの生成 1.3.2.1.3. シミュレーションのグリッチ・フィルタリング
1.3.2.2. ベクタレス見積もりで補足するRTL (機能性) シミュレーションの信号アクティビティー x
1.3.2.2.1. RTLシミュレーションにおける制約
1.3.4. エンティティー固有のトグルレートの指定 x
1.3.4.1. クロックノードのトグルレート
1.5. モジュラー・デザイン・フローでの消費電力解析 x
1.5.1. デザイン全体のシミュレーションでの消費電力解析フロー 1.5.2. モジュラー・デザイン・シミュレーションの電力解析フロー 1.5.3. 複数のシミュレーションの消費電力解析フロー 1.5.4. オーバーラップ・シミュレーションの消費電力解析フロー 1.5.5. パーシャル・デザイン・シミュレーションの消費電力解析フロー 1.5.6. ベクタレス見積もりの消費電力解析フロー
1.5.5. パーシャル・デザイン・シミュレーションの消費電力解析フロー x
1.5.5.1. 信号アクティビティー計算の開始と終了タイミングの指定
1.6. スクリプティング・サポート x
1.6.1. コマンドラインからのPower Analyzerの実行
2. 消費電力の最適化 x
2.1. 消費電力に影響する要因 2.2. Design Space Explorer IIでの消費電力に重点を置く最適化 2.3. 消費電力に重点を置くコンパイル 2.4. デザイン・ガイドライン 2.5. Power Optimization Advisor 2.6. 消費電力最適化の改訂履歴
2.1. 消費電力に影響する要因 x
2.1.1. デザインのアクティビティーと消費電力の解析 2.1.2. デバイスの選択 2.1.3. 環境条件 2.1.4. デバイスリソース使用率 2.1.5. 信号アクティビティー
2.1.4. デバイスリソース使用率 x
2.1.4.1. I/Oピンの数、種類、および負荷 2.1.4.2. ハード・ロジック・ブロックの数と種類 2.1.4.3. グローバル信号の数と種類
2.1.5. 信号アクティビティー x
2.1.5.1. トグルレート 2.1.5.2. 静的確率
2.3. 消費電力に重点を置くコンパイル x
2.3.1. 消費電力に重点を置く合成 2.3.2. 消費電力に重点を置くフィッター 2.3.3. エリアに重点を置く合成 2.3.4. ゲートレベル・レジスターのリタイミング 2.3.5. インテル® Quartus® Primeのコンパイラー設定 2.3.6. Assignment Editorのオプション
2.3.1. 消費電力に重点を置く合成 x
2.3.1.1. メモリーブロックの最適化 2.3.1.2. 消費電力を考慮するロジックマッピング 2.3.1.3. 消費電力を考慮するメモリーバランスの構築
2.4. デザイン・ガイドライン x
2.4.1. クロックの消費電力の管理 2.4.2. パイプライン化およびリタイミング 2.4.3. アーキテクチャーの最適化 2.4.4. I/O消費電力のガイドライン 2.4.5. 動的に制御されるオンチップ終端 (OCT) 2.4.6. メモリーの最適化 (M20K/MLAB) 2.4.7. DDRメモリー・コントローラーの設定 2.4.8. DSPの実装 2.4.9. 高速タイル (HST) 使用量の削減 2.4.10. 未使用のトランシーバー・チャネル 2.4.11. ペリフェラルの消費電力削減に向けたXCVR設定
2.4.1. クロックの消費電力の管理 x
2.4.1.1. メモリーブロックにおけるクロックイネーブル 2.4.1.2. LABクロックの消費電力 2.4.1.3. クロックイネーブル 2.4.1.4. グローバル信号 2.4.1.5. Clockの結合
2.4.1.2. LABクロックの消費電力 x
2.4.1.2.1. LAB全体のクロックイネーブルの例
2.4.1.4. グローバル信号 x
2.4.1.4.1. Chip Plannerでのクロック詳細の表示
2.4.6. メモリーの最適化 (M20K/MLAB) x
2.4.6.1. 実装 2.4.6.2. 読み取りまたは書き込みイネーブル
2.4.11. ペリフェラルの消費電力削減に向けたXCVR設定 x
2.4.11.1. トランシーバーの設定 2.4.11.2. I/O電流強度
2.5. Power Optimization Advisor x
2.5.1. 現実的なタイミング制約の設定 2.5.2. 適切なデバイスファミリー 2.5.3. 動的消費電力 2.5.4. 静的消費電力 2.5.5. 適切なI/O Standard 2.5.6. RAMブロックの使用 2.5.7. RAMブロックのシャットダウン 2.5.8. ロジックでのクロックイネーブル 2.5.9. グリッチ低減に向けたパイプライン・ロジック
2.5.1. 現実的なタイミング制約の設定 x
2.5.1.1. タイミング情報の検索
1. 消費電力の解析
2. 消費電力の最適化
A. インテル® Quartus® Primeプロ・エディションユーザーガイド

2.1.3. 環境条件

ジャンクション温度に影響を与える主な環境パラメーターは動作温度と冷却ソリューションです。 動作温度は主に、デバイスの静的消費電力に影響します。ジャンクション温度が高くなると静的消費電力は増加します。使用するデバイスの熱消費電力および冷却ソリューションは、デバイスのジャンクション温度をデバイスの最大動作範囲内に維持するものでなければなりません。

次の表は、消費電力に影響を与える環境条件を示します。

表 6.  消費電力に影響を与える環境条件
環境条件 説明
エアフロー デバイスの、デバイス周辺部からの加熱された空気を周囲温度の空気と入れ替える速度を評価します。

エアフローは、ファンを使用していない場合は「静止した空気」として、ファンを使用している場合は、システム内のファンの1分あたりのリニアフィートとして指定できます。エアフローが多いほど熱抵抗が減少します。
ヒートシンクおよび放熱コンパウンド ヒートシンクは空気に触れる面積が大きいため、デバイスから周辺領域へのより効率的な熱伝達を可能にします。ヒートシンクをデバイスに接続する放熱コンパウンドも放熱率に影響します。ケースと周囲間の熱抵抗パラメーター (θCA) は、特定のエアフローに使用されているヒートシンクおよび放熱コンパウンドの冷却能力を示します。より大きなヒートシンクとより効果的な放熱コンパウンドは、θCAを低下させます。
ジャンクション温度 デバイスのジャンクション温度は以下に等しくなります。
TJunction=TAmbient+PThermal·θJA
上記式において、θJAは、デバイスのトランジスターから環境への総熱抵抗であり、ワットあたりのセ氏で表されます。θJAの値は、ジャンクションとケース (パッケージ) 間の熱抵抗 (θJC) と、冷却ソリューションのケースと周囲間の熱抵抗 (θCA) の合計に等しくなります。
ボードの熱モデル ジャンクションとボード間の熱抵抗 (θJB) は、ボードを通る経路の熱抵抗で、ワットあたりのセ氏で表されます。ジャンクション温度の計算は、このボードの熱モデル、ボード温度、チップ上部のθJAおよび周囲温度を使用し行うことが可能です。
レベル 2 の表題