ISE10.1iのXPower Analyzerを使ってみる１

今回はISE10.1iのXPower Analyzerを使ってみた。とりあえずは、今までやってきた既存のプロジェクトがどのくらい電力を食う可能性があるのかを探ってみる。
まずはsoc-lm32、Lattice社のMico32プロセッサをSpartan3E Starter Kitに実装したプロジェクトだ。これは私のオリジナルのDDR SDRAMコントローラに換装してあるバージョンになる。Mico32プロセッサの動作周波数は50MHｚ、DDR SDRAMコントローラだけは100MHz動作になっている。使用デバイスはSpartan3E、XC3S500E-4FG320だ。
ISEでインプリメントしたMAPのリポートを下に示す。

Design Summary
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Number of errors:      0
Number of warnings:   11
Logic Utilization:
  Number of Slice Flip Flops:         2,137 out of   9,312   22%
  Number of 4 input LUTs:             3,444 out of   9,312   36%
Logic Distribution:
  Number of occupied Slices:          2,455 out of   4,656   52%
    Number of Slices containing only related logic:   2,455 out of   2,455 100%
    Number of Slices containing unrelated logic:          0 out of   2,455   0%
      *See NOTES below for an explanation of the effects of unrelated logic.
  Total Number of 4 input LUTs:       3,549 out of   9,312   38%
    Number used as logic:             2,811
    Number used as a route-thru:        105
    Number used for Dual Port RAMs:     632
      (Two LUTs used per Dual Port RAM)
    Number used as Shift registers:       1
  Number of bonded IOBs:                 64 out of     232   27%
    IOB Flip Flops:                      18
  Number of IDDR2s used:                 16
    Number of DDR_ALIGNMENT = NONE       16
    Number of DDR_ALIGNMENT = C0          0
    Number of DDR_ALIGNMENT = C1          0
  Number of ODDR2s used:                 38
    Number of DDR_ALIGNMENT = NONE       38
    Number of DDR_ALIGNMENT = C0          0
    Number of DDR_ALIGNMENT = C1          0
  Number of RAMB16s:                      7 out of      20   35%
  Number of BUFGMUXs:                     5 out of      24   20%
  Number of DCMs:                         2 out of       4   50%
  Number of MULT18X18SIOs:                3 out of      20   15%

フリップフロップの使用率は22%、LUTの使用率は36%、スライスの占有率が52%、１8X18の掛け算も15%使用している。

それではXPower Analyzerを立ち上げてみる。ProcessesウインドウのImplement Design を展開して、その中のPlace & Route を展開する。するとXPower Analyzer があるのでそこをダブルクリックする。


するとXPower Analyzerが立ち上がる。


これによると、静的な消費電力が0.09636W、動的な消費電力が0.61022W、トータルな消費電力が0.70658W、ジャンクション温度が43.4度Cとなっている。
左のReport Navigator ウインドウからSettings を選択すると、どのような設定で消費電力を計算するかを指定できる。


現在のFFやIOのトグルレートを指定できる。これはクロックに対するデータの変化する割合を示す。今のところは12.5%になっている。これは、普通は0～200%まであって、クロックが100MHｚでデータが50MHzのときにトグルレート100% となるそうだ。詳しくはHelpを参照。
最大の消費電力を求めるために、すべてのトグルレートを100% にして消費電力を計算してみる。出力負荷も20pFにしてみる。


上の図でピンクの四角で囲ったアイコン(Updata Power Analysis) をクリックすると消費電力を再計算してくれる。
再度、左のReport Navigator ウインドウからSummary をクリックしてみてみると、静的な消費電力が0.09636Wで変化がないが、動的消費電力は0.81279W、トータルな消費電力は48.8度に変化している。これならば放熱板は必要ないはず。。。