一種低功耗的先入先出電路結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種低功耗的先入先出電路結(jié)構(gòu)，包括存儲體、用于控制在存儲體寫入數(shù)據(jù)地址的寫控制電路，和用于控制從存儲體讀出數(shù)據(jù)地址的讀控制電路，其特征在于：所述的存儲體包括一個大容量存儲體和一個小容量存儲體；本電路結(jié)構(gòu)還包括用于根據(jù)存儲數(shù)據(jù)的多少來控制大容量存儲體和小容量存儲體開關(guān)的模式控制電路，模式控制電路的輸入端分別與讀控制電路和寫控制電路連接，模式控制電路的輸出端分別與大容量存儲體和小容量存儲體連接。通過本實用新型的電路結(jié)構(gòu)，極大的減小了電路整體的功耗。
【專利說明】
一種低功耗的先入先出電路結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及集成電路設(shè)計的技術(shù)領(lǐng)域，具體的是一種低功耗的先入先出電路結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]FIFO是指先入先出(first in first out)，它在當今集成電路中是廣泛被使用的結(jié)構(gòu)，尤其是大規(guī)模的系統(tǒng)級芯片中，應(yīng)用領(lǐng)域很多，如遠程通信、數(shù)字信號處理、大容量存儲系統(tǒng)、圖像處理、打印系統(tǒng)等等。FIFO的主要用途是用來緩沖數(shù)據(jù)，位于發(fā)送方和接收方之間，當發(fā)送方和接收方的數(shù)據(jù)率不一致的時候，或者發(fā)送出去的數(shù)據(jù)還沒有被接收方來得及讀取走的時候，這些數(shù)據(jù)就必須要用FIFO來做一下數(shù)據(jù)緩沖，避免數(shù)據(jù)遺漏或丟失。發(fā)送方是按照順序發(fā)送數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)按照順序存入FIFO內(nèi)的存儲空間，讀取方按照順序?qū)?shù)據(jù)讀取出去，所以先進入存儲空間的數(shù)據(jù)，被先讀出去，因此稱為先入先出。
[0003]在芯片設(shè)計過程中，如何來設(shè)計FIFO的容量或者深度，一般是根據(jù)應(yīng)用需求來決定，要按照最壞情況來考慮，倘若發(fā)送方在某個時間段內(nèi)，突發(fā)地發(fā)送了大量數(shù)據(jù)，而接收方還來不及讀取走的時候，這時候就必須要使用一個足夠大的FIFO來存儲這些數(shù)據(jù)。對于這樣一種大容量的FIF0，就需要一塊較大的存儲空間，一般就會用到一塊容量較大的SRAM(靜態(tài)隨機存儲器)來作為存儲數(shù)據(jù)的空間，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，讀寫控制模塊分別控制讀寫指針指向需要讀或者寫的地址。
[0004]如今的芯片設(shè)計，低功耗是個非常關(guān)注的方面，尤其是在一些移動設(shè)備或者小型設(shè)備上，低功耗方面的要求非常高。然而，對于一個大容量的FIF0，若其所搭配的是一整塊大的SRAM來做數(shù)據(jù)存儲空間的話，它在工作過程中，這一個大塊SRAM的每一次讀或?qū)懖僮鳎涔亩际禽^大的，如圖1所示。因此，對于大容量FIFO的功耗較高的問題，必須要解決。
[0005]對于這樣一種大容量的FIFO來說，再具體分析其工作狀況，若在實際工作時間內(nèi)，并不是總是要用得到最大的容量，僅僅在特殊情況或者最壞情況下才有可能用得到。若在多數(shù)情況下，讀取速度跟得上寫入速度，才寫入的數(shù)據(jù)，很快就被讀取走，那么FIFO內(nèi)部其實并沒有存儲很多的數(shù)據(jù)。那么在這塊大的SRAM內(nèi)，其實很多空間是沒有真的被使用到的。
[0006]針對這種大容量的FIFO并且若其多數(shù)工作時候，僅僅緩沖了少量的數(shù)據(jù)。然而一個大塊的SRAM的一旦工作起來，每一次的讀或?qū)懙牟僮?，它的功耗是比較大的，但是其內(nèi)部的空間利用率較低，所以其能量利用效率就較低。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種低功耗的先入先出電路結(jié)構(gòu)，節(jié)約電會K。
[0008]本實用新型為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:一種低功耗的先入先出電路結(jié)構(gòu)，包括存儲體、用于控制在存儲體寫入數(shù)據(jù)地址的寫控制電路，和用于控制從存儲體讀出數(shù)據(jù)地址的讀控制電路，其特征在于:所述的存儲體包括一個大容量存儲體和一個小容量存儲體;本電路結(jié)構(gòu)還包括用于根據(jù)存儲數(shù)據(jù)的多少來控制大容量存儲體和小容量存儲體開關(guān)的模式控制電路，模式控制電路的輸入端分別與讀控制電路和寫控制電路連接，模式控制電路的輸出端分別與大容量存儲體和小容量存儲體連接。
[0009]按上述方案，所述的大容量存儲體為SRAM。
[0010]按上述方案，所述的小容量存儲體為寄存器陣列、鎖存器陣列或SRAM中的一種。
[0011]按上述方案，所述的模式控制電路包括計數(shù)器、用于根據(jù)計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果判斷是否需要用到大容量存儲體的模式判斷電路和喚醒信號發(fā)生器，計數(shù)器的輸入端分別與讀控制電路和寫控制電路連接，計數(shù)器的輸出端與模式判斷電路連接，模式判斷電路的輸出端與喚醒信號發(fā)生器的輸入端連接，喚醒信號發(fā)生器的輸出端分別與所述的大容量存儲體和小容量存儲體連接。
[0012]本實用新型的有益效果為:
[0013]1、通過設(shè)置一大一小2個存儲體，在讀寫數(shù)據(jù)量不大時，僅用其中一個小容量存儲體即可滿足需求，而大容量存儲體處于關(guān)閉狀態(tài)。只有在小容量存儲體的容量不足以存儲讀寫數(shù)據(jù)量時，才喚醒大容量存儲體進入工作狀態(tài)，因此，從表現(xiàn)形式看，F(xiàn)IFO的深度是可變的，能夠根據(jù)內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)量的多少，自適應(yīng)地改變FIFO的深度，可以根據(jù)需要工作在淺FIFO模式或者深FIFO模式，通過本實用新型的電路結(jié)構(gòu)，極大的減小了電路整體的功耗。
[0014]2、小容量存儲體可以用Flop-array或latch-array來構(gòu)成，也可以用小容量的SRAM來構(gòu)成，取決于面積、功耗、時序等方面的評估再選擇合適的結(jié)構(gòu)。
[0015]3、模式控制電路獲取數(shù)據(jù)量的方式很多，利用計數(shù)器寫入+1，讀取-1，或者用讀寫指針的差值來獲取，模式判斷電路根據(jù)數(shù)據(jù)量的值判斷小容量存儲體的容量是否足夠，若不夠則喚醒大容量存儲體，硬件結(jié)構(gòu)簡單，方便可靠。
【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中FIFO電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本實用新型一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實例和附圖對本實用新型做進一步說明。
[0019]本實用新型提供一種低功耗的先入先出電路結(jié)構(gòu)，包括存儲體、用于控制在存儲體寫入數(shù)據(jù)地址的寫控制電路，和用于控制從存儲體讀出數(shù)據(jù)地址的讀控制電路，其特征在于:所述的存儲體包括一個大容量存儲體和一個小容量存儲體;本電路結(jié)構(gòu)還包括用于根據(jù)存儲數(shù)據(jù)的多少來控制大容量存儲體和小容量存儲體開關(guān)的模式控制電路，模式控制電路的輸入端分別與讀控制電路和寫控制電路連接，模式控制電路的輸出端分別與大容量存儲體和小容量存儲體連接。
[0020]大容量存儲體為SRAM。小容量存儲體為寄存器陣列(Flop-array)、鎖存器陣列、(latch-array)或SRAM中的一種。實際應(yīng)用中，可根據(jù)所使用的領(lǐng)域，確定數(shù)據(jù)流量的范圍，從而選用合適容量的小容量存儲體和大容量存儲體。
[0021]優(yōu)選的，模式控制電路包括計數(shù)器、用于根據(jù)計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果判斷是否需要用到大容量存儲體的模式判斷電路和喚醒信號發(fā)生器，計數(shù)器的輸入端分別與讀控制電路和寫控制電路連接，計數(shù)器的輸出端與模式判斷電路連接，模式判斷電路的輸出端與喚醒信號發(fā)生器的輸入端連接，喚醒信號發(fā)生器的輸出端分別與所述的大容量存儲體和小容量存儲體連接。
[0022]剛開始初始工作的時候，讀寫指針都指向到小容量存儲體，F(xiàn)IFO初始為淺FIFO模式。寫入數(shù)據(jù)先進入小容量存儲體。當數(shù)據(jù)量比較小的時候(比如寫得較慢，或者讀取跟得上寫入速度)，小于小容量存儲體的容量，可以讓寫入數(shù)據(jù)只進入小容量存儲體。即使寫指針指向到了小塊區(qū)域的頂部，若小塊區(qū)域的下方，已經(jīng)被讀取走了，有了空余空間，寫指針可以跳到小塊區(qū)域的底部，只要滿足這段時間的工作需求即可。
[0023]若寫入數(shù)據(jù)量多，或者讀取不及時，小容量存儲體會被填滿，這時候需要開始啟用大容量存儲體，F(xiàn)IFO切換到了深FIFO模式。寫指針要指向到大容量存儲體的底部，新的數(shù)據(jù)再依次寫入到大容量存儲體，讀取操作也按照寫入的順序依次讀數(shù)據(jù)。在寫入大容量存儲體之后，后續(xù)寫入和讀取一直在大容量存儲體上工作，一直到寫入大塊的頂部，再繞回寫小容量存儲體。若大容量存儲體被讀空了，可以把讀寫地址同時指向到初始狀態(tài)，F(xiàn)IFO也切換回淺FIFO模式。
[0024]更加進一步的優(yōu)化，在深FIFO模式下(大容量存儲體在使用的時候)，如果小容量存儲體里面的數(shù)據(jù)，被逐個讀走了之后，小容量存儲體為空，這時候小容量存儲體就可以被優(yōu)先地使用起來，即優(yōu)先寫入數(shù)據(jù)到小塊里面，寫指針會有個跳躍，這個跳躍的地址位置要記錄下來(就是小容量存儲體為空的時候的寫指針的位置)。在逐個地寫入小容量存儲體，直至寫滿了小容量存儲體之后，寫指針再跳回到剛才跳過來的位置。由于已經(jīng)知道曾經(jīng)的寫入順序，讀取的時候，讀指針也要遵循曾經(jīng)的寫入順序。(這個容易做到，只要在小容量存儲體被填滿的時候，記錄下來寫指針跳躍的位置)。在深FIFO模式下，小容量存儲體是可以被多次使用的，這樣能夠更加節(jié)省功耗。
【主權(quán)項】
1.一種低功耗的先入先出電路結(jié)構(gòu)，包括存儲體、用于控制在存儲體寫入數(shù)據(jù)地址的寫控制電路，和用于控制從存儲體讀出數(shù)據(jù)地址的讀控制電路，其特征在于:所述的存儲體包括一個大容量存儲體和一個小容量存儲體;本電路結(jié)構(gòu)還包括用于根據(jù)存儲數(shù)據(jù)的多少來控制大容量存儲體和小容量存儲體開關(guān)的模式控制電路，模式控制電路的輸入端分別與讀控制電路和寫控制電路連接，模式控制電路的輸出端分別與大容量存儲體和小容量存儲體連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗的先入先出電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的大容量存儲體為SRAM。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗的先入先出電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的小容量存儲體為寄存器陣列、鎖存器陣列或SRAM中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗的先入先出電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的模式控制電路包括計數(shù)器、用于根據(jù)計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果判斷是否需要用到大容量存儲體的模式判斷電路和喚醒信號發(fā)生器，計數(shù)器的輸入端分別與讀控制電路和寫控制電路連接，計數(shù)器的輸出端與模式判斷電路連接，模式判斷電路的輸出端與喚醒信號發(fā)生器的輸入端連接，喚醒信號發(fā)生器的輸出端分別與所述的大容量存儲體和小容量存儲體連接。
【文檔編號】G06F13/16GK205563536SQ201620093995
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年1月29日
【發(fā)明人】李瀟
【申請人】啟芯瑞華科技（武漢）有限公司