Dynamic Voltage Scaling Dissertação para obtenção do Grau de ...

1. Introdução
Apesar de não disponível comercialmente, existe ainda o sistema Razor da ARM ® [3] que
permite ajustar a tensão de alimentação com base na quantidade de falhas ocorridas durante a
execução de tarefas. A correcta operação do circuito é assegurada por um mecanismo de
autocorrecção de erros baseado num modelo de amostragem dupla (uma com relógio rápido e outra
com relógio lento). Esta solução permite reduções elevadas no consumo, mas necessita que todos
os caminhos críticos sejam refeitos de modo a integrar os dispositivos de detecção e resolução de
falhas. No entanto, como esta abordagem interfere no normal fluxo de projecto, a sua adopção por
parte da indústria torna-se difícil.
Depois desta análise é possível concluir que se podem obter grandes ganhos de energia caso
sejam reduzidas as margens de tensão atribuídas para compensar incertezas devido ao processo de
fabrico, temperatura de operação e envelhecimento.
1.2 Principais Contribuições
O sensor aqui apresentado surge na sequência de estudos sobre o impacto do envelhecimento
nos transístores que mostram um aumento do tempo de propagação dos sinais digitais com o
decorrer do tempo. O fenómeno de envelhecimento afecta principalmente os transístores tipo P e o
seu impacto nos circuitos digitais foi analisado em [4].
Com o objectivo de prever antecipadamente possíveis falhas nos circuitos digitais causadas por
variações no processo de fabrico, temperatura e envelhecimento (PVTA), foi desenvolvido um sensor
local [5] que verifica junto dos principais caminhos críticos a eminência de uma falha ocorrer.
Mais tarde foi desenvolvido um segundo sensor [6] para avalizar o desempenho global do
circuito em complemento com o sensor local.
A principal contribuição deste trabalho consiste no desenvolvimento de um demonstrador em
FPGA que coloca em prática uma parte do princípio proposto em [6]. Recorrendo a um circuito com
autoteste, é validada a solução proposta e são quantificados os ganhos obtidos no consumo
energético quando a tensão de alimentação é optimizada de forma permanente.
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