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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Desenvolvimento e avaliação de uma técnica eficiente para estimativa de potência dinâmica em circuitos digitais gate-level
Title Alternative: Development and evaluation of an efficient technique for dynamic power estimation on gate-level digital circuits
Author: Vidal, Daniel, 1984-
Advisor: Cortês, Mario Lúcio, 1950-
Abstract: Resumo: O consumo de potência é uma restrição de projeto em diversos sistemas. O conhecimentoda potência média é insuficiente quando se deseja analisar efeitos de natureza dinâmica tais como IR drop e ataques a circuitos criptográficos por DPA (Differential Power Analysis). Simulações Spice constituem um meio acurado e confiável para se obter estimativa de corrente elétrica e potência, contudo não é uma opção para circuitos grandes devido a seu tempo proibitivamente longo de computação. Portanto, uma solução acurada e eficaz em termos de tempo é necessária quando se deseja obter estimativas de potência dinâmica em circuitos grandes. Esta dissertação apresenta, portanto, o desenvolvimento de um framework acurado e eficaz para estimativa de potência em sistemas digitais, chamado FDPE (Fast Dynamic Power Estimation), que é baseado em simulação gate-level, e ferramentas e bibliotecas padronizadas. O framework desenvolvido foi avaliado com benchmarks padrões e circuitos criptográficos. As medidas de acurácia e velocidade de processamento foram obtidas tomando como referência simulações Spice. Experimentos adicionais foram feitos de modo a comparar FDPE com simulações analógicas eficientes (Fast-Spice) e uma ferramenta EDA comercial tipicamente usada para estimativa de potência gate-level. Quando possível, o FDPE também foi comparado a outras publicações. Os resultados de acurácia alcançaram a mesma faixa das publicações anteriores, por volta de 10% de erro e de modo geral superou a ferramenta EDA comercial que apresentou erros piores que 20%. A respeito da velocidade de processamento, o FDPE atingiu speed-up de até três ordens de magnitude quando comparado a simulações Spice, que é semelhante ou melhor que outras abordagens para estimativas de potência dinâmica e indica que é uma solução viável para estimativa de potência em circuitos de grandes ou em aplicações que demandam um conjunto numeroso de perfis de consumo, tais como avaliação de robustez a DPA. Além de ser baseado em ferramentas e formatos padronizados, o framework FDPE também é aberto e disponível para uso público

Abstract: Power consumption is a major issue and a design constraint in many types of systems. The knowledge of average power consumption is not enough, since many issues may arise due to dynamic power characteristics, such as IR drop, and side channel attacks in cryptographic circuits via DPA (Differential Power Analysis). Spice simulation, which is an accurate mean for estimating current and power, is not an option when it comes to medium to large circuits, due to the unacceptable simulation time. Therefore, an accurate solution for dynamic power estimation is desirable when one needs to estimate dynamic power behavior on a large scale context. This dissertation presents an open framework for fast and accurate dynamic power estimation for digital systems based on gate-level simulation, and standard tools and libraries named FDPE (Fast Dynamic Power Estimation). This novel framework was evaluated using standard benchmark and cryptographic circuits. Speed and accuracy measures, such as speed-up, peak and average power, and cross correlation were compared to the ones obtained with analog simulation. Additional experiments were conducted in order to compare FDPE to fast analog simulations (Fast- Spice) and a commercial power estimation tool for gate-level designs. Also, a comparison with other published solutions was conducted, when possible. The accuracy results, are in the same range as the published solutions ( ¿ 10%) and, in general, it was better than the commercial gate-level power estimation tool which presents errors worse than 20%. Regarding speed-up, FDPE framework achieved a speed-up of three orders of magnitude in simulation time as compared to Spice simulation, which is similar or better than other approaches used for dynamic power estimation and indicates a feasible solution for power estimation on large scale circuits or on applications such as DPA evaluation, which demands thousands of power profiles. FDPE is totally based on standard simulators and libraries. Also, it is fully open and it has disclosed documentation and code, available for public use
Subject: Estimativa de potência
Circuitos digitais
Circuitos integrados - Integração em escala muito ampla - Projetos e construção
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IC - Tese e Dissertação

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