Reducing The Power Consumption of The CMOS CISC Processor
by Reducing The Transitions between 0 and 1 in The Control Unit
Mouhamad Ayman Naal
Amer Bouchi
Toulai Abd Alkader Shaheen
Faculty of Electrical & Electronic Engineering || University of Aleppo || Syria
Abstract: Power consumption is very important in digital design. Many portable devices, such as cell phones, laptops and personal-use medical devices, use battery as energy source.
To design low-power processor, a number of techniques were developed, such as clock gate, power gate, and architectural redesign of parts of the processor. In addition to hardware techniques, the software as well can affect the power consumption. To reduce energy consumption, it is necessary to choose the factor that affect the energy consumption of a program.
An important factor of power consumption of CMOS circuits is the rate of switching between 0 and 1. This papers presents a new design of the control unit of the processor which reduces the 0, 1 transitions during the program execution, and so reduces the energy consumption of the processor. To achieve this objective, a deep study of the design of the microprogramming of x86 assembly language instruction set is conducted. The new control unit save by 7.81%.
Keywords: CISC processor, power consumption, transitions, instructions, commotional circuits.
تخفيض الطاقة المستهلكة في معالج CMOS CISC عبر تخفيض الانتقالات بين 0 و1
في وحدة التحكم
محمد أيمن نعال
عامر بوشي
تولاي عبد القادر شاهين
كلية الهندسة الكهربائية والإلكترونية || جامعة حلب || سوريا
المستخلص: استهلاك الطاقة مهمٌّ جدًّا في التصميم الرقمي. تستخدم العديد من الأجهزة المحمولة البطارية كمصدر للطاقة، مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة الطبية ذات الاستخدام الشخصي.
تم تطوير عدد من التقنيات لتصميم معالج منخفض الطاقة، مثل بوابة الساعة (clock gate)، وبوابة الطاقة (power gate)، وإعادة التصميم المعماري لأجزاء المعالج. أحد العوامل المهمة في استهلاك الطاقة في الدارات المنطقية المصنَّعة بتقنيَّة CMOS هو معدَّل التبديل بين 0 و1. يقدِّم هذا البحث تصميمًا جديدًا لوحدة التحكم يخفض من استهلاك الطاقة في المعالج. لتحقيق هذا الهدف، تم إجراء دراسة عميقة لتصميم إشارات التحكم الناتجة عن فكِّ شيفرة التعليمة لمجموعة تعليمات لغة التجميع x86. نتج عن هذه الدراسة تخفيض الانتقالات بين 0 و1 في الإشارات الناتجة عن وحدة التحكم خلال تنفيذ التعليمات المتتالية للبرنامج، البنية الجديدة لوحدة التحكم أعطت توفيرًا في الطاقة المستهلكة وصل إلى نسبة 7.81%.
الكلمات المفتاحية: معالج CISC، استهلاك الطاقة، الانتقالات، التعليمات، الدارات التركيبية.