M. Winzker, "Reduktion der Verlustleistung integrierter CMOS-Schaltungen durch Anpassung an Signaleigenschaften," Fortschrittberichte VDI, Reihe 9, Nr. 218, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1995.

Abstract

Die Dissertation zeigt auf, daß die Leistungsaufnahme integrierter Schaltungen in CMOS-Technologie reduziert werden kann, indem Korrelationen der zu verarbeitenden Daten ausgenutzt werden. Exemplarisch werden hierzu die statistischen Eigenschaften von Bildsignalen untersucht. Die bei einer Verarbeitung auftretenden Eingangs-, Zwischen- und Ausgangssignale werden für die weitere Untersuchung modelliert.

Da die Datenausgabe und die Arithmetik üblicherweise einen bedeutenden Anteil der Verlustleistung eines Signalverarbeitungs-ICs verursachen, werden für diese Module alternative Signaldarstellungen betrachtet. Diese Signaldarstellungen sollen insbesondere eine geringe Schaltaktivität verursachen. Dabei muß jedoch beachtet werden, wie sich innerhalb arithmetischer Module die Schaltaktivität aufgrund von Signalwechseln an den Eingangsleitungen ausbreitet. Es zeigt sich, daß durch die vorgeschlagenen Maßnahmen die Verlustleistung in arithmetischen Modulen um bis zu ein Drittel gesenkt werden kann. Bei der Datenausgabe bestehen weniger Einschränkungen an die Signaldarstellung, weshalb hier die Verlustleistung mehr als halbiert werden kann. Diese analytisch ermittelten Aussagen lassen sich durch Simulation mit realen Bilddaten bestätigen.

Auch auf andere Gebiete der Signalverarbeitung können die am Beispiel Bildverarbeitung erzielten Ergebnisse übertragen werden. Dabei ergibt sich die erzielte Reduktion der Verlustleistung zusätzlich zu möglichen Gewinnen durch technologische Maßnahmen.

Index Terms

Verlustleistungsreduktion, "Low-Power", Digitale Signalverarbeitung, Statistik von Bildsignalen, Codierung, Arithmetik, Datenausgabe.