Abstract
This paper propose a motion estimator architecture to reduce the power consumption of the most-power-consuming motion estimation method when designing multimedia SoC with deep submicron technologies below 0.13${\mu}{\textrm}{m}$. The proposed architecture considers both dynamic and static power consumption so that it is suitable for large leakage process technologies, while conventional architectures consider only dynamic power consumption. Consequently, it is suitable for mobile information terminals such as mobile videophone where efficient power management is essential. It exploits full search method for simple hardware implementation. It also exploits early break-off method to reduce dynamic power consumption. To reduce static power consumption, megablock shutdown method considering power line noise is also employed. To evaluate the proposed architecture when applied multimedia SoC, system-level control flow and low-power control algorithm are developed and the power consumption was calculated based on thor From the simulation results, power consumption was reduced to about 60%. Considering the line width reduction and increased leakage current due to heat dissipation in chip core, the proposed architecture shows steady power reduction while it goes worse in conventional architectures.
본 논문에서는 0.13㎛ 이하의 deep sub-micron 공정처럼 누설 전류가 심한 공정을 이용하여 멀티미디어 SoC를 설계할 때, 가장 전력 소모가 높은 움직임 추정 기법의 전력 소모를 줄이기 위한 저전력 움직임 추정기의 아키텍쳐를 제안하였다. 제안하는 아키텍쳐는 기존의 동적 전력 소모만을 고려한 구조와는 달리 정적 전력 소모까지 고려하여 누설 전류가 심한 공정에 적합한 구조로, 효율적인 전력 관리가 필수적인 동영상 전화기 등의 각종 휴대용 정보기기 단말기에 적합한 형태이다. 제안하는 아키텍쳐는 하드웨어 구현이 용이한 전역 탐색 기법 (full search)을 기본으로 하며 동적 전력 소모를 줄이기 위하여 조기 은퇴(early break-off) 기법을 도입하였다. 또한 정적 전력 소모를 줄이기 위하여 전원선 잡음을 고려한 메가블록 전원 차단 기법을 사용하였다. 제안된 아키텍쳐를 멀티미디어 SoC에 적용하였을 때의 효용성을 검증하기 위해 시스템 수준의 제어 흐름과 저전력 제어 기법을 개발하였으며, 이를 바탕으로 시스템 수준에서의 소모 전력을 계산하였다. 모의실험 결과 0.13㎛ 공정에서 전력 소모가 50% 정도로 감소함을 확인할 수 있었다. 선폭의 감소와 칩 내부 발열량의 증가로 인한 누설 전류의 증가를 고려할 때, 기존의 동적 전력 소모만을 고려한 구조는 전력 감소 효율이 점점 나빠짐에 반하여 제안하는 움직임 추정기 아키텍쳐는 안정적인 전력 감소 효율을 보여주었다.
