门控时钟介绍

1 门控时钟介绍

功耗是芯片设计中非常重要的一个指标，研究表明，在芯片功耗的组成中，有高达40%甚至更多是由时钟树消耗掉的。这个结果的原因也很直观，因为这些时钟树在系统中具有最高的切换频率，而且有很多时钟buffer，而且为了最小化时钟延时，它们通常具有很高的驱动强度。此外，即使输入和输出保持不变，接收时钟的触发器也会消耗一定的功耗。而且这些功耗主要是动态功耗。 减少时钟网络的功耗消耗，最直接的办法就是在不需要时钟的时候，把时钟关掉。这种方法就是所谓的门控时钟：clock gating。

2 直接门控时钟

最简单的就是操作数隔离的方法，将时钟与en信号相与，通过控制en实现时钟门控，如下图：

问题：注意只有clk和clk_en同时为高的时候，gclk才输出高，所以如果clk_en时序不合适，会导致高电平的时间比低电平的时间短，甚至是毛刺。

3 锁存器门控时钟

电路已经很明显了，在clk为低时锁存器连通、clk为高时锁存器锁住，如下图

波形图如下，可见当clk为低的时候gclk为低没跑，但clk为高的时候，gclk的值可看作是clk上升沿采样的clk_en的值。

所以使用Latch可以有效地锁存clk_en值，同时不影响clk的周期性

其对应的RTL代码也很容易

always@(*) begin
	if(clk)
		clk_temp = clk_en;
	else
		clk_temp = clk_en;
end
assign gclk = clk & clk_temp;