ИТМиВТ - Институт точной механики и вычислительной техники С. А. Лебедева РАН
Институт точной механики и вычислительной техники им. С. А. Лебедева РАН - научно-исследовательский институт в области информационных технологий, вычислительной техники и микроэлектроники
English
Главная страница Контактная информация Карта сайта и поиск
Об институте Решения Проекты Образование

Асинхронная архитектура многоканальной системы-на-кристалле для считывания сигналов координатных детекторов

А.С. Гуменюк, А.Б. Симаков, Ю.И. Бочаров, Е.А. Борзунова
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Представлена новая архитектура аналого-цифровой системы-на-кристалле для детекторов физического эксперимента СВМ. Предложенная архитектура позволяет оптимизировать распределение потребляемой мощности между цифровыми и аналоговыми узлами, за счет чего можно существенно сократить общее потребление системы.

В рамках работы по созданию системы считывания сигналов координатных детекторов на базе кремниевых микрополосковых сенсоров для физического эксперимента CBM разрабатываются 128-канальные БИС типа система-на-кристалле (СНК) [1—3]. Было предложено несколько архитектур, главное требование к которым — достижение предельно низкого уровня потребляемой мощности (менее 10 мВт на один канал), а также обеспечение функционирования при большой поглощенной дозе ионизирующих излучений и устойчивость к сбоям при попадании отдельных частиц.

В предложенной ранее архитектуре [2] используется цифровое устройство дерандомизации данных, отличающееся сложностью разработки и большой энергоемкостью. Архитектура CBM-XYTER [3] содержит ячейки аналоговой памяти, потребляющие дополнительную мощность. Кроме того, в этих архитектурах идет постоянный опрос каналов, независимо от их активности, что также не эффективно. Новая архитектура позволяет отказаться от сложных дерандомизаторов, заменить аналоговую память на цифровую и управлять потреблением АЦП, проводя постоянный контроль активности каналов.

В новой архитектуре аналоговая и цифровая части СНК функционируют асинхронно — независимо друг от друга. Моделирование показывает, что при 20% загруженности каналов, допустимых потерях информации — 10% можно достичь потребления менее 1 мВт на канал. В составе системы используется параллельный АЦП с быстродействием 154 Мвыб/c, потреблением 25 мВт, а также блок цифровой двухпортовой памяти, устройство управления и интерфейс VLDS (рис. 1).

Рис. 1. Структура системы считывания сигналов микрополосковых детекторов

Список литературы

  1. Бочаров Ю.И., Гуменюк А.С., Симаков А.Б., Горбунов М.С., Шунков В.Е., Поляков А.В. Анализ методов построения и разработка КМОП БИС аналого-цифровой многоканальной «системы на кристалле». // Науч. сессия МИФИ-2007: Сб. науч. тр.: В 17 т. М.: МИФИ, 2007. Т. 1. С.111—112.
  2. Аткин Э.В., Бочаров Ю.И., Симаков А.Б. Новая множественно-ассоциативная архитектура cистемы-на-кристалле (СНК) для микрополосковых детекторов. // Науч. сессия МИФИ-2007. Научно-обр. центр CRDF. V Конф. Фундаментальные исследования материи в экстремальных состояниях. Физика ядра и элементарных частиц. М.: МИФИ, 2007, С. 60—62.
  3. Armbruster T. CBM-XYTER design aspects. // Symposium and 10-th CBM Collaboration Meeting: Symp. Proc. Dresden, 2007.

 

© 1948—2016 «ИТМиВТ»
Версия для печати Контактная информация