Ultra-Low Power Multicore Architecture For Parallel Biomedical Signal Processing

A multi-core architecture with ultra-low power consumption is needed for a wide variety of applications, especially in the bio-medical domain. In this patent, an ultra-low power multi-core architecture is presented: it is composed of one or more cores, several (one or more] shared multi-banked instruction and data memories, and flexible crossbar interconnects. The interconnect includes a selective broadcasting mechanism, enabling coordinated multiple accesses to the shared memories, thus energy savings in the memory hierarchy and in the interconnects. The memory hierarchy enables power gating of the unused banks to lower leakage power. The core instruction set of the novel architecture has been customized to exploit the specific features of bio-signal events, as well as the highly parallel computation opportunities of bio-signal processing characteristics. In addition to near threshold computing, the proposed architecture also exploits other advanced low-power features, which lead to further energy savings. The architecture has a synchronization method and unit that allows power- efficient handling of data dependencies when code is parallelized across the multiple processing cores. L'invention concerne une architecture multicœur à ultra basse consommation énergétique nécessaire à une grande variété d'applications, en particulier dans le domaine biomédical. Dans la présente invention, une architecture multicœur ultra basse puissance est présentée : elle est composée d'un ou plusieurs cœurs, d'une ou plusieurs mémoires partagées multi-bancs d'instructions (IM) et de données (DM), et d'interconnexions souples par barres croisées. L'interconnexion comprend un mécanisme de diffusion sélective, permettant des accès multiples coordonnés aux mémoires partagées, ce qui engendre des économies d'énergie dans la hiérarchie de mémoire et dans les interconnexions. La hiérarchie de mémoire permet un portillonnage d'alimentation des bancs inutilisés pour abaisser la puissance de fuite. Le jeu d'instructions des cœurs de l'architecture innovante a été défini sur mesure pour exploiter les caractéristiques spécifiques d'évènements de bio-signaux, ainsi que les opportunités de calcul hautement parallèle offertes par les caractéristiques de traitement de bio-signaux. En plus d'un calcul proche des seuils, l'architecture proposée exploite également d'autres fonctionnalités avancées de basse puissance, qui conduisent à des économies d'énergie supplémentaires. L'architecture est