本發(fā)明屬于多核芯片領(lǐng)域，具體是一種異構(gòu)多核芯片的多級低功耗管理單元及其方法。

背景技術(shù)：

隨著集成電路設(shè)計(jì)水平和制造工藝的提高，芯片性能、集成度也越來越高，很多新片使用了多核心來增加性能，這使得芯片功耗大大增加。為了控制芯片功耗，許多芯片采用了大小核的設(shè)計(jì)，性能優(yōu)先的情況下使用大核心或同時(shí)使用大小核心進(jìn)行工作，在低功耗模式下僅僅使用小核心以降低功耗。同時(shí)，還可以通過降低時(shí)鐘頻率，來降低芯片功耗。

多核片上系統(tǒng)的每個(gè)核心的作用是不同的，不一定同時(shí)都處在工作狀態(tài)，利用芯片的這種特性，可以進(jìn)行功耗管理。如圖1所示，現(xiàn)有的方案中，當(dāng)處理器A不工作時(shí)，通知核處理器B，核處理器B 操作寄存器關(guān)閉核處理器B 的時(shí)鐘，而當(dāng)核處理器B 需要轉(zhuǎn)為不工作狀態(tài)時(shí)，通過SPI 口寫寄存器關(guān)閉外部晶振。這樣的操作方式增加了額外的功耗，隨著核處理器的增多，軟件的操作方式使得核間通信機(jī)制復(fù)雜，芯片總線設(shè)計(jì)復(fù)雜，并且在喚醒處理器A時(shí)，必須先要先從外部開啟晶振，喚醒核處理器B，有許多限制條件，使用不便利，并且無法單獨(dú)關(guān)閉各個(gè)IP的時(shí)鐘和電源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明主要針對多核異構(gòu)處理器低功耗控制，提出了一種便捷、有效的控制模塊和方法。具體技術(shù)方案如下：

一種異構(gòu)多核芯片的多級低功耗管理單元，所述異構(gòu)多核芯片包括1個(gè)主系統(tǒng)和n個(gè)子系統(tǒng)，主系統(tǒng)和每個(gè)子系統(tǒng)中均有一個(gè)功耗管理單元，主系統(tǒng)中有m個(gè)IP。

進(jìn)一步的，所述主系統(tǒng)的功耗管理單元中包含一個(gè)時(shí)鐘管理單元、n+m+1個(gè)門控時(shí)鐘模塊，m個(gè)電源管理模塊。

進(jìn)一步的，所述時(shí)鐘管理單元用于提供時(shí)鐘開關(guān)使能信號、電源開關(guān)使能信號、調(diào)節(jié)時(shí)鐘頻率、接收喚醒信號。

進(jìn)一步的，所述門控時(shí)鐘模塊根據(jù)時(shí)鐘管理單元提供的時(shí)鐘開關(guān)使能信號，開啟或關(guān)閉輸出的時(shí)鐘。5.如權(quán)利要求2所述的異構(gòu)多核芯片的多級低功耗管理單元，其特征在于：所述電源管理模塊根據(jù)時(shí)鐘管理單元提供的電源使能信號，開啟或關(guān)閉輸出的電源。

本發(fā)明還提供了一種使用上述異構(gòu)多核芯片的多級低功耗單元的多級低功耗管理方法，所述主系統(tǒng)的功耗管理單元控制各個(gè)IP的時(shí)鐘與電源關(guān)斷，具體為：CPU0告知時(shí)鐘管理單元，需要關(guān)閉某個(gè)IP的時(shí)鐘與電源，控制器等待IP進(jìn)入IDLE狀態(tài)后，關(guān)閉其時(shí)鐘與電源。

進(jìn)一步的，所述主系統(tǒng)的功耗管理單元控制各個(gè)子系統(tǒng)的時(shí)鐘關(guān)斷，具體為：CPU0告知時(shí)鐘管理單元，需要關(guān)閉某個(gè)子系統(tǒng)的時(shí)鐘，控制器等待子系統(tǒng)進(jìn)入IDLE狀態(tài)后，關(guān)閉其時(shí)鐘。

進(jìn)一步的，控制主系統(tǒng)的功耗管理單元，關(guān)閉CPU0的時(shí)鐘，具體為：CPU0告知時(shí)鐘管理單元需要關(guān)閉自己的時(shí)鐘，然后CPU0自己進(jìn)入STOP模式，控制器檢測到CPU0進(jìn)入STOP模式后，關(guān)閉其時(shí)鐘。

進(jìn)一步的，CPU0由外部中斷喚醒或控制器自帶的計(jì)時(shí)器喚醒。

進(jìn)一步的，每個(gè)子系統(tǒng)的功耗管理單元也可以控制各個(gè)IP的時(shí)鐘與電源關(guān)斷、以及關(guān)閉自身CPU的時(shí)鐘；CPU0 可通過配置時(shí)鐘管理單元，調(diào)整子系統(tǒng)和CPU0自身的時(shí)鐘頻率，在對性能要求較高的應(yīng)用下，使用較高的時(shí)鐘頻率，在對性能要求不高時(shí)降低時(shí)鐘頻率。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中功耗管理方式圖；

圖2是本發(fā)明的異構(gòu)多核處理器功耗控制模塊圖；

圖3是關(guān)閉IP信號時(shí)序圖；

圖4是開啟IP信號時(shí)序圖；

圖5是關(guān)閉CPU信號時(shí)序圖；

圖6是喚醒CPU信號時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明的框圖如圖2所示，將整個(gè)芯片劃分為1個(gè)主系統(tǒng)和n個(gè)子系統(tǒng)，主系統(tǒng)中有m個(gè)IP。

主系統(tǒng)和每個(gè)子系統(tǒng)中均有一個(gè)功耗管理單元。

功耗管理單元中包含一個(gè)時(shí)鐘管理單元、n+m+1個(gè)門控時(shí)鐘模塊，m個(gè)電源管理模塊。

時(shí)鐘管理單元：用于提供時(shí)鐘開關(guān)使能信號、電源開關(guān)使能信號、調(diào)節(jié)時(shí)鐘頻率、接收喚醒信號，由CPU進(jìn)行控制。

門控時(shí)鐘模塊：根據(jù)時(shí)鐘管理單元提供的時(shí)鐘開關(guān)使能信號，開啟或關(guān)閉輸出的時(shí)鐘。

電源管理模塊：根據(jù)時(shí)鐘管理單元提供的電源使能信號，開啟或關(guān)閉輸出的電源。

本申請中所指的STOP模式，是指CPU停止工作，進(jìn)入休眠，時(shí)鐘關(guān)斷，CPU可通過中斷或計(jì)時(shí)器喚醒。

NORMAL模式是指正常工作模式。

IDLE模式是指IP進(jìn)入空閑狀態(tài)，可關(guān)閉其時(shí)鐘。

本裝置還有以下特點(diǎn)：

1、可以控制各個(gè)IP的時(shí)鐘與電源關(guān)斷。CPU0告知時(shí)鐘管理單元，需要關(guān)閉某個(gè)IP的時(shí)鐘與電源，控制器等待IP進(jìn)入IDLE狀態(tài)后，關(guān)閉其時(shí)鐘與電源。

2、可以控制各個(gè)子系統(tǒng)的時(shí)鐘關(guān)斷。CPU0告知時(shí)鐘管理單元，需要關(guān)閉某個(gè)子系統(tǒng)的時(shí)鐘，控制器等待子系統(tǒng)進(jìn)入IDLE狀態(tài)后，關(guān)閉其時(shí)鐘。

3、可以控制功耗管理單元，關(guān)閉CPU0的時(shí)鐘。CPU0告知時(shí)鐘管理單元需要關(guān)閉自己的時(shí)鐘，然后CPU0自己進(jìn)入STOP模式，控制器檢測到CPU0進(jìn)入STOP模式后，關(guān)閉其時(shí)鐘。

4、CPU0可由外部中斷喚醒或控制器自帶的計(jì)時(shí)器喚醒。

5、每個(gè)子系統(tǒng)中有同樣的功耗管理單元，但不再具有特點(diǎn)2，即只有主系統(tǒng)的功耗管理單元才具有對子系統(tǒng)的控制功能。

6、CPU0 可通過配置時(shí)鐘管理單元，調(diào)整子系統(tǒng)和CPU0自身的時(shí)鐘頻率，在對性能要求較高的應(yīng)用下，使用較高的時(shí)鐘頻率，在對性能要求不高時(shí)降低時(shí)鐘頻率，以降低功耗。

本申請可以通過對芯片內(nèi)部相關(guān)時(shí)鐘和電源的控制節(jié)省終端的功耗。

具體實(shí)例：

關(guān)閉IP0，如圖3：

1、任意CPU配置功耗管理單元，需要關(guān)閉IP0。

2、控制器等待IP0進(jìn)入IDLE狀態(tài)。

3、 控制器關(guān)閉IP0的時(shí)鐘與電源。

開啟IP0，如圖4：

1、任意CPU配置功耗管理單元，需要開啟IP0

2、控制器開啟IP0的時(shí)鐘與電源。

關(guān)閉CPU0，如圖5：

1、CPU0配置功耗管理單元，需要關(guān)閉。

2、CPU0進(jìn)入STOP模式。

3、功耗管理單元等待CPU0進(jìn)入STOP模式后，關(guān)閉其時(shí)鐘。

喚醒CPU0，如圖6:

1、外部中斷發(fā)送給功耗管理單元和CPU0

2、功耗管理單元開啟CPU0的時(shí)鐘

3、CPU0退出STOP模式，進(jìn)入NORMAL模式

關(guān)閉子系統(tǒng)1：

1、CPU0配置功耗管理單元，需要關(guān)閉子系統(tǒng)1。

2、CPU1配置子系統(tǒng)1進(jìn)入STOP模式，功耗管理單元1關(guān)閉子系統(tǒng)1中所有IP的時(shí)鐘和電源。

3、 CPU1進(jìn)入STOP模式。

4、功耗管理單元0等待子系統(tǒng)1進(jìn)入STOP模式后，關(guān)閉子系統(tǒng)1時(shí)鐘。

喚醒子系統(tǒng)1：

1、外部中斷發(fā)送給功耗管理單元0和CPU1

2、功耗管理單元0開啟子系統(tǒng)1的時(shí)鐘，功耗管理單元1開啟CPU1和子系統(tǒng)1中所有IP的時(shí)鐘

3、CPU1退出STOP模式，進(jìn)入NORMAL模式

調(diào)整頻率：

1、 CPU0配置功耗管理單元，需要關(guān)閉所有子系統(tǒng)和IP。

2、CPU1配置子系統(tǒng)1進(jìn)入STOP模式，功耗管理單元1關(guān)閉子系統(tǒng)1中所有IP的時(shí)鐘和電源。

3、同理，等待其他所有子系統(tǒng)進(jìn)入STOP模式

4、CPU1進(jìn)入STOP模式。

5、時(shí)鐘管理模塊0調(diào)整所有時(shí)鐘的頻率。

6、喚醒CPU0和其他子系統(tǒng)。