動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)方法和裝置制造方法
【專利摘要】公開一種動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)方法和裝置。一種片上系統(tǒng)（SoC）包括：動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)（DVFS）控制單元；以及中央處理單元（CPU），用于操作DVFS控制單元。通過使用DVFS控制單元，可根據(jù)各種場景或操作模式中的任一種，選擇性地使用DVFS表格，從而執(zhí)行DVFS控制。
【專利說明】動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)方法和裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年8月29日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2012-0095142號韓國專利申請的權(quán)益，該申請的內(nèi)容通過引用全部包含于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的方法和裝置涉及動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)方法和裝置，更具體地，涉及用于基于分析操作場景的結(jié)果來有效管理功耗和性能的DVFS控制方法和使用該方法的裝置，諸如片上系統(tǒng)(SoC)。
【背景技術(shù)】
[0004]操作場景意味著系統(tǒng)操作的方式或者只意味著操作模式。例如，一種操作場景可與任意功能(諸如玩電子游戲)相關(guān)聯(lián)。另一種操作場景可與播放視頻文件的功能相關(guān)聯(lián)。并且，另一種操作場景可與運(yùn)行任意功能(諸如玩電子游戲并同時播放視頻文件)的功能相關(guān)聯(lián)。例如，操作場景可提供所需功率水平以及功率水平要求是否可波動(以及如果波動的話功率水平要求可波動多少)的指示。
[0005]通常，這里使用的術(shù)語“微處理器”表示集成在單個集成電路或芯片中并且在微代碼的控制下以預(yù)設(shè)次序來系統(tǒng)地執(zhí)行操作的處理裝置。
[0006]通常，這里使用的術(shù)語“片上系統(tǒng)(SoC)”表示使用有限數(shù)量的集成電路將各種功能塊(例如，中央處理單元(CPU)、存儲器、接口單元、數(shù)字信號處理單元、模擬信號處理單元等)集成在單個或數(shù)個半導(dǎo)體集成電路(IC)中以實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)(諸如計(jì)算機(jī)系統(tǒng))的處理裝置。例如，SoC可包括各種功能，諸如處理器功能、多媒體功能、圖形功能、接口功能和安全功能。
[0007]電子裝置中的功耗可具有各種負(fù)面效應(yīng)。例如，工作溫度可能上升，從而降低可靠性；諸如與有限電源(諸如，電池)相關(guān)聯(lián)的工作壽命可能縮短，并且可能要求用額外的設(shè)備和/或結(jié)構(gòu)來散熱。例如，在高度集成的電子系統(tǒng)(諸如SoC)中，尤其在采用SoC作為便攜式電池供電系統(tǒng)的元件的應(yīng)用中，與功耗相關(guān)的擔(dān)心可能尤其多。為了應(yīng)對這種不良后果，電子系統(tǒng)可采用動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)處理，憑借該處理來管理功耗，以提供期望的性能水平同時限制功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，一種片上系統(tǒng)(SoC)包括用于操作動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)控制單元的中央處理單元(CPU)，DVFS控制單元包括:SoC負(fù)載計(jì)算單元，用于基于SoC的至少一個元件來計(jì)算SoC負(fù)載；DVFS表格選擇單元，用于基于分析SoC負(fù)載的模式的結(jié)果或者根據(jù)外部輸入來確定CPU操作的場景，并且確定適于所述場景的DVFS表格；以及DVFS計(jì)算單元，用于基于在多個DVFS表格之中確定的DVFS表格，確定與SoC負(fù)載和當(dāng)前工作頻率對應(yīng)的DVFS操作。[0009]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，DVFS控制單元還包括DVFS表格存儲單元，用于存儲所述多個DVFS表格并且將所述多個DVFS表格提供給DVFS表格選擇單
J Li ο
[0010]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，所述多個DVFS表格包括與CPU的工作頻率對應(yīng)的上閾值，其中，在所述多個DVFS表格中的一些DVFS表格中，工作頻率與上閾值之比根據(jù)工作頻率而變化。
[0011 ] 在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，所述多個DVFS表格包括與CPU的工作頻率對應(yīng)的下閾值，其中，在所述多個DVFS表格中的一些DVFS表格中，工作頻率與下閾值之比根據(jù)工作頻率而變化。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，所述外部輸入包括應(yīng)用執(zhí)行信息和CPU控制信號。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，DVFS表格選擇單元通過選擇所述多個DVFS表格中的至少一個來確定適于所述場景的DVFS表格。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，所述DVFS操作包括第一策略和第二策略，其中，第一策略增大CPU的工作頻率和SoC的工作電壓，并且第二策略減小CPU的工作頻率和SoC的工作電壓。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，所述片上系統(tǒng)還包括包括:性能監(jiān)控單元，用于測量SoC的至少一個元件的存儲器使用情況并且將有關(guān)存儲器使用情況的信息發(fā)送至DVFS控制單元；以及時鐘管理單元，用于在DVFS控制單元的控制下，改變CPU的工作頻率以執(zhí)行所述DVFS操作。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，一種電子系統(tǒng)包括:SoC ;以及電源管理集成電路，用于產(chǎn)生SoC的工作電壓并且將工作電壓施加到SoC，以執(zhí)行動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)操作。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，一種動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)控制方法包括:計(jì)算片上系統(tǒng)(SoC)的至少一個元件上的SoC負(fù)載；基于分析SoC負(fù)載的模式或者根據(jù)外部輸入，確定中央處理單元(CPU)的場景；根據(jù)所述場景確定是否使用另一個DVFS表格替換當(dāng)前DVFS表格；以及基于當(dāng)前DVFS表格或替換后的DVFS表格，確定與SoC負(fù)載和CPU的工作頻率對應(yīng)的DVFS操作。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，如果確定使用另一個DVFS表格替換當(dāng)前DVFS表格，則所述方法還包括通過選擇多個DVFS表格中的至少一個來確定適于所述場景的DVFS表格。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的方法的示例性實(shí)施例中，所述多個DVFS表格包括與CPU的工作頻率對應(yīng)的上閾值，并且在所述多個DVFS表格中的一些DVFS表格中，工作頻率與上閾值之比根據(jù)工作頻率而變化。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，所述多個DVFS表格包括與CPU的工作頻率對應(yīng)的下閾值，并且在所述多個DVFS表格中的一些DVFS表格中，工作頻率與下閾值之比根據(jù)工作頻率而變化。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，所述外部輸入包括應(yīng)用執(zhí)行信息和CPU控制信號。[0022]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，所述DVFS操作包括第一策略和第二策略，其中，第一策略指導(dǎo)增大CPU的工作頻率和SoC的工作電壓，并且第二策略減小CPU的工作頻率和SoC的工作電壓。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，一種片上系統(tǒng)(SoC)包括:多核處理器；系統(tǒng)元件；以及動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)控制器，DVFS控制器用于根據(jù)SoC的操作模式和當(dāng)前工作頻率為SoC分配或多或少的功率，其中，DVFS控制器被配置為通過分析系統(tǒng)活動來確定操作模式，并且根據(jù)一個或多個DVFS表格分配或多或少的功率。
[0024]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，DFVS控制器被配置為通過調(diào)節(jié)工作頻率來分配或多或少的功率。
[0025]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，DVFS控制器被配置為通過調(diào)節(jié)工作電壓來分配或多或少的功率。
[0026]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，DVFS控制器被配置為通過調(diào)節(jié)多核處理器的多個核的工作電壓和頻率來分配或多或少的功率。
[0027]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，一種電子系統(tǒng)包括SoC，SoC包括:多核處理器；系統(tǒng)元件；以及動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)控制器，DVFS控制器用于根據(jù)SoC的操作模式和當(dāng)前工作頻率為SoC分配或多或少的功率，其中，DVFS控制器被配置為通過分析系統(tǒng)活動來確定操作模式，并且根據(jù)一個或多個DVFS表格分配或多或少的功率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]通過下面結(jié)合附圖的【具體實(shí)施方式】，將更清楚地理解本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，其中:
[0029]圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的電子系統(tǒng)的框圖；
[0030]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)控制單元和其它器件之間的關(guān)系的框圖；
[0031]圖3A和圖3B示出DVFS表格的部分，其中，對于每個工作頻率，每個工作頻率和片上系統(tǒng)(SoC)負(fù)載之比(OFSL比率)相同；
[0032]圖4A和圖4B示出DVFS表格的部分，其中，對于每個工作頻率，每個工作頻率和SoC負(fù)載之比(OFSL比率)不同；
[0033]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的由DVFS控制單元執(zhí)行的DVFS操作的流程圖；
[0034]圖6是具體示出圖5的流程圖中包括的控制DVFS操作的操作的流程圖；
[0035]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個實(shí)施例的DVFS控制單元和其它器件之間的關(guān)系的框圖；
[0036]圖8A和圖8B是作為圖3A的DVFS表格的修改示例的DVFS表格的部分，在所述修改示例中，每個工作頻率和SoC負(fù)載之比(0FSL比率)被修改；
[0037]圖9A和圖9B是作為圖3B的DVFS表格的修改示例的DVFS表格的部分，在所述修改示例中，每個工作頻率和SoC負(fù)載之比(0FSL比率)被修改；
[0038]圖10是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個實(shí)施例的由DVFS控制單元執(zhí)行的DVFS操作的流程圖；[0039]圖11是具體示出圖10的流程圖中包括的控制DVFS操作的操作的流程圖；
[0040]圖12是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的其它實(shí)施例的包括SoC的電子系統(tǒng)的框圖；
[0041]圖13是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的其它實(shí)施例的包括SoC的電子系統(tǒng)的框圖；以及
[0042]圖14是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的其它實(shí)施例的包括SoC的電子系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]現(xiàn)在，將參照附圖更充分地描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例，在附圖中示出示例性實(shí)施例。然而，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例可用許多不同形式來實(shí)施并且不應(yīng)該被解釋為限于這里提出的實(shí)施例；相反地，提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底和完全的，并且將把示例性實(shí)施例的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰起見，可夸大層和區(qū)域的厚度。附圖中類似的參考標(biāo)號表示類似的元件，因此可不重復(fù)對其的描述。
[0044]應(yīng)該理解的是，當(dāng)元件被稱作“連接”或“結(jié)合”至另一元件時，該元件可直接連接或結(jié)合至另一元件，或者可能存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱作“直接連接”或“直接結(jié)合”至另一元件時，不存在中間元件。類似的標(biāo)號始終表示類似的元件。如這里所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)所列項(xiàng)的任意組合和所有組合。用于描述元件或?qū)又g的關(guān)系的其它詞語應(yīng)該按類似方式來理解(例如“在...之間”與“直接在...之間”、“相鄰”與“直接相鄰”、“在...上”與“直接在...上”)。除非另外指明，否則詞語“或者”是以包括含義來使用。
[0045]應(yīng)該理解的是，盡管這里可使用術(shù)語“第一”、“第二”等來描述各種元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分應(yīng)該不受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語只是用來將一個元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一個元件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開來。因此，在不脫離示例性實(shí)施例的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可被命名為第二元件、組件、區(qū)域、層或部分。
[0046]為了便于描述，這里可使用空間相對術(shù)語，如“之下”、“下方”、“下面”、“上方”、“上面”等，來描述如圖中所示的一個元件或特征與另一元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，空間相對術(shù)語意在包含除了在附圖中描述的方位之外的裝置在使用或操作時的不同方位。例如，如果在附圖中裝置被翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其它元件或特征“底部”、“下方”、“下面”或“之下”的元件隨后將被定位為在其它元件或特征“頂部”或“上方”。因此，示例性術(shù)語“底部”或“下方”可包含上方和下方、頂部和底部這兩種方位。所述裝置可被另外定位(旋轉(zhuǎn)90度或者在其它方位)，相應(yīng)地解釋這里使用的空間相對描述符。
[0047]這里使用的術(shù)語只是出于描述特定實(shí)施例的目的，而不意圖限制示例性實(shí)施例。如這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該理解的是，如果在這里使用術(shù)語“包含”和/或“包括”，說明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。
[0048]這里，參照作為示例性實(shí)施例的理想化實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意性示圖的剖面示圖，描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例。如此，將預(yù)料到，由于(例如)制造技術(shù)和/或公差導(dǎo)致的示圖的形狀變化。因此，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例應(yīng)該不被解釋為限于這里示出的區(qū)域的特定形狀，而是將包括由于(例如)制造導(dǎo)致的形狀偏差。例如，被示出為矩形的注入?yún)^(qū)域可在其邊緣具有倒圓或彎曲的特征和/或注入濃度的梯度，而不是從注入?yún)^(qū)域到非注入?yún)^(qū)域的二元變化。同樣地，通過注入而形成的掩埋區(qū)域可導(dǎo)致掩埋區(qū)域和穿過其發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域中有一些注入。因此，附圖中示出的區(qū)域本質(zhì)是示意性的并且它們的形狀不意圖示出器件的區(qū)域的實(shí)際形狀，而是意圖限制示例性實(shí)施例的范圍。
[0049]除非另外定義，否則這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科技術(shù)語)具有與根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的意思相同的意思。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，除非這里明確定義，否則術(shù)語(諸如在通用字典中定義的術(shù)語)應(yīng)該被解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域的上下文中它們的意思相同的意思，而將不以理想的或者過于正式的含義解釋它們的意思。
[0050]圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的電子系統(tǒng)10的示例性實(shí)施例的框圖。
[0051]參照圖1，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的電子系統(tǒng)10可被實(shí)施為手持裝置，諸如(例如)移動電話、智能電話、平板電腦、個人數(shù)字助理(PDA)、企業(yè)數(shù)字助理(EDA)、數(shù)碼靜止相機(jī)、數(shù)碼視頻相機(jī)、便攜式多媒體播放器(PMP)、個人導(dǎo)航裝置或便攜式導(dǎo)航裝置(PND)、手持游戲控制臺或電子書閱讀器。
[0052]在這個示例性實(shí)施例中，電子系統(tǒng)10包括片上系統(tǒng)(SoC) 100、存儲裝置190和顯示裝置195。SoClOO可包括中央處理單元(CPU) 110、只讀存儲器(ROM) 120、隨機(jī)存取存儲器(RAM) 130、定時器135、加速器140、時鐘管理單元(CMU) 145、顯示控制器150、存儲控制器170和總線180。盡管未示出，但SoCIOO可包括其它器件，諸如(例如)電視(TV)處理器。電子系統(tǒng)10還可包括電源管理集成電路(PMIC) 160。
[0053]在圖1的示例性實(shí)施例中，PMIC160被安裝在SoClOO的外部，但是根據(jù)按照本發(fā)明構(gòu)思的原理的另一個示例性實(shí)施例，PMIC160可被安裝在SoClOO的內(nèi)部。PMIC160可包括電壓控制單元161和電壓產(chǎn)生單元165。
[0054]CPUllO (這里也被稱為處理器)可處理或執(zhí)行存儲裝置190中存儲的程序和/或數(shù)據(jù)。例如，以至少部分受從時鐘信號產(chǎn)生器(未示出)接收的時鐘信號控制的速率，CPUllO可處理或執(zhí)行程序和/或數(shù)據(jù)。
[0055]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，例如，CPUllO可被實(shí)施為多核處理器。多核處理器意味著包括能夠讀取并執(zhí)行程序指令的至少兩個處理器(被稱為核)的一個計(jì)算組件。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，多核處理器能夠同時驅(qū)動多個加速器，結(jié)果，包括多核處理器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可執(zhí)行多重加速。
[0056]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，電子系統(tǒng)10可包括性能監(jiān)控單元(PMU)112，例如，PMU112可被安裝在CPUllO的內(nèi)部或前端。如有需要，可將R0M120、RAM130和存儲裝置190中存儲的程序和/或數(shù)據(jù)加載到CPUllO的存儲器。R0M120可存儲永久性的程序和/或數(shù)據(jù)。例如，ROMl20可被實(shí)施為可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)或電可擦除可編程只讀存儲器(EEPR0M)。
[0057]RAM130可暫時存儲程序、數(shù)據(jù)或指令。例如，在CPUllO的控制下或者根據(jù)R0M120中存儲的啟動代碼，可將存儲器120或存儲裝置190中存儲的程序和/或數(shù)據(jù)暫時存儲在RAMl30中。例如，RAMl30可被實(shí)施為動態(tài)RAM (DRAM)或靜態(tài)RAM (SRAM)0[0058]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，加速器140可以是協(xié)處理器、專用集成電路，并且可以包括用于以各種方式中的任一種增強(qiáng)電子系統(tǒng)10的性能的固件、機(jī)器代碼和/或硬件元件，例如，所述各種方式包括處理多媒體或多媒體數(shù)據(jù)，諸如文本、音頻、靜止圖像、動畫、視頻、二維(2D )數(shù)據(jù)或三維(3D )數(shù)據(jù)。
[0059]盡管為了說明的方便和清晰起見，圖1只示出一個加速器140，但是在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，SoClOO可包括不止一個加速器。例如，至少一個應(yīng)用程序可運(yùn)行一個加速器。
[0060]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，PMU141可被安裝在加速器140的內(nèi)部或前端。PMU141是被構(gòu)造用于測量加速器140的性能的模塊，并且在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，PMU141可測量輸入到加速器140或者從加速器140輸出的數(shù)據(jù)的量，并且測量加速器140的存儲器使用情況。
[0061]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，CMU145可以是包括鎖相環(huán)(PLL)、延遲鎖相環(huán)(DLL)和晶體改性劑的時鐘產(chǎn)生裝置，CMU145產(chǎn)生可被供應(yīng)到CPUllO的工作時鐘信號。工作時鐘信號還可被供應(yīng)到另一個裝置，諸如(例如)存儲控制器170。
[0062]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，如將在與圖2相關(guān)的討論中將更詳細(xì)描述的那樣，CMU145可在DVFS控制單元200的控制下改變工作時鐘信號的頻率。例如，DVFS控制單元200可選擇基于使用軟件、固件、硬件或它們的任意組合收集的SoC信息而預(yù)設(shè)的多種動態(tài)電源管理(DPM)策略中的一種?！癉PM策略”意味著用于控制功耗的處理或處理的組合，所述處理或處理的組合可包括:增大工作電壓和/或工作頻率，減小工作電壓和/或工作頻率，所述處理或處理的組合在這里也被稱為動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)。DPM策略還可包括動態(tài)電源關(guān)斷(DPS)，例如，當(dāng)(例如)一個或多個系統(tǒng)組件可能過熱時，可通過DPS關(guān)斷電源，達(dá)到待機(jī)水平。在DVFS策略下，當(dāng)必須提高性能時，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的DVFS控制器可增大工作電壓和/或頻率，從而增大功耗，或者當(dāng)減小功耗與系統(tǒng)性能相比更重要時，DVFS控制器可減小工作電壓和/或頻率，從而減小功耗。DVFS控制單元200可根據(jù)所選擇的處理來控制CMU145。因此，在DVFS控制單元200的控制下，CMU145可根據(jù)所選擇的策略(例如，第一策略或第二策略)來改變工作時鐘信號的頻率。
[0063]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，第一策略可通過增大SoClOO的工作頻率和工作電壓來增強(qiáng)SoCIOO的處理性能(尤其是CPUllO的處理性能)。相反地，第二策略可通過減小SoCIOO的工作頻率和工作電壓來增強(qiáng)SoCIOO的功耗減小。
[0064]根據(jù)各種因素，諸如正在執(zhí)行的操作的類型、正在執(zhí)行的程序或者CPUllO可與其一齊操作的輔助裝置的類型，處理性能可能比電源保護(hù)更重要，或者對于其它操作，電源保護(hù)可能比處理性能更重要。因此，DVFS控制單元200可通過(例如)以預(yù)定周期合適地選擇第一策略和第二策略來提高系統(tǒng)性能，同時減小功耗。
[0065]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理，電壓控制單元161可基于DVFS控制單元200所選擇的策略(例如，第一策略或第二策略)來控制電壓產(chǎn)生單元165。在電壓控制單元161的控制下，電壓產(chǎn)生單元165可基于所選擇的第一策略或第二策略使用工作電壓的值來生成SoCIOO的工作電壓并且將工作電壓施加到SoCIOO。
[0066]存儲控制器170是用于與存儲裝置190接口連接的塊。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，存儲控制器170控制存儲裝置190的整體操作，并且控制主機(jī)(未示出)和存儲裝置190之間的各種數(shù)據(jù)的交換。例如，響應(yīng)于來自主機(jī)的請求，存儲控制器170可控制存儲控制器170，以將數(shù)據(jù)寫入存儲裝置190或者從存儲裝置190讀取數(shù)據(jù)。例如，主機(jī)可是主裝置，諸如CPU110、加速器140或顯示控制器150。
[0067]存儲裝置190可存儲操作系統(tǒng)(OS)、各種程序和各種數(shù)據(jù)。存儲裝置190可以是DRAM但不限于此。例如，存儲裝置190可以是非易失性存儲裝置，例如閃速存儲器、相變RAM (PRAM)、磁阻式RAM (MRAM)、電阻式RAM (ReRAM)或鐵電RAM (FeRAM)0根據(jù)按照本發(fā)明構(gòu)思的原理的另一個示例性實(shí)施例，存儲裝置190可以是SoClOO中安裝的內(nèi)置存儲器。SoClOO的器件110至150和170可借助總線180相互進(jìn)行通信。
[0068]顯示裝置195可顯示由裝載到CPUllO的軟件加速器或加速器140加速或處理的多媒體。顯示裝置195可以是發(fā)光二極管(LED)、有機(jī)LED (OLED)器件或另一個器件。顯示控制器150控制顯示裝置195的操作。
[0069]存儲控制器170可包括PMU175。
[0070]PMU112、141和175均可測量對存儲裝置190執(zhí)行訪問的次數(shù)。也就是說，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，PMU112U41和175分別可測量CPU110、加速器140和訪問存儲裝置190的輔助裝置(未示出)的存儲器使用情況。
[0071]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，有關(guān)PMU112U41和175測量的存儲器使用情況的信息被傳遞至DVFS控制單元200，并且DVFS控制單元200可例如基于存儲器使用情況來控制PMIC160來執(zhí)行第一策略(系統(tǒng)性能優(yōu)先)或第二策略(低功耗優(yōu)先)。
[0072]如圖1中所示，SoClOO可包括多個PMU，例如，PMU112、141和175。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，多個PMU可被分別安裝在訪問存儲裝置190的裝置110、140、150、170等的內(nèi)部或前端。在SoClOO可包括多個PMU (例如PMU112、141和175)的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，DVFS控制單元200可基于PMU112U41和175之中的至少一個的測量結(jié)果來選擇多種策略中的一種。也就是說，DVFS控制單元200可基于PMUl 12、141和175的測量結(jié)果和/或通過更高級別的程序或處理收集到的SoC信息來選擇策略，或者可基于通過選擇性地驅(qū)動PMU112U41和175之中的至少一個而得到的測量結(jié)果來選擇策略。
[0073]在SoClOO可包括多個PMU (例如PMU112、141和175)的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，可以以PMU112U41和175為單位測量存儲器使用情況。也就是說，可測量與PMU112U41和175中的每個對應(yīng)或相關(guān)聯(lián)的每個裝置的存儲器使用情況。例如，這種存儲器使用情況信息可包括輸入到存儲裝置190的數(shù)據(jù)的量、從存儲裝置190輸出的數(shù)據(jù)的量或用于訪問存儲裝置190的事件的數(shù)量，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。用于訪問存儲裝置190的事件可包括生成用于從存儲裝置190輸出數(shù)據(jù)的讀命令(B卩，讀事件)以及生成用于將數(shù)據(jù)輸入到存儲裝置190的寫命令(即，寫事件)。例如，可通過在預(yù)定時間段內(nèi)對針對存儲裝置190執(zhí)行的讀事件和寫事件的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)來測量存儲器使用情況。
[0074]圖2是示出根據(jù)按照本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例的動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)控制單元200和其它器件之間的關(guān)系的框圖。參照圖2，DVFS控制單元200可被實(shí)施為軟件(S/W)、固件(F/W)、可配置邏輯、專用集成電路或其它裝置或它們的任意組合。DVFS控制單元200可被部分實(shí)施為安裝在存儲器120、130或190中并且在SoClOO通電時運(yùn)行的一系列指令。[0075]DVFS控制單元200可控制存儲器120、130或190、定時器135、PMU112、141和175、CMU145 和 PMIC160。存儲器 120、130 或 190、定時器 135、PMU112U41 和 175、CMU145 和PMIC160均可被實(shí)施為硬件(H/W)。操作系統(tǒng)(OS)和中間件可被插入DVFS控制單元200與存儲器 120,130 或 190、定時器 135、PMU112、141 和 175、CMU145 和 PMIC160 之間。
[0076]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，DVFS控制單元200可包括SoC信息收集單元210、SoC負(fù)載計(jì)算單元220、DVFS表格選擇單元230、DVFS表格存儲單元240、DVFS計(jì)算單元250和DVFS操作控制單元260。SoC信息收集單元210收集SoC信息，例如，所述SoC信息可包括從SoClOO的PMU112U41和175之中的至少一個得到的測量結(jié)果、從CMU145得到的當(dāng)前工作頻率Freq和通過其它更高級別的處理得到的SoCIOO的操作信息。SoC信息收集單元210可將收集到的SoC信息發(fā)送到SoC負(fù)載計(jì)算單元220和DVFS表格選擇單元230。
[0077]SoC負(fù)載計(jì)算單元220可基于(例如)SoC信息來計(jì)算SoCIOO的每個內(nèi)部元件上的SoC負(fù)載，并且將SoC負(fù)載數(shù)值提供到DVFS計(jì)算單元250和DVFS表格選擇單元230。例如，SoC負(fù)載計(jì)算單元220可基于SoC信息中包括的CPUllO的PMUl 12的測量結(jié)果來計(jì)算負(fù)載loadOT?？杀容^特定頻率(圖3或圖4的CPU頻率)下計(jì)算的負(fù)載1admi與DVFS表格(圖3或圖4)的上閾值和下閾值。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理，一種用于量化集成電路負(fù)載的方法是，將集成電路的一定程度的占空比與其工作頻率相結(jié)合。例如，CPU的負(fù)載10&(1_可被給定為CPU完全工作(而非處于“閑置狀態(tài)”)的時間乘以CPU的當(dāng)前工作頻率的百分?jǐn)?shù)。也就是說，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，可用等式I計(jì)算CPUllO上的負(fù)載1adcpu:
[0078][等式I]
【權(quán)利要求】
1.一種片上系統(tǒng)(SoC),包括: 中央處理單元(CPU)，用于操作動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)控制單元，DVFS控制單元包括: SoC負(fù)載計(jì)算單元,用于基于SoC的至少一個元件來計(jì)算SoC負(fù)載； DVFS表格選擇單兀,用于基于分析SoC負(fù)載的模式的結(jié)果或者根據(jù)外部輸入來確定CPU操作的場景，并且確定適于所述場景的DVFS表格；以及 DVFS計(jì)算單元，用于基于在多個DVFS表格之中確定的DVFS表格，確定與SoC負(fù)載和當(dāng)前工作頻率對應(yīng)的DVFS操作。
2.如權(quán)利要求1所述的片上系統(tǒng)，其中，DVFS控制單元還包括DVFS表格存儲單元，用于存儲所述多個DVFS表格并且將所述多個DVFS表格提供給DVFS表格選擇單元。
3.如權(quán)利要求1所述的片上系統(tǒng)，其中，所述多個DVFS表格包括與CPU的工作頻率對應(yīng)的上閾值， 其中，在所述多個DVFS表格中的一些DVFS表格中，工作頻率與上閾值之比根據(jù)工作頻率而變化。
4.如權(quán)利要求1所述的片上系統(tǒng)，其中，所述多個DVFS表格包括與CPU的工作頻率對應(yīng)的下閾值， 其中，在所述多個DVFS表格中的一些DVFS表格中，工作頻率與下閾值之比根據(jù)工作頻率而變化。
5.如權(quán)利要求1所述的片上系統(tǒng)，其中，所述外部輸入包括應(yīng)用執(zhí)行信息和CPU控制信號。
6.如權(quán)利要求1所述的片上系統(tǒng)，其中，DVFS表格選擇單元通過選擇所述多個DVFS表格中的至少一個來確定適于所述場景的DVFS表格。
7.如權(quán)利要求1所述的片上系統(tǒng)，其中，所述DVFS操作包括第一策略和第二策略， 其中，第一策略增大CPU的工作頻率和SoC的工作電壓，并且 第二策略減小CPU的工作頻率和SoC的工作電壓。
8.如權(quán)利要求1所述的片上系統(tǒng)，還包括: 性能監(jiān)控單元，用于測量SoC的至少一個元件的存儲器使用情況，并且將有關(guān)存儲器使用情況的信息發(fā)送至DVFS控制單元；以及 時鐘管理單元，用于在DVFS控制單元的控制下，改變CPU的工作頻率以執(zhí)行所述DVFS操作。
9.一種電子系統(tǒng),包括: 如權(quán)利要求1所述的片上系統(tǒng)；以及 電源管理集成電路，用于產(chǎn)生SoC的工作電壓并且將工作電壓施加到SoC，以執(zhí)行動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)操作。
10.一種動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)控制方法，包括: 計(jì)算SoC的至少一個元件上的片上系統(tǒng)(SoC)負(fù)載； 基于分析SoC負(fù)載的模式或者根據(jù)外部輸入，確定中央處理單元(CPU)的場景； 根據(jù)所述場景確定是否使用另一個DVFS表格替換當(dāng)前DVFS表格；以及 基于當(dāng)前DVFS表格或替換后的DVFS表格，確定與SoC負(fù)載和CPU的工作頻率對應(yīng)的DVFS操作。
11.如權(quán)利要求10所述的動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)控制方法，如果確定使用另一個DVFS表格替換當(dāng)前DVFS表格，則所述動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)控制方法還包括通過選擇多個DVFS表格中的至少一個來確定適于所述場景的DVFS表格。
12.如權(quán)利要求11所述的動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)控制方法，其中，所述多個DVFS表格包括與CPU的工作頻率對應(yīng)的上閾值， 在所述多個DVFS表格中的一些DVFS表格中，工作頻率與上閾值之比根據(jù)工作頻率而變化。
13.如權(quán)利要求11所述的動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)控制方法，其中，所述多個DVFS表格包括與CPU的工作頻率對應(yīng)的下閾值， 在所述多個DVFS表格中的一些DVFS表格中，工作頻率與下閾值之比根據(jù)工作頻率而變化。
14.如權(quán)利要求10所述的動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)控制方法，其中，所述外部輸入包括應(yīng)用執(zhí)行信息和CPU控制信號。
15.如權(quán)利要求10所述的動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)控制方法，其中，所述DVFS操作包括第一策略和第二策略， 其中，第一策略指示增大CPU的工作頻率和SoC的工作電壓，并且 第二策略指示減小CPU的工作 頻率和SoC的工作電壓。
16.一種片上系統(tǒng)(SoC),包括: 多核處理器； 系統(tǒng)元件；以及 動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)控制器，DVFS控制器用于根據(jù)SoC的操作模式和當(dāng)前工作頻率為SoC分配或多或少的功率，其中，DVFS控制器被配置為通過分析系統(tǒng)活動來確定操作模式，并且根據(jù)一個或多個DVFS表格分配或多或少的功率。
17.如權(quán)利要求16所述的片上系統(tǒng)，其中，DFVS控制器被配置為通過調(diào)節(jié)工作頻率來分配或多或少的功率。
18.如權(quán)利要求16所述的片上系統(tǒng)，其中，DVFS控制器被配置為通過調(diào)節(jié)工作電壓來分配或多或少的功率。
19.如權(quán)利要求16所述的片上系統(tǒng)，其中，DVFS控制器被配置為通過調(diào)節(jié)多核處理器的多個核的工作電壓和頻率來分配或多或少的功率。
20.—種包括如權(quán)利要求16所述的片上系統(tǒng)的電子系統(tǒng)。
【文檔編號】G06F15/16GK103678247SQ201310384889
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月29日
【發(fā)明者】李晃燮, 樸鐘來 申請人:三星電子株式會社