基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器的制造方法
【專利摘要】一種基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，包括：N級流水線，指令從前級流水線流向后級流水線，完成指令的完整功能；流水線分類單元，將各級流水線分為M類，N≥M>1，為每一類設(shè)置對應(yīng)的功耗權(quán)重，并將流水線分類信息以及功耗權(quán)重信息輸出；流水線監(jiān)測單元，實(shí)時(shí)監(jiān)測各級流水線的工作狀態(tài)，將各級流水線是否正在工作中的狀態(tài)信息輸出；流水線輪動控制單元，對各級流水線是否需要關(guān)閉進(jìn)行仲裁，進(jìn)而對需要關(guān)閉運(yùn)行的流水線進(jìn)行有優(yōu)先級的阻塞，使得同時(shí)運(yùn)行的流水線數(shù)量控制在設(shè)定范圍內(nèi)以滿足峰值功耗要求。本發(fā)明在現(xiàn)有流水線架構(gòu)下通過監(jiān)測流水線工作狀態(tài)有效將峰值功耗控制在較低范圍內(nèi)、適用于對峰值功耗敏感領(lǐng)域。
【專利說明】基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及嵌入式處理器領(lǐng)域，尤其是一種基于流水線輪動從而降低處理器運(yùn)行時(shí)峰值功耗的嵌入式處理器。

【背景技術(shù)】
[0002]嵌入式處理器的應(yīng)用領(lǐng)域中，功耗是設(shè)計(jì)的最重要指標(biāo)之一。特別是移動終端應(yīng)用，由于近幾年電池技術(shù)沒有突破性發(fā)展，因此該領(lǐng)域?qū)μ幚砥鞴牡囊蟾涌量?。嵌入式處理器的低功耗設(shè)計(jì)主要針對平均功耗和峰值功耗兩類。
[0003]平均功耗指處理器在單位時(shí)間內(nèi)的工作功耗，可以通過處理器完成特定工作對應(yīng)產(chǎn)生的總功耗除以工作時(shí)間獲得。平均功耗主要影響設(shè)備電池的使用時(shí)間，通常只會對產(chǎn)品使用體驗(yàn)產(chǎn)生影響。
[0004]峰值功耗指處理器工作時(shí)能達(dá)到的最大功耗，即處理器在完成特定工作的整個(gè)過程中功耗最大的點(diǎn)。非接觸式智能卡應(yīng)用上，過大的峰值功耗會導(dǎo)致原有電子發(fā)射級別不夠進(jìn)而導(dǎo)致卡片操作錯(cuò)誤。因此對峰值功耗的控制成為嵌入式處理器必須解決的問題。
[0005]另一方面，隨著用戶對性能要求的不斷提高，嵌入式處理器的流水線深度不斷加深，流水線上以及各級流水線之間的邏輯資源也不斷增加，當(dāng)處理器各級流水線同時(shí)工作時(shí)，容易產(chǎn)生功耗尖峰，即出現(xiàn)峰值功耗過大的情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有嵌入式處理器在運(yùn)行時(shí)容易產(chǎn)生峰值功耗過大、不能適用于對峰值功耗敏感領(lǐng)域的不足，本發(fā)明提供一種在現(xiàn)有流水線架構(gòu)下通過監(jiān)測流水線工作狀態(tài)有效將峰值功耗控制在較低范圍內(nèi)、適用于對峰值功耗敏感領(lǐng)域的基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，所述處理器包括:
[0009]N級流水線，N為自然數(shù)，N>1，指令從前級流水線流向后級流水線，完成指令的完整功能；
[0010]流水線分類單元，將各級流水線分為M類，M為自然數(shù)，N>M>1，為每一類設(shè)置對應(yīng)的功耗權(quán)重，不同類之間功耗權(quán)重互不相同，并將流水線分類信息以及功耗權(quán)重信息輸出到流水線輪動控制單元；
[0011]流水線監(jiān)測單元，實(shí)時(shí)監(jiān)測各級流水線的工作狀態(tài)，將各級流水線是否正在工作中的狀態(tài)信息輸出到流水線輪動控制單元；
[0012]流水線輪動控制單元，連接于流水線分組單元以及流水線監(jiān)測單元的輸出端，根據(jù)輸入的流水線分類信息、功耗權(quán)重信息以及流水線工作狀態(tài)信息，對各級流水線是否需要關(guān)閉進(jìn)行仲裁，進(jìn)而對需要關(guān)閉運(yùn)行的流水線進(jìn)行有優(yōu)先級的阻塞，使得同時(shí)運(yùn)行的流水線數(shù)量控制在設(shè)定范圍內(nèi)以滿足峰值功耗要求。
[0013]進(jìn)一步，所述流水線輪動控制單元中，用戶通過流水線輪動控制單元設(shè)置處理器工作時(shí)允許的最大功耗權(quán)重，該權(quán)重定義為峰值功耗權(quán)重；實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)處于工作狀態(tài)的各級流水線功耗權(quán)重之和，該權(quán)重之和定義為實(shí)時(shí)功耗權(quán)重；
[0014]依照從后向前的順序，依次將處于工作狀態(tài)的流水線的功耗權(quán)重累加到實(shí)時(shí)功耗權(quán)重中，若在判定第f級流水線時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重大于峰值功耗權(quán)重，f為自然數(shù)且I<f ^N)則停止判定工作，無條件阻塞f級流水線以及f級之前的所有流水線；若在判定第f級流水線時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重小于或等于峰值功耗權(quán)重，則繼續(xù)判定第f-ι級流水線；第f-ι級流水線的判定方式與第f級相同。
[0015]更進(jìn)一步，所述流水線分類單元中，使用固定的分類方式將所有流水線分成M類，并為各類分配固定的功耗權(quán)重。
[0016]或者是:所述流水線分類單元中，通過用戶配置的方式，在處理器運(yùn)行過程中動態(tài)修改流水線的分類信息以及功耗權(quán)重信息。
[0017]各級流水線中，若j > k，j和k均為自然數(shù)，I < j彡M，I < k彡M，則第j類流水線的功耗權(quán)重大于第k類流水線的功耗權(quán)重。
[0018]所述流水線監(jiān)測單元中，監(jiān)測各級流水線是否處于工作狀態(tài)，對于第I級流水線，在某個(gè)時(shí)鐘周期中，若處理器發(fā)起取指請求，則該級流水線判定為工作中；對于第i級流水線，i為自然數(shù)，且2 < i ( N，在某個(gè)時(shí)鐘周期中，若第1-Ι級流水線中存在有效指令，且該有效指令可以被發(fā)送到第i級流水線，則該第i級流水線判定為工作中。
[0019]所述峰值功耗權(quán)重需大于任何一類流水線的功耗權(quán)重。
[0020]所述流水線輪動控制單元中，當(dāng)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重大于峰值功耗權(quán)重時(shí)，阻塞仲裁后需要關(guān)閉的流水線以保證實(shí)時(shí)功耗小于峰值功耗權(quán)重。
[0021]所述流水線輪動控制單元中，對第I級流水線的阻塞通過阻止處理器發(fā)送取指請求完成；流水線輪動控制單元對第e級流水線的阻通阻塞過阻止第e-Ι級流水線向第e級流水線發(fā)送指令完成，e為自然數(shù)且2 < e < N-1 ;最后一級，即第N級流水線永遠(yuǎn)不會被阻塞。
[0022]所述流水線輪動控制單元中，在判定是否需要阻塞流水線時(shí)，從最后一級流水線開始判定，按照最后一級到第一級的方式依次進(jìn)行判定，所有的判定工作均在一個(gè)始終周期內(nèi)完成。
[0023]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:1、在不明顯增加硬件資源的情況下，通過各級流水線之間的配合輪動，將處理器在運(yùn)行過程中的動態(tài)峰值功耗始終控制在較低的范圍內(nèi)，使得處理器可以應(yīng)用于對峰值功耗敏感的領(lǐng)域；2、在不改變處理器原有流水線結(jié)構(gòu)的情況下，通過引入流水線輪動控制單元等模塊，對流水線運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制進(jìn)行改造，可以方便地應(yīng)用于各類處理器中，具有較好的靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一種具體實(shí)施方案的總體框架結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖2為本發(fā)明一種具體實(shí)施方案中流水線分類單元的工作機(jī)制的示意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明一種具體實(shí)施方案中處理器運(yùn)動過程中對各級流水線的實(shí)現(xiàn)阻塞的工作機(jī)制的示意圖，其中，(A)表示在取指延遲為一個(gè)周期的情況下，處理器在清空流水線開始取指之后第一個(gè)周期內(nèi)處理器的運(yùn)行情況；(B)表示第二個(gè)周期內(nèi)處理器的運(yùn)行情況；；(C)表示第三個(gè)周期內(nèi)處理器的運(yùn)行情況；⑶表示第四個(gè)周期內(nèi)處理器的運(yùn)行情況。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0028]參照圖1?圖3，一種基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，包括:
[0029]N級流水線，N為自然數(shù)，N>1，各級流水線負(fù)責(zé)不同功能，指令從前級流水線流向后級流水線，完成指令的完整功能；
[0030]流水線分類單元22，將各級流水線分為M類，M為自然數(shù)，N ^ M>1，并將流水線分類信息輸出到流水線輪動控制單元26 ；
[0031]流水線監(jiān)測單元24，實(shí)時(shí)監(jiān)測各級流水線的工作狀態(tài)，并將各級流水線是否正在工作中的狀態(tài)信息輸出到流水線輪動控制單元26 ；
[0032]流水線輪動控制單元26，連接于流水線分組單元以及流水線監(jiān)測單元24的輸出端，根據(jù)輸入的流水線分類信息以及流水線工作狀態(tài)信息，對每級流水線是否需要關(guān)閉進(jìn)行仲裁，對需要關(guān)閉運(yùn)行的流水線進(jìn)行有優(yōu)先級的阻塞，以便將同時(shí)運(yùn)行的流水線數(shù)量控制在設(shè)定范圍內(nèi)以滿足峰值功耗要求。
[0033]參照圖1所示，為本發(fā)明一種具體實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示圖。該實(shí)施方案中的處理器為四級流水線，從前到后依次分別為:取指、譯碼、執(zhí)行、回寫。處理器向指令總線發(fā)起取指請求，從指令總線返回的指令依次流經(jīng)各級流水線，在不同的流水線完成不同的功能。第一級取指流水線中，流水線功能由取指邏輯10完成，當(dāng)該級流水線中存在有效指令時(shí)，發(fā)送控制邏輯一 18決定是否將該指令發(fā)送到下級流水線。第二級譯碼流水線中，流水線功能由譯碼邏輯12完成，當(dāng)該級流水線中存在有效指令時(shí)，發(fā)送控制邏輯二 20決定是否將該指令發(fā)送到下級流水線。第三級執(zhí)行流水線中，流水線功能由執(zhí)行邏輯14完成，當(dāng)該機(jī)流水線中存在有效指令時(shí)，該指令將直接發(fā)送到下級流水線。第四級回寫流水線中，流水線功能由回寫邏輯16完成，當(dāng)該級流水線中存在有效指令時(shí)，該指令將直接進(jìn)行回寫操作。流水線分類單元22通過用戶配置，將各級流水線分成不同類別，并為各個(gè)類別分配互不相同的功耗權(quán)重，類別號越大，對應(yīng)的功耗權(quán)重也越大。在程序的運(yùn)行過程中，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況動態(tài)調(diào)整各級流水線的分類設(shè)置以及各類別的功耗權(quán)重?cái)?shù)值，該流水線分類單元22實(shí)時(shí)地將各級流水線類別信息以及功耗權(quán)重信息輸入到流水線輪動控制單元26。流水線監(jiān)測單元24實(shí)時(shí)監(jiān)測各級流水線是否處于工作狀態(tài)，對于第一級流水線，若在某個(gè)周期中處理器發(fā)出了取指請求，則認(rèn)為該級取指流水線處于工作狀態(tài)；對于第二級流水線，若某個(gè)周期中第一級取指流水線中存在有效指令，且該有效指令可以被發(fā)送到第二級流水線，則認(rèn)為該級譯碼流水線處于工作狀態(tài)；對于第三級流水線，若某個(gè)周期中第二級流水線中存在有效指令，且該有效指令可以被發(fā)送到第三級流水線，則認(rèn)為該執(zhí)行流水線處于工作狀態(tài)；對于第四級流水線，若某個(gè)周期中第三級流水線中存在有效指令，且該有效指令可以被發(fā)送到第四級流水線，則認(rèn)為該級回寫流水線處于工作狀態(tài)；流水線監(jiān)測單元24實(shí)時(shí)地將各級流水線工作狀態(tài)信息輸出到流水線輪動控制單元26。流水線輪動控制單元26連接于流水線分類單元22以及流水線監(jiān)測單元24的輸出端，對輸入的流水線分類信息、功耗權(quán)重信息以及流水線工作狀態(tài)信息進(jìn)行整合，將處于工作狀態(tài)的流水線的功耗權(quán)重累加到實(shí)時(shí)功耗權(quán)重中，并結(jié)合用戶配置的峰值功耗權(quán)重，根據(jù)流水線阻塞算法28決定是否需要將原本處于工作狀態(tài)的流水線進(jìn)行阻塞，該流水線阻塞算法28從最后一級流水線開始判定，并依此反向進(jìn)行:對于第四級流水線，因?yàn)榉逯倒臋?quán)重大于任何一類流水線的功耗權(quán)重，所以在判斷該級流水線時(shí)，實(shí)時(shí)功耗權(quán)重肯定小于峰值功耗權(quán)重，即該級流水線在任何周期內(nèi)均無需進(jìn)行阻塞；對于第三級流水線，若在判斷該級流水線時(shí)，實(shí)時(shí)功耗權(quán)重經(jīng)過累加之后大于峰值功耗權(quán)重，則流水線輪動控制單元26通過操作發(fā)送控制邏輯二 20阻止第二級流水線向下發(fā)送指令，以阻塞第三級流水線；對于第二級流水線，若在判斷該級流水線時(shí)，實(shí)時(shí)功耗權(quán)重經(jīng)過累加之后大于峰值功耗權(quán)重，則流水線輪動控制單元26通過操作發(fā)送控制邏輯一 18阻止第一級流水線向下發(fā)送指令，以阻塞第二級流水線；對于第一級流水線，若在判斷該級流水線時(shí)，實(shí)時(shí)功耗權(quán)重經(jīng)過累加之后大于峰值功耗權(quán)重，則流水線輪動控制單元26通過屏蔽處理器取指請求來阻塞第一級流水線。
[0034]參照圖2所示，為本發(fā)明一種具體實(shí)施方案中流水線分類單元22的工作機(jī)制。該實(shí)施方案中流水線分類單元22將處理器的四級流水線分為兩類:第一類流水線集合30以及第二類流水線集合32。其中，第一級取指流水線、第二級譯碼流水線、第四級回寫流水線屬于第一類流水線集合30，該類流水線的功耗權(quán)重為I ;第三級執(zhí)行流水線屬于第二類流水線集合32，該類流水線的功耗權(quán)重為2。該分類方式以及功耗權(quán)重設(shè)置可以采用固定的方式；亦可以采用可配置的方式，在處理器運(yùn)行過程中通過用戶具體配置來進(jìn)行更改。流水線分類單元22將該分類信息以及功耗權(quán)重信息輸出到流水線輪動控制單元26。
[0035]參照圖3所示，為本發(fā)明一種具體實(shí)施方案在處理器運(yùn)行過程中對各級流水線實(shí)現(xiàn)阻塞的工作機(jī)制。該實(shí)施方案中，流水線的分類方式以及各類流水線的功耗權(quán)重如圖2中所示，并設(shè)置峰值功耗權(quán)重為2。圖3(A)到圖3(D)說明了在取指延遲為一個(gè)周期的情況下，處理器在清空流水線開始取指之后四個(gè)周期內(nèi)處理器的運(yùn)行情況。圖3(A)表示第一個(gè)周期中，處理器發(fā)出指令I(lǐng)的取指請求，因此第一級處于工作狀態(tài)。流水線輪動控制單元26從第四級流水線開始判定，因?yàn)槿壛魉€中不存在有效指令，因此第四級流水線處于不工作狀態(tài)。同理，第三級、第二級流水線也處于不工作狀態(tài)。當(dāng)判定到第一級流水線時(shí)，發(fā)現(xiàn)第一級處于工作狀態(tài)，而第一級流水線屬于第一類流水線集合30，其功耗權(quán)重為1，將該功耗權(quán)重累加到實(shí)時(shí)功耗權(quán)重中，得到實(shí)時(shí)功耗權(quán)重為1，小于峰值功耗權(quán)重，因此不需要對第一級流水線進(jìn)行阻塞。即在圖3(A)所示的周期中，處理器正常工作。圖3(B)表示第二個(gè)周期中，指令I(lǐng)從指令總線返回到第一級流水線，處理器發(fā)起指令2的取指請求，因此第一級、第二級流水線處于工作狀態(tài)，第三級、第四級流水線處于不工作狀態(tài)。流水線輪動控制單元26從第四級開始判定，當(dāng)判定到第二級流水線時(shí)，發(fā)現(xiàn)第二級處于工作狀態(tài)，將其功耗權(quán)重I累加到實(shí)時(shí)功耗權(quán)重中，此時(shí)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重為1，小于峰值功耗權(quán)重，因此不需要對第二級流水線進(jìn)行阻塞。當(dāng)判定到第一級流水線時(shí)，發(fā)現(xiàn)第一級處于工作狀態(tài)，將其功耗權(quán)重I累加到實(shí)時(shí)功耗權(quán)重中，此時(shí)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重為2，等于峰值功耗權(quán)重，即此時(shí)流水線達(dá)到允許范圍內(nèi)的最大峰值功耗狀態(tài)，因?yàn)閷?shí)時(shí)功耗權(quán)重沒有大于峰值功耗權(quán)重，所以不需要對第一級流水線進(jìn)行阻塞。即在圖3(B)所示的周期中，處理器正常工作。圖3(C)表示第三個(gè)周期中，指令I(lǐng)到達(dá)第二級流水線，指令2從指令總線返回到第一級流水線，處理器發(fā)起指令3的取指請求，因此第一級、第二級、第三級流水線處于工作狀態(tài)，第四級流水線處于不工作狀態(tài)。流水線輪動控制單元26從第四級開始判定，當(dāng)判定到第三級流水線時(shí)，發(fā)現(xiàn)第三級處于工作狀態(tài)，將其功耗權(quán)重2累加到實(shí)時(shí)功耗權(quán)重中，此時(shí)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重為2，等于峰值功耗權(quán)重，因此不需要對第三級流水線進(jìn)行阻塞。當(dāng)判定到第二級流水線時(shí)，發(fā)現(xiàn)第二級處于工作狀態(tài)，將其功耗權(quán)重I累加到實(shí)時(shí)功耗權(quán)重中，此時(shí)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重為3，大于峰值功耗權(quán)重，因此流水線輪動控制單元26通過阻止第一級流水線中有效指令發(fā)送到第二級方式，對第二級流水線進(jìn)行阻塞。同時(shí)，流水線輪動控制單元26通過屏蔽處理器取指請求的方式，對第一級流水線進(jìn)行阻塞。即在圖3(C)所示的周期中，原本可以工作的第一級、第二級流水線被阻塞，只有第三級流水線正常工作，以保證處理器的峰值功耗維持在允許范圍內(nèi)。圖3(D)表示第四個(gè)周期中，指令I(lǐng)到達(dá)第三級流水線，指令2仍處于第一級流水線(因?yàn)樯弦灾芷谥械诙壛魉€被阻塞)，處理器繼續(xù)發(fā)起指令3的取指請求(因?yàn)樯弦灾芷谥械谝患壛魉€被阻塞)，因此第一級、第二級、第四級處于工作狀態(tài)，第三級處于不工作狀態(tài)。流水線輪動控制單元26從第四級開始判定，發(fā)現(xiàn)第四級處于工作狀態(tài)，將其功耗權(quán)重累加到實(shí)時(shí)功耗權(quán)重中，此時(shí)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重為I，小于峰值功耗權(quán)重，因此不需要對第四級流水線進(jìn)行阻塞。當(dāng)判定到第三級流水線時(shí)，發(fā)現(xiàn)第三級處于不工作狀態(tài)，因此不進(jìn)行任何操作。當(dāng)判定到第二級流水線時(shí)，發(fā)現(xiàn)第二級處于工作狀態(tài)，將其功耗權(quán)重累加到實(shí)時(shí)功耗權(quán)重中，此時(shí)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重為2，等于峰值功耗權(quán)重，因此不需要對第二級流水線進(jìn)行阻塞。當(dāng)判定到第一級流水線時(shí)，發(fā)現(xiàn)第一級處于工作狀態(tài)，將其功耗權(quán)重累加到實(shí)時(shí)功耗權(quán)重中，此時(shí)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重為3，大于峰值功耗權(quán)重，因此通過屏蔽處理器取指請求的方式，對第一級流水線進(jìn)行阻塞。即在圖3(D)所示周期中，原本可以工作的第一級流水線被阻塞，只有第二級、第四級流水線正常工作，以保證處理器的峰值功耗維持在允許范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，其特征在于:所述處理器包括: N級流水線，N為自然數(shù)，N>1，指令從前級流水線流向后級流水線，完成指令的完整功倉泛; 流水線分類單元，將各級流水線分為M類，M為自然數(shù)，N>M>1，為每一類設(shè)置對應(yīng)的功耗權(quán)重，不同類之間功耗權(quán)重互不相同，并將流水線分類信息以及功耗權(quán)重信息輸出到流水線輪動控制單元； 流水線監(jiān)測單元，實(shí)時(shí)監(jiān)測各級流水線的工作狀態(tài)，將各級流水線是否正在工作中的狀態(tài)信息輸出到流水線輪動控制單元； 流水線輪動控制單元，連接于流水線分組單元以及流水線監(jiān)測單元的輸出端，根據(jù)輸入的流水線分類信息、功耗權(quán)重信息以及流水線工作狀態(tài)信息，對各級流水線是否需要關(guān)閉進(jìn)行仲裁，進(jìn)而對需要關(guān)閉運(yùn)行的流水線進(jìn)行有優(yōu)先級的阻塞，使得同時(shí)運(yùn)行的流水線數(shù)量控制在設(shè)定范圍內(nèi)以滿足峰值功耗要求。
2.如權(quán)利要求1所述的基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，其特征在于:所述流水線輪動控制單元中，用戶通過流水線輪動控制單元設(shè)置處理器工作時(shí)允許的最大功耗權(quán)重，該權(quán)重定義為峰值功耗權(quán)重；實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)處于工作狀態(tài)的各級流水線功耗權(quán)重之和，該權(quán)重之和定義為實(shí)時(shí)功耗權(quán)重； 依照從后向前的順序，依次將處于工作狀態(tài)的流水線的功耗權(quán)重累加到實(shí)時(shí)功耗權(quán)重中，若在判定第f級流水線時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重大于峰值功耗權(quán)重，f為自然數(shù)，且I< f ( N，則停止判定工作，無條件阻塞f級流水線以及f級之前的所有流水線；若在判定第f級流水線時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重小于或等于峰值功耗權(quán)重，則繼續(xù)判定第f-ι級流水線；第f-ι級流水線的判定方式與第f級相同。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，其特征在于:所述流水線分類單元中，使用固定的分類方式將所有流水線分成M類，并為各類分配固定的功耗權(quán)重。
4.如權(quán)利要求1或2所述的基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，其特征在于:所述流水線分類單元中，通過用戶配置的方式，在處理器運(yùn)行過程中動態(tài)修改流水線的分類信息以及功耗權(quán)重信息。
5.如權(quán)利要求1或2所述的基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，其特征在于:各級流水線中，若j > k，j和k均為自然數(shù)，I < j < M，I < k < M，則第j類流水線的功耗權(quán)重大于第k類流水線的功耗權(quán)重。
6.如權(quán)利要求1或2所述的基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，其特征在于:所述流水線監(jiān)測單元中，監(jiān)測各級流水線是否處于工作狀態(tài)，對于第I級流水線，在某個(gè)時(shí)鐘周期中，若處理器發(fā)起取指請求，則該級流水線判定為工作中；對于第i級流水線，i為自然數(shù)，且2 ( i ( N，在某個(gè)時(shí)鐘周期中，若第1-Ι級流水線中存在有效指令，且該有效指令可以被發(fā)送到第i級流水線，則該第i級流水線判定為工作中。
7.如權(quán)利要求2所述的基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，其特征在于:所述峰值功耗權(quán)重大于任何一類流水線的功耗權(quán)重。
8.如權(quán)利要求2所述的基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，其特征在于:所述流水線輪動控制單元中，當(dāng)實(shí)時(shí)功耗權(quán)重大于峰值功耗權(quán)重時(shí)，阻塞仲裁后需要關(guān)閉的流水線以保證實(shí)時(shí)功耗小于峰值功耗權(quán)重。
9.如權(quán)利要求1或2所述的基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，其特征在于:所述流水線輪動控制單元中，對第I級流水線的阻塞通過阻止處理器發(fā)送取指請求完成；流水線輪動控制單元對第e級流水線的阻通阻塞過阻止第e-Ι級流水線向第e級流水線發(fā)送指令完成，e為自然數(shù)，且2彡e彡N-1 ;最后一級，即第N級流水線永遠(yuǎn)不會被阻塞。
10.如權(quán)利要求2所述的基于流水線輪動的低峰值功耗嵌入式處理器，其特征在于:所述流水線輪動控制單元中，在判定是否需要阻塞流水線時(shí)，從最后一級流水線開始判定，按照最后一級到第一級的方式依次進(jìn)行判定，所有的判定工作均在一個(gè)始終周期內(nèi)完成。
【文檔編號】G06F9/38GK104317557SQ201410581600
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】嚴(yán)明宇, 王潔, 劉繼讓 申請人:杭州中天微系統(tǒng)有限公司