非对称低功耗移动设备的多核结构.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103150005 A(43)申请公布日 2013.06.12CN103150005A*CN103150005A*(21)申请号 201310069699.2(22)申请日 2013.03.01G06F 1/32(2006.01)G06F 9/50(2006.01)(71)申请人福州瑞芯微电子有限公司地址 350000 福建省福州市鼓楼区软件大道89号18号楼(72)发明人廖裕民(74)专利代理机构福州市鼓楼区京华专利事务所(普通合伙) 35212代理人宋连梅(54) 发明名称非对称低功耗移动设备的多核结构(57) 摘要本发明提供一种非对称低功耗移动设备的多核结构，包

2、括依次连接的配置信息存储单元、非对称多核处理器组以及电源开关组；所述非对称多核处理器组进一步包括功耗控制MCU、复数个运算能力不同的CPU、复数个任务负载监视器以及至少一个专用处理器，任一所述CPU均通过一所述任务负载监视器连接所述功耗控制MCU，每个所述专用处理器均通过所有的CPU连接至所述功耗控制MCU；任一所述CPU和任一所述专用处理器均连接一电源开关。本发明根据系统不同的任务负载和不同的特殊应用使用不同运算能力的CPU和不同的专用处理器,并且把其它没有用到的CPU和专用处理器电源关闭，以使功耗和负载达到最佳的平衡。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人

3、民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10)申请公布号 CN 103150005 ACN 103150005 A1/1页21.一种非对称低功耗移动设备的多核结构，其特征在于：包括依次连接的配置信息存储单元、非对称多核处理器组以及电源开关组；所述非对称多核处理器组进一步包括功耗控制MCU、复数个运算能力不同的CPU、复数个任务负载监视器以及至少一个专用处理器，任一所述CPU均通过一所述任务负载监视器连接所述功耗控制MCU，每个所述专用处理器均通过所有的CPU连接至所述功耗控制MCU；所述电源开关组包括复数个电源开关，任一所述CPU和任一所述专用处理器均连

4、接一电源开关。2.根据权利要求1所述的非对称低功耗移动设备的多核结构，其特征在于：所述专用处理器包括视频专用处理器、音频专用处理器、图形专用处理器的至少一种。权 利 要 求 书CN 103150005 A1/3页3非对称低功耗移动设备的多核结构【 技术领域 】0001 本发明涉及一种移动设备的多核结构。【 背景技术 】0002 多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎。多核处理器可在特定的时钟周期内执行更多任务。多核架构能够使软件更出色地运行，但是目前的多核结构都是对称多核结构，对称多核结构是指多核结构中采用大量相同的通用处理器内核，其中任何处理器都能运行任何类型的线程，这种对

5、称多核结构相对以前的单核结构大幅提高了计算能力。0003 在个人电脑(PC)中,对称多核结构得到了广泛的应用，而且目前也有在手持设备快速发展的趋势。但是作为手持设备,用户对低功耗的的需求比PC用户对低功耗的需求大很多,PC用户更多的是追求性能,而手持设备更多是需要功耗和性能的平衡，甚至更多是追求低功耗，所以将PC中的对称多核结构直接套用在手持设备的SOC芯片中是不合适的。对称式多核结构不能很好的适应各种不同强度的运算负载和各种特殊应用。【 发明内容 】0004 本发明要解决的技术问题，在于提供一种非对称低功耗移动设备的多核结构，根据系统不同的任务负载和不同的特殊应用使用不同运算能力的CPU和不

6、同的专用处理器,并且把其它没有用到的CPU和专用处理器电源关闭，以使功耗和负载达到最佳的平衡。0005 本发明是这样实现的：一种非对称低功耗移动设备的多核结构，包括依次连接的配置信息存储单元、非对称多核处理器组以及电源开关组；所述非对称多核处理器组进一步包括功耗控制MCU、复数个运算能力不同的CPU、复数个任务负载监视器以及至少一个专用处理器，任一所述CPU均通过一所述任务负载监视器连接所述功耗控制MCU，每个所述专用处理器均通过所有的CPU连接至所述功耗控制MCU；所述电源开关组包括复数个电源开关，任一所述CPU和任一所述专用处理器均连接一电源开关。0006 进一步的，所述专用处理器包括视频

7、专用处理器、音频专用处理器、图形专用处理器的至少一种。0007 本发明具有如下优点：本发明的多核结构,通过任务负载监视器负责监控每个CPU当前的任务负载,并把负载值送往功耗控制MCU，功耗控制MCU根据负载档位判断给哪些CPU供电，使本发明可以根据系统不同的任务负载和不同的特殊应用使用不同运算能力的CPU和不同的专用处理器,并且把其它没有用到的CPU和专用处理器电源关闭，以使功耗和负载达到最佳的平衡。【 附图说明 】0008 下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。0009 图1为本发明多核结构的示意图。说 明 书CN 103150005 A2/3页4【 具体实施方式 】0010 请参阅

8、图1所示，本发明的非对称低功耗移动设备的多核结构，包括依次连接的配置信息存储单元1、非对称多核处理器组2以及电源开关组3；所述非对称多核处理器组2进一步包括功耗控制MCU21、复数个运算能力不同的CPU22、复数个任务负载监视器23以及至少一个专用处理器24，任一所述CPU22均通过一所述任务负载监视器23连接所述功耗控制MCU21，每个所述专用处理器24均通过所有的CPU22连接至所述功耗控制MCU21；所述电源开关组3包括复数个电源开关31，任一所述CPU22和任一所述专用处理器24均连接一电源开关31。0011 所述配置信息单元1：用于负责存储配置信息,包括每个等级CPU的任务负载值。0

9、012 所述功耗控制MCU21：用于负责接收配置信息和各个CPU22任务负载监视器的输出,根据负载档位判断给哪些CPU22供电。0013 所述CPU22：用于负责执行系统指令,同时每个CPU22都可以控制VPU241、GPU242、APU243的工作状态的开始和结束。0014 所述任务负载监视器23：用于负责监控每个等级CPU22当前的任务负载,并把负载值送往功耗控制MCU21。0015 所述专用处理器24：用于诸如用于视频video,音频audio,图形graghic等的专用处理单元，以降低所述CPU22的功耗。0016 所述电源开关组3：用于负责接收功耗控制MCU21的控制输出,对所有模块

10、的电源进行开关操作。0017 在同代技术中,越强的通用运算能力同时意味着更大的功耗，本发明是将CPU根据运算能力分为多个等级。在本实施例中，将CPU22等级根据运算能力分为3个等级，如图中所示的第一等级CPU221、第二等级CPU222以及第三等级CPU223。另外，专用处理器24可以包含任意多个的特殊应用处理器，如包括视频专用处理器（VPU，Video Process Unit）241、音频专用处理器（APU，audio Process Unit）242、图形专用处理器（GPU，Graghic Process Unit）243的至少一种。0018 本发明多核结构的电路工作流程：0019 步骤

11、101.在本发明多核结构的电路开始工作前,需要配置每个CPU的任务负载值；每个CPU的任务负载值由实验得到,常见的衡量单位为单位时间内执行机器指令的条数。每个CPU的任务负载值会在芯片生产的时候由生产芯片过程中的烧录设备直接烧写到配置信息存储单元中。0020 步骤102.配置完毕后,本发明多核结构的电路可以开始工作，电路启动后,全部CPU处于打开状态,专用处理器处于关闭状态。0021 步骤103.每个与当前CPU连接的任务负载监视器将对应的CPU负载值进行统计后输出到功耗控制MCU中。0022 步骤104.功耗控制MCU在汇总系统的任务负载后,根据配置的每个CPU的负载值决定打开和关闭哪个CP

12、U。0023 步骤105.在后面的每个时间周期,循环步骤13和步骤14的操作,功耗控制MCU会动态调整每个时间周期的CPU负载能力和实际系统负载值的动态平衡，达到功耗最优。说 明 书CN 103150005 A3/3页50024 步骤106.如果功耗控制MCU单元接收到当前CPU输出的专用电路工作请求,会控制电源开关组来打开专用处理器的电源，使专用处理器可以工作。0025 步骤107.当功耗控制MCU接收到CPU输出的专用电路关闭请求,会控制电源开关组来关闭专用处理器的电源。0026 其中，不同等级负载的判断和控制流程如下：0027 步骤201.功耗控制MCU在接收到各个CPU的实时负载(没有

13、工作的CPU,没有负载)值后，将所有负载值求和得到总体负载值。0028 步骤202.将总体负载值和每个CPU的负载能力进行比较,找到最接近的负载能力且大于当前总体负载值的CPU；然后打开该CPU的电源，并关闭其余CPU的电源。0029 步骤203.如果当前负载大于最强CPU的负载,则判断哪几个CPU的负载值之和最接近且大于当前负载值,然后打开对应的CPU的电源，并关闭其余CPU的电源。0030 步骤204.如果当前负载大于所有CPU负载之和,则打开所有CPU的电源。0031 步骤205.如果当前负载小于最小CPU的负载,则只打开最小CPU电源。0032 综上所述，本发明的多核结构,通过任务负载

14、监视器负责监控每个CPU当前的任务负载,并把负载值送往功耗控制MCU，功耗控制MCU根据负载档位判断给哪些CPU供电，使本发明可以根据系统不同的任务负载和不同的特殊应用使用不同运算能力的CPU和不同的专用处理器,并且把其它没有用到的CPU和专用处理器电源关闭，以使功耗和负载达到最佳的平衡。0033 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。说 明 书CN 103150005 A1/1页6图1说 明 书 附 图CN 103150005 A