soc设计中的功耗管理器

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1、SoC设计屮的功耗管理问题上网时间:2012年09月13U当今的系统设计人员受益T•芯片系统(SoC)没汁人员在芯片级迦逆狸上的巨大投入。但足对于实际能耗非常小的系统，系统没计凹队必须嬰知道，丈呩足怎样进行SoC功耗管理的。他们必须对整个系统进行功耗规划。他们必须针对最终用户体验到的系统使用投式建立精确的根型。这些都不足简弟的任务，把所符这鸣方法合在-•起也还不够、系统设计人员必须耍理解片内功耗管理过程以及系统典它部分之间的和互作用.或者，他们会发现，尽可能降低功粍会导•致效率降低，甚至足严里的故际，这些难题并不会随吋间变化而逐

2、渐变得简单。芯片设计人员在提商能效方面尝试了很多方法.提出了听起來非常激进的想法。在今年的设计&动化大会的-次小组讨论中，TI专家CliveBittlestone说："釘很多种方法，我们正在尝试全部使用它们。芯片设汁人员要尽可能降低功耗而忽略了回报，可能导致加审系统设il•人员的T作。而对于节能，系统设汁是一个新的前沿领域。Bittlestone求认：“在品体管级，我们已经达到了饱和。下-•鉍关键的问题是在系统级。”SoC设计人员所做的工作正如Bittlestone所迚议的.SoC功粍管理技术所采川的方法一直在不断增加。这包括一

3、些很泮通的方法.对管芯之外的任何东西都足透叫的。但足，也有葙嬰系统其它部分主动参与的方法，有些对外部电路还会产生里踅影响。宵儿种门级功耗管理方法，应用在IC设计流程中，对于系统设汁人员而亩足透明的。例如，对于基于单元设计的设计工M——至少一个FPGA品牌.可以在其有较人池漏的萵速单元和低池湘电流慢速单元之闾自动进行选择。综合工具可以分析逻辑，插入时钟逻辑门，关断任何寄存器的时钟，使得在共工作周期中肴不到明显的数裾变化，这类方法能够显袭降低功耗，不播婪米g

4、系统K它部分的饪何输入.对性能也不会有任何影响。其它方法则苽要米&系统管理

5、硬件或者软件的大呈招助。一个例子是动态电压频率调整(DVFS)。在DVFS屮，软件估算系统在某一•模式下，模块所滿要的最佳性能。然后.软件指导模块——通常是CPU或柝加速器，以足够的时钟频率运行,满足系统要求，而电伍则刚好满足该频率耍求。同一垛玴史严格的方法足模块级电源选通。在这个例子中，软件确定门前还不离耍模块，切断模块的电源。很敁然.这些方法耑要系统软件知道某-•根式下系统的资源耑求.例如阁1所示。这些知识要求两类很难获拟的信息：实际最终川户将在系统中采的使ffl模式，毎一模式中的系统资源和性能要求。例如，用户的智能电话要求

6、蜂K射频和GPS接收器同时工作吗？如果是，那么，GPS能够进入低功耗近似跟踪模式，或A，它盂坻进行恰当的实吋纠正吗?确定模块在-•定吋间内离要以多快的速度运行——即使它可能会被关断，这并不是一个简单的任务。TransportInterfaceDisplayCPUCPUInterfaceMassStorageInterfaceMediaProcessorSystemI/OL2CacheInterruptControllerDMAControllerDRAMandFLASHInterfaceGraphicsProcessorCryp

7、toProcessorSystem-COntrOlMCUVideoReceive,Play,andRecordModeTransportInterfaceDisplayCPUCPUInterfaceMassStorageInterfaceSystemL2CacheI/OMediaProcessorInterruptControllerDMAControllerDRAMandFLASHInterfaceGraphicsProcessorCryptoProcessorSystem-ControlMCUDVRPlaybackModeT

8、ransportInterfaceCPUCPUDisplayInterfaceMassStorageinterfaceMediaProcessorL2CacheSystemI/OInterruptDMADRAMandControllerControllerIFLASHInterfaceGraphicsCryptoSystem-ProcessorProcessorControlIMCU

9、IdleModeLegend:[TurboStandardLowPowerShutdown图1.视频/播放/录像模式（顶部）、DVR回放模式（中间

10、），以及空闲模式（底部）所需要的系统资源。除了上而的信息，系统设计人负必须理解SoC各种功耗模式的延时和歼销成本。相对而言，这叫能蒞要很长的吋间來改变CPU的吋钟频率，使其能够保持状态，关断，然后甩新恢乜。系统中的其他器件能够承受这些延时吗？当系统交闲时，CPU