基带芯片中cpu的低功耗设计

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1、園誦図谓ｓｌｍ誦圍巧聲权觀蛛ｇｓｚｌ硕±学位论文＇目．＊圓基带孩片中ＣＰＵ的低功耗设计＾１作者姓名奎赶＾１＿学校导师姓名、职碌李她妮副教授企业导师姓名Ｖ胁陈魏塗髙工申请学位类别工程硕壬Ｓ学校代码１０７０１学号１３１１１２２９０３分类号ＴＮ４密级公开西安电子科技大学硕±学位论文基带芯片中ＣＰＵ的低功耗设计作者姓名：李丹领域：软件工程学位类别：工程硕±学校导师姓名；李麵妮副教授、职称企业导师

2、姓名、职称；魏壁高：！：学院：微电子学院提交日期：２０１６年３月LowPowerDesignforCPUofBasebandChipAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByLiDanSupervisor:LiYaniAssociateProfessorWeiKunSeniorEngineerMarch2016西

3、安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢中所罗列的内容レッ外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处一，本人承担切法律责任。本人签名：轉：兴！Ｕ＇化＿

4、日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即；研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文，；学校可公布论文的全部或部分内容允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论、。文发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿：铜导师签名：本人签名＿心。：作１仪：从化１

5、£日期日期、１：摘要摘要目前市场上各种便携式电子产品越来越普及，其中智能手机尤为突出，随着智能手机功能的不断丰富，它的耗电量也不断攀升。但是目前智能手机等电子设备依然是依靠电池供电的。为了提升消费者的使用体验，在电池供电量一定的情况下，必须寻求延长电池供电时间的办法，所以如何降低智能手机等电子产品的功耗成为了目前业界的一个研究热点。智能手机中最重要的芯片是基带芯片，用来负责手机的通信。目前主流的基带芯片可以支持2G、3G和4G网络制式，并且集成了上千万的门。基带芯片的CPU是系统的运算核心和控制中

6、心，用来处理指令和数据，是系统中最活跃的部分，随着基带芯片支持的功能越来越丰富，CPU的数据处理任务也越来越繁重，CPU消耗的能量也越来越高。所以降低基带芯片的CPU的功耗对降低整个芯片的功耗是非常重要的，对促进智能手机的发展也具有非常重要的意义。本文基于这一背景，对基带芯片中的CPU进行了低功耗设计。本文的主要的工作是对一款基于ARM核的手机基带芯片CPU进行了低功耗设计，包含两个单元模块：CPU负载监测单元和电压调节控制单元。设计过程中主要使用了动态电压频率调节技术。设计的主要思想是当CPU的处理任务不繁

7、重的时候，可以通过动态调节其电压和时钟频率来节省功耗。CPU负载监测单元主要用来测量CPU的负载，该单元通过计算每个监测周期内的CPU活跃周期数所占的比例来判断CPU的负荷情况，并根据负荷情况将CPU的性能级别请求信号发送给电压调节控制单元。该单元包括四个子模块：状态监测、状态计算、阈值比较和性能请求。电压调节控制单元主要用来对CPU所在的VDD_CORE电压域进行动态电压和频率调节。该单元对CPU等子模块的性能请求信号进行处理，最终向电压管理单元PMU输出一个电压选择信号，使其为这些子模块产生需要的电压。同

8、时该单元还向时钟产生单元CGU请求各子模块所需的时钟频率，由CGU产生其所需的频率。该单元保证了各个子模块的电压和频率请求变化之后，电路可以正确地做出响应，为各模块提供所需的电压和时钟频率。本文对上述两个单元分别进行了仿真验证，仿真结果证明了这两个单元功能的正确性。该基带芯片流片后的测试数据表明，芯片的功耗降低了近60%。测试结果说明这两个单元实现了对基带芯片CPU的动态电压频率调节，有效地降低了C