[发明专利]减少电能损耗的系统和方法

说明书

本发明涉及计算机处理系统和方法领域。尤其是本发明涉及在一个基于高级RISC机器(ARM)的系统中改善即减少电能损耗的系统和方法。处理这个问题的方法之一是在THUMB状态下进行操作时关闭某些功能部件。

发明背景

计算机系统和电路已经为现代社会的进步做出了重大贡献，而且运用在许多应用中并产生有利的结果。计算机系统一般包含一个根据一套指令进行操作的处理器。众多的电子技术诸如数字计算机、计算器、音频设备、视频设备、以及电话系统等都包含处理器，并在大部分的商业、科学、教育和娱乐领域内有助于提高生产率并减少分析和传输数据、观念、趋势时的花费。经常地，为提供这些结果而设计的处理器是依据精简指令集计算机体系(RISC)进行操作的高级RISC机器(ARM)。然而ARM机器通常会使用损耗大量电能的协处理器，甚至它们不支持当前的ARM操作。

通常情况下ARM处理器通过一个非常强大的指令集而表现出相对高的性能并提供显著的灵活性。根据紧凑、效能成本合算的装置，典型ARM处理器的相对简明性便于高指令吞吐量和有效的时间中断响应。利用流水线技术使处理和存储系统的多个元件能同时进行操作。例如，当一个指令被执行时，后续指令进行译码，并从内存中读取第3条指令。

通常情况下，一个ARM处理器使用两个状态或指令集。一个状态或指令集包含一个32位的ARM集，而另一个状态或指令集包含一个16位的THUMB集。THUMB指令集在与ARM指令集相同的32位寄存器上进行操作，并在保持大部分ARM集性能优势的同时达到大约ARM集的两倍密度。然而，有些实例要求具有更多的功能性和更高的性能。在这些情形中系统通常包含一个协处理器。

在ARM状态下ARM协处理器提供附加的处理能力。在主ARM处理器执行其它功能的时候，使协处理器执行特殊的指令通常是有利的。例如，协处理器通常执行诸如浮点数操作、图形变换、图像压缩等功能。然而在一般的具有协处理器的ARM系统中，即使协处理器没有用来处理指令或信息，某些协处理器的特征也被连续不断地保持。

即使协处理器没有对基本的系统操作起作用，通常协处理器也会损耗数量可观的系统电能。特别是由于协处理器不能被用来执行16位的事务处理，它就不能在16位THUMB事务处理期间对基本的系统操作做出贡献。THUMB指令集比ARM指令集小，而且在THUMB状态下进行操作时ARM系统中的协处理器没有作用。甚至当协处理器没有处理指令或信息时，协处理器通常也会继续损耗电能。例如，协处理器的时钟会继续运行，协处理器寄存器会继续损耗电能的状态转换。

减少那些不会对ARM系统的功能起什么作用的元件的电能损耗会带来很多的好处。例如，电能的可用性在利用ARM系统来提供处理能力的无线通信系统中通常是很关键的。无线通信系统通常依赖于电池作为电源供给，减少电能损耗会使电池具有较长寿命。减少电能损耗也会使电池尺寸随之减小，从而允许生产出更小的无线通信设备。小型的无线通信设备通常会提供更为实际的应用。

我们需要一种用于减少ARM系统中协处理器电能损耗的系统和方法。该系统和方法应不影响ARM系统的操作功能。在THUMB状态操作期间内应减少协处理器寄存器的转换。且该系统和方法还必须有助于减少电能供应需求。

发明概述

本发明的系统和方法减少ARM系统中协处理器的电能损耗。该系统和方法不会影响ARM系统的操作性能。本发明在THUMB状态操作期间内减少协处理器寄存器的转换，且本发明还有助于减少电能供应需求。

在本发明的一个实施例中，ARM协处理器能耗降低系统和方法会检测何时ARM系统从事那些不利用ARM协处理器的活动，并关闭ARM协处理器时钟。依据本发明的ARM协处理器能耗降低系统和方法会追踪ARM核心是否从事ARM状态或THUMB状态操作。例如，ARM协处理器能耗降低系统和方法对指示ARM核心是否在ARM状态或THUMB状态下执行的THUMB位(TBIT)信号进行分析。如果ARM核心处于THUMB状态操作，依据本发明的ARM协处理器能耗降低系统和方法就会指示关闭协处理器时钟。如果ARM核心处于ARM状态操作，依据本发明的ARM协处理器能耗降低系统和方法就会指示打开协处理器时钟。

附图简要说明

图1是与本发明的ARM协处理器能耗降低系统和方法的一个实施例相关的一个协处理器时钟停止波形图表实例。

图2是与本发明的ARM协处理器能耗降低系统和方法的一个实施例相关的一个协处理器时钟开始波形图表实例。

图3是本发明的一个实施例-ARM协处理器能耗降低系统的原理图。