[发明专利]空闲元件预测电路及抗系统颠簸逻辑

说明书

技术领域

本教示涉及当处理功能需要小于全处理能力时以减少的功率消耗有效地提供复杂处理逻辑的技术及处理器架构。

背景技术

许多装置利用具有用于根据程序指令实施数据处理功能的复杂逻辑布置的集成处理器，例如微处理器及数字信号处理器。这些处理器的许多应用(例如在具有电池电源的便携式装置中)保证对功率消耗的精细控制(通常)以延长电池电源的充电寿命。处理器的许多功能或应用不需要处理器装置的全处理能力，或仅在非常有限的时间内需要全处理能力。然而，如果连续地全供电，那么未使用的逻辑不必要地消耗功率。

传统上，互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑门已能够很好地将由空闲元件消耗的功率降到最低，因为所述空闲元件仅在电路有效地切换时消耗动态功率。然而，空闲元件的功率消耗也具有静态或泄漏分量。通常，动态分量的重要性远远超过静态分量。然而，在更新的深亚微米技术中，静态分量在总功率消耗中开始占有显著的量。为使功率高效，现代装置可能需要有效地限制所耗散静态功率的量。

为实现功率减少，对于像蜂窝式电话之类的供电电池嵌入式应用来说，已尝试将逻辑的未使用部分断电，从而去除泄漏功率损失。一些应用依靠软件控制来关闭未使用的逻辑组件。出于此目的，程序中的指令可在需要某些处理器元件时将其接通且在不需要时将其关闭。尽管此导致功率节省，但其对软件施加额外开销且需要编程器有效地控制各种处理器功能。

自动系统可用于在既定时间量后关闭未使用的组件。然而，会发生逻辑元件的基于时间的断电可能有问题的情况。唤醒或加电所述组件可导致额外的功率消耗。在某些情况下，给所述元件加电比仅使所述元件保持接通某一短时间周期消耗更多的功率。此外，需要时间将组件驱动到备用状态。在重启所述组件时所得到的延迟或延时可导致处理器停顿，此使性能降级。

因此，期望保证不反复地在所述组件仅被加电短的时间后便将其断电。反复断电及加电可称为“系统颠簸”。需要一种选择性地控制处理器的元件的功率的技术，以有效地减少功率消耗另外避免不合理的系统颠簸。

发明内容

在一个方面中，本发明的教示涉及一种减少可编程处理器的功率消耗的方法。所述方法涉及监视从对所述可编程处理器的功能单元中的一者的操作的最后调用以来的时间。也监视从所述单元的先前最后关闭以来的时间。当从所述最后调用以来的时间超出当前阈值时，所述方法关闭所述一个功能单元，以减少由所述一个功能单元消耗的功率。响应于对所述一个功能单元的操作的随后调用重新启动所述单元。所述方法也包括调整所述阈值。在重新启动所述一个功能单元时，如果从所述关闭以来的时间小于设定值，那么所述方法将所述当前阈值增大到新的较高阈值。

举例来说，所述设定值可等于用作阈值的当前间隔值。如果从关闭到下一调用的时间很短，例如，小于旧的阈值，那么阈值的增大帮助减少将来的系统颠簸。阈值也可响应于从所述先前最后调用以来的间隔增量地调整，通常作为时间阈值的减小。增量的减小帮助最优化功率保持。

本教示的其它方面涉及功率控制及/或使用功率控制与阈值调整的处理器。

功率控制可包括耦合到所述功能单元中的一者的电路，其用于选择性地启动及关闭所述一个功能单元。所述控制包括用于监视时间的装置。具体来说，监视从对所述一个功能单元的操作的先前最后调用以来以及从所述单元的先前最后关闭以来两者的时间。如果从对所述功能单元的操作的最后调用以来的时间超出阈值的当前值，那么控制装置关闭所述一个功能单元。如果对所述一个功能单元的调用发生在从先前最后关闭以来的小于设定值的时间内，那么控制装置也用于将阈值的值增大到超过其当前值。

本教示的处理器方面可包括用于根据指令处理数据的功能单元及耦合到所述单元中的一者的电路，所述电路用于选择性地启动及关闭所述一个功能单元。功率控制器在处理指令期间监视对所述一个功能单元的操作的调用且控制所述电路关闭所述单元。所述控制器在从调用的先前最后一次调用以来的等于可调整阈值的时间间隔的每一次消逝时关闭所述一个功能单元。所述控制器也在关闭后响应于对所述一个功能单元的操作的每一次新的调用而重新启动所述功能单元。也提供用于调整阈值的装置。