[发明专利]一种表征微控制器内核工作负载情况的方法

说明书

技术领域

本发明属于嵌入式系统技术领域，尤其涉及一种表征微控制器内核工作负载情况的方法。

背景技术

一个基于ARM内核典型的动态指令的使用率中，数据移动的动态使用率为43％，控制流为23％，其他的一些如，算术操作，比较，逻辑操作之类的指令占到动态使用率的34％，算术逻辑单元(ALU)是计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件(ALU)。可见，在ARM内核中，ALU指令的动态使用率只占数据移动和控制流指令总和的一半。因为ALU指令的操作会涉及到大量逻辑门的工作，所以动态功耗会远远大于数据移动和控制流指令所消耗的动态功耗，对于基于ARM内核的芯片来说，只有在34％的事件里，即1/3的时间内，其动态功耗才能达到峰值，内核工作负载变大，在其它2/3时间内，ARM ALU都处在低工作负载下，即ARM内核工作负载不高。

为了检测微控制器的工作负载，即可以检测微控制器内核ALU模块的温度，因为ALU工作会涉及到大量晶体管工作，晶体管频繁翻转就会提高硅片的温度，所以用温度检测器来检测ALU是否繁忙是一种常规的物理方法。如图一所示，对于一个多内核系统，一个内核对应一个ALU和一个检测其温度的温度检测器，在ALU处于繁忙状态时有大量电流通过，温度升高。温度检测器用来检测ALU的具体温度，其两种判断方法如下：一种是给定一个绝对温度，高于绝对温度代表ALU工作负载大，反之则表征ALU工作负载小。如图一，若温度检测器1检测到的温度达到给定的绝对温度，说明ALU1处于繁忙状态，微控制器内核1处于高工作负载状态下，反之，若温度检测器检测到的温度未达到此绝对温度，说明ALU处于非繁忙状态，微控制器内核1处于非高工作负载状态下。另一种使用温度变化率K进行判定的，K为控制器在一定时间内(ΔT)温度的变化(Δtemp)率，即K等于Δtemp/ΔT。K值越大，即在短时间内温度升高越快，说明ALU越繁忙；反之说明ALU处于非繁忙状态。图2是ALU工作时的温度和时间关系示意图。如图2所示，如果K1＞K2，则说明在K1所处的时间内ALU比在K2所处的时间内要繁忙。然而这两种方法的检测结果并不尽如人意。就第一种方法而言，如果芯片所处环境温度很高，已经接近预定的绝对温度，就算温度检测器检测到预定的绝对温度，也不说明微控制器内核处于高工作负载状态。而对于第二种方法，假设斜率K1等于K2，温度检测器在K2检测到的温度达到预设的绝对温度，而在K1时检测到的温度并没有达到预设的绝对温度。由于K1等于K2，此种情况会误认为在K1时间处已经达到绝对温度，这样就会在判断ALU是否处于高工作负载状态时出现偏差。同时此物理方法结构增加了温度检测器模块，增大了芯片面积。

发明内容

本发明克服了现有技术中需要采用物理方案表征微控制器内核工作负载，且增大芯片面积等缺陷，提出了一种表征微控制器内核工作负载情况的方法。

本发明提出了一种表征微控制器内核工作负载情况的方法，包括：

步骤一：在所述微控制器中设置一个标志位，所述标志位用于表征所述微控制器内核工作负载状态；

步骤二：根据程序段对于所述微控制器内核的访问量在程序段中设置标志位数据；

步骤三：所述微控制器内核运行在执行所述程序段时，根据所述程序段的标志位数据改变所述标志位，以标识所述微控制器内核工作负载为低负载状态或高负载状态；

步骤四：在所述微控制器执行完所述程序段之后恢复所述标志位。

其中，所述标志位与所述微控制器内核的输出管脚连接，通过所述输出管脚输出高电平信号或低电平信号以表示所述标志位。

本发明用纯粹的软件方法来表征微控制器内核工作负载状态，不涉及任何物理方案，有效减小了芯片面积，且明确何时标志位应该被置起及何时应该被清零，解决了物理方法不易控制的问题。

附图说明

图1表示用温度传感器判断算术逻辑单元是否处于高工作负载状态的结构示意图。

图2表示算术逻辑单元工作的温度和时间关系示意图。

图3表示表征微控制器内核工作负载情况的方法的流程图。

图4表示一实施例中以软件方式表征微控制器内核工作负载情况的示意图。

图5表示图4相应的微控制器工作负载状态标志位信号波形图。

具体实施方式