[发明专利]一种低功耗处理器系统

说明书

本发明公开的一种低功耗处理器系统，一种低功耗处理器系统，包括基准时钟，基准时钟的一个输出端与移位计数器的输入端相连，用以驱动移位计数器运行，基准时钟的另一个输出端与控制模块的输入端连接，用以产生系统运行所需的时钟信号，移位计数器通过动态开关单元实现无流水处理器动态开关。本发明一种低功耗处理器系统，能够使得处理器的静态功耗降低，减少设备能量消耗。

技术领域

本发明属于低功耗处理器技术领域，具体涉及一种低功耗处理器系统。

背景技术

如今嵌入式技术被广泛的用于各个领域，比如工业控制、人们日常生活、军事国防、网络通讯等等，嵌入式技术在人们生活的各个方面都扮演着日益重要的角色。而嵌入式系统在人们日常生活中的应用越来越多的是电池供电或无电池系统，这种运用对电源有严格的限制，也导致了对处理器功耗有严格的限制，因此低功耗技术对于处理器的发展有着至关重要的意义。

目前数字电路设计中，常用的低功耗技术主要有：多阈值电压技术和电源门控技术等。多阈值电压技术采用的多阈值电压CMOS电路(MTCMOS)是指电路本身可以在多个阈值电压情况下工作，对于关键路径上的晶体管，可以利用高电压来满足性能的需求，对于非关键路径上的晶体管，就可以利用低阈值电压实现低功耗。电源门控技术是指通过在地线和电路中间或者电源线与电路中间插入一个开关控制电路工作状态的技术。上述两种技术被应用在不同的数字电路设计中，也应用在低功耗处理器设计中。但是这些技术并没有针对处理器的运行特点进行优化。

低功耗处理器的特点在于，在其设计过程中，为了实现更高的性能，都是按照尽量高的运行速度进行设计。而在实际的工作环境中，由于很多任务比较简单，并不需要很高的计算性能，因此处理器往往在很低的频率下运行。在这样的情况下，处理器计算逻辑很快就已经得到计算结果，但是只有等到下一个时钟周期的上升沿到来的时候，处理器才能将计算得到的结果保存起来。在这样的情况下，计算电路在得到计算结果后，处于闲置状态，此时由于漏电流引起的静态功耗，完全是没有任何作用的能量消耗。随着半导体工艺水平的提升，电路运算速度越来越快，静态功耗越来越大。在低频情况下电路完成计算后，处理器处在空闲状态的时间越来越长，静态功耗越大，浪费的能量也越来越多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低功耗处理器系统，能够使得处理器的静态功耗降低，减少设备能量消耗。

本发明所采用的第一种技术方案是：一种低功耗处理器系统，包括基准时钟，基准时钟的一个输出端与移位计数器的输入端相连，用以驱动移位计数器运行，基准时钟的另一个输出端与控制模块的输入端连接，用以产生系统运行所需的时钟信号，移位计数器的输出端包括第0位输出端、第1位输出端、第2位输出端、第3位输出端，第0位输出端连接控制模块的输入端，控制模块的输出端与或门电路的输入端连接，或门电路的输出端与无流水处理器连接，移位计数器通过或门电路控制无流水处理器常开，第1位输出端、第2位输出端、第3位输出端分别通过控制模块与动态开关单元连接，动态开关单元与无流水处理器连接，移位计数器通过动态开关单元实现无流水处理器动态开关；第1位输出端、第2位输出端、第3位输出端还通过控制模块直接与无流水处理器连接。

本发明的特点还在于，

动态开关单元包括反相器、门控供电单元，反相器的输入端与控制模块的输出端连接，反相器的输出端与门控供电单元连接，门控供电单元与无流水处理器连接。

无流水处理器内部逻辑电路包括第一执行相位、第二执行相位、第三执行相位、第四执行相位，第一执行相位的输出端与第二执行相位的输入端连接，第二执行相位的输出端与第三执行相位的输入端连接，第三执行相位的输出端与第一执行相位、第四执行相位的输入端连接，第四执行相位的输出端与第二执行相位的输入端连接。