[发明专利]一种动态切换式低功耗处理器

说明书

本发明公开的一种动态切换式低功耗处理器，包括逻辑电路，逻辑电路为五级流水结构，每级流水结构之间连接有选择控制模块，选择控制模块用以切换流水路径，逻辑电路中连接有模式寄存器，模式寄存器的输出端分别与每个选择控制模块的输入端连接，模式寄存器用以控制选择控制模块，逻辑电路还连接有锁相环，锁相环的输出端分别与每个选择控制模块的输入端连接，锁相环用以向选择控制模块提供时钟。本发明一种动态切换式低功耗处理器，能够根据应用情景对处理器的不同需求，在高性能和低功耗两种模式之间进行切换。

技术领域

本发明属于低功耗处理器技术领域，具体涉及一种动态切换式低功耗处理器。

背景技术

随着微电子、信息、通信及网络技术的发展，物联网已在健康医疗、人工智能、网络管理、物流运输等领域逐步得到应用。在这些应用中，信息的采集及处理是物联网技术的基础和关键。物联网应用通常都会分为两个阶段：第一阶段为数据的监测采集阶段，该阶段对控制系统中处理器的性能要求不高，只需实现对数据监测采集，处理器的功耗也相对较低；第二阶段为数据处理和传输阶段，该阶段需要处理器有良好的性能进行数据处理，然后根据协议完成数据传输，在对处理器性能要求较高的同时，处理器的功耗也相对较高。由此可见，应用于物联网中的处理器需要在特定环境下进入特定的工作模式，不仅需要实现低功耗而且还要兼备高性能。为了保证设备的正常工作，我们必须寻求高性能和低功耗之间的平衡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态切换式低功耗处理器，能够根据应用情景对处理器的不同需求，在高性能和低功耗两种模式之间进行切换。

本发明所采用的技术方案是：一种动态切换式低功耗处理器，包括逻辑电路，逻辑电路为五级流水结构，每级流水结构之间连接有选择控制模块，选择控制模块用以切换流水路径，逻辑电路中连接有模式寄存器，模式寄存器的输出端分别与每个选择控制模块的输入端连接，模式寄存器用以控制选择控制模块，逻辑电路还连接有锁相环，锁相环的输出端分别与每个选择控制模块的输入端连接，锁相环用以向选择控制模块提供时钟。

本发明的特点还在于，

选择控制模块包括第一两输入与非门，第一两输入与非门的第一输入端与模式寄存器的输出端连接，第一两输入与非门的第二输入端与上一级流水线结构的输出端连接，第一两输入与非门的输出端与第二两输入与非门的第一输入端连接，第二两输入与非门的第二输入端与流水线寄存器连接，第二两输入与非门的输出端与下一级流水线结构的输入端连接。

流水线寄存器的时钟端通过信号改变单元分别与模式寄存器的输出端、锁相环的输出端连接，信号改变单元用以控制流水线寄存器的时钟，流水线寄存器的数据输出反向端与第二两输入与非门的第二输入端连接。

信号改变单元包括两输入与门，两输入与门的第一输入端通过反相器与模式寄存器的输出端连接，反相器的输入端与模式寄存器的输出端连接，两输入与门的第二输入端与锁相环的输出端连接，两输入与门的输出端与流水线寄存器的时钟端连接。

五级流水结构包括取指模块、译码模块、执行模块、访存模块、写回模块，取指模块的输出端通过选择控制模块与译码模块的输入端连接，译码模块的输出端通过选择控制模块与执行模块的输入端连接，执行模块的输出端通过选择控制模块与访存模块的输入端连接，执行模块的输出端直接与访存模块的输入端连接，执行模块的输出端直接与写回模块的输入端连接，访存模块的输出端通过选择控制模块与写回模块的输入端连接。

取指模块包括程序计数器产生单元和指令计数器，译码模块包括指令译码单元和指令发射单元，执行模块包括整型单元、访存单元、写存储单元和结果选择单元，访存模块包括数据存储器和模式寄存器，写回模块包括读存储单元，执行模块的输出端与程序计数器产生单元的输入端连接，整型单元的输出端与程序计数器产生单元的输入端连接，写回模块的输出端与指令发射单元的输入端连接。

锁相环的输出端分别与取指模块的输入端、译码模块的输入端、访存模块的输入端连接。