[发明专利]一种基于RISC-V的动态功耗管理方法

说明书

本发明提供一种基于RISC‑V的动态功耗管理方法，属于嵌入式功耗管理技术领域，本发明利用RISC‑V指令集架构指令集可扩展特性，设计扩展协处理器及专用指令集对功耗控制寄存器组进行置位，使得功耗模式切换的指令消耗周期最小化，通过实时读取由RISC‑V扩展指令模块写入的控制寄存器组，配置系统不同功耗模式的阈值及其他控制信号，控制多模式切换，使系统快速完成不同功耗模式的转换，可提升公司嵌入式应用功耗管理性能，同时作为开源RISC‑V内核的应用，为公司产品在自主可控、高效灵活方向助力。

技术领域

本发明涉及嵌入式功耗管理技术，尤其涉及一种基于RISC-V的动态功耗管理方法。

背景技术

动态功耗管理技术通过各种技术和方法，动态调整系统部件功耗状态，重新配置系统资源，对电子系统中能量消耗进行管理和控制。对于神经网络等需并行处理大量乘加运算的应用而言，持续的高速计算还会带来温度波动与骤升，对电子设备的稳定和计算精度造成影响。系统在不同功耗模式的转换时会造成切换时间延迟以及额外的能量消耗，模式间切换时标准指令的执行会有一定的时间延迟，若能在指令层级加速对系统功耗控制寄存器组的配置速率，将使系统快速完成不同功耗模式的转换，使得切换效率更高，控制更加灵活可靠。

可扩展性是RISC-V架构的新特性之一，在RISC-V的通用架构基础上实现专用领域加速处理，相对于ARM或X86架构，RISC-V指令集架构具有模块化、精简化、规整化等优势，在保证嵌入式系统的稳定运行前提下，可扩展指令集及自定义协处理器配合处理器内核，可以获得比普通同构架构更高的性能，而消耗更少的功耗。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提出了一种基于RISC-V的动态功耗管理方法，相比传统的功耗策略，切换效率更高，控制更加灵活可靠，且能根据系统负载需要，自主定制功耗管理策略的执行方式，提高系统功耗控制的自主可控性与安全性。

本发明的技术方案是：

一种基于RISC-V的动态功耗管理方法，

利用RISC-V指令集架构指令集可扩展特性，设计扩展协处理器及专用指令集对功耗控制寄存器组进行置位，使得功耗模式切换的指令消耗周期最小化，通过实时读取由RISC-V扩展指令模块写入的控制寄存器组，配置系统不同功耗模式的阈值及其他控制信号，控制多模式切换，使系统快速完成不同功耗模式的转换。

包括以下步骤：

1)在处理器内核级定义RISC-V扩展协处理器，用于根据系统输入高效计算系统功耗参数；

2)基于扩展协处理器，定义RISC-V扩展指令集指令，用于向上层提供扩展协处理的操作接口；

3)设置功耗状态寄存器组，作为扩展协处理器的输入参考；设置功耗配置寄存器组，作为扩展协处理器的输出目的寄存器；

4)内核执行单元检测到当前指令为RISC-V扩展指令集，将当前指令及所需功耗状态参数送入所述扩展协处理器；

5)根据上层功耗管理策略，扩展协处理器对当前指令译码，实时读取所述功耗状态，进行功耗配置参数计算；

6)功耗配置参数实时写入所述功耗配置寄存器组，完成当前扩展指令集执行；

7)系统中的功耗调节执行部件根据功耗配置参数，实时改变系统功耗状态，完成系统动态功耗调整。

进一步的，

所述RISC-V扩展协处理器，根据特定的功耗管理策略以硬件形式实现，具有与RISC-V处理器内核通信、功耗状态寄存器读取、功耗配置计算结果反馈、读写存储单元等功能；