基帶芯片中CPU的低功耗設(shè)計(jì).pdf

1、目前市場上各種便攜式電子產(chǎn)品越來越普及，其中智能手機(jī)尤為突出，隨著智能手機(jī)功能的不斷豐富，它的耗電量也不斷攀升。但是目前智能手機(jī)等電子設(shè)備依然是依靠電池供電的。為了提升消費(fèi)者的使用體驗(yàn)，在電池供電量一定的情況下，必須尋求延長電池供電時(shí)間的辦法，所以如何降低智能手機(jī)等電子產(chǎn)品的功耗成為了目前業(yè)界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。智能手機(jī)中最重要的芯片是基帶芯片，用來負(fù)責(zé)手機(jī)的通信。目前主流的基帶芯片可以支持2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)制式，并且集成了上千萬的門?；?/p>

2、帶芯片的CPU是系統(tǒng)的運(yùn)算核心和控制中心，用來處理指令和數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)中最活躍的部分，隨著基帶芯片支持的功能越來越豐富，CPU的數(shù)據(jù)處理任務(wù)也越來越繁重，CPU消耗的能量也越來越高。所以降低基帶芯片的CPU的功耗對降低整個(gè)芯片的功耗是非常重要的，對促進(jìn)智能手機(jī)的發(fā)展也具有非常重要的意義。本文基于這一背景，對基帶芯片中的CPU進(jìn)行了低功耗設(shè)計(jì)。
　　本文的主要的工作是對一款基于ARM核的手機(jī)基帶芯片CPU進(jìn)行了低功耗設(shè)計(jì)，包含兩個(gè)單元

3、模塊：CPU負(fù)載監(jiān)測單元和電壓調(diào)節(jié)控制單元。設(shè)計(jì)過程中主要使用了動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)技術(shù)。設(shè)計(jì)的主要思想是當(dāng)CPU的處理任務(wù)不繁重的時(shí)候，可以通過動態(tài)調(diào)節(jié)其電壓和時(shí)鐘頻率來節(jié)省功耗。
　　CPU負(fù)載監(jiān)測單元主要用來測量CPU的負(fù)載，該單元通過計(jì)算每個(gè)監(jiān)測周期內(nèi)的CPU活躍周期數(shù)所占的比例來判斷CPU的負(fù)荷情況，并根據(jù)負(fù)荷情況將CPU的性能級別請求信號發(fā)送給電壓調(diào)節(jié)控制單元。該單元包括四個(gè)子模塊：狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)計(jì)算、閾值比較和性能請求。

4、
　　電壓調(diào)節(jié)控制單元主要用來對CPU所在的VDD_CORE電壓域進(jìn)行動態(tài)電壓和頻率調(diào)節(jié)。該單元對CPU等子模塊的性能請求信號進(jìn)行處理，最終向電壓管理單元PMU輸出一個(gè)電壓選擇信號，使其為這些子模塊產(chǎn)生需要的電壓。同時(shí)該單元還向時(shí)鐘產(chǎn)生單元CGU請求各子模塊所需的時(shí)鐘頻率，由 CGU產(chǎn)生其所需的頻率。該單元保證了各個(gè)子模塊的電壓和頻率請求變化之后，電路可以正確地做出響應(yīng)，為各模塊提供所需的電壓和時(shí)鐘頻率。
　　本文對上述兩個(gè)