用于基于消息的細(xì)粒度片上系統(tǒng)功率門控的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】提供了用于基于消息的片上系統(tǒng)(SoC)功率門控的系統(tǒng)實(shí)施方式和方法實(shí)施方式。實(shí)施方式使得能夠進(jìn)行細(xì)粒度SoC功率門控而不造成大量延遲，并且實(shí)質(zhì)性地最大程度降低SoC功率。在實(shí)施方式中，一種用于基于消息的功率門控的第一SoC資源中的方法包括：在第一SoC資源處接收來自第二SoC資源的喚醒通知消息(WNM)，其中，WNM包括來自第二SoC資源的結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)第一SoC資源的時間；第一SoC資源根據(jù)來自第二SoC資源的結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)第一SoC資源的時間來確定喚醒時間；設(shè)置喚醒時間定時器在所述喚醒時間處到期；以及當(dāng)喚醒時間定時器到期且第一SoC資源休眠時，喚醒第一SoC資源。
【專利說明】用于基于消息的細(xì)粒度片上系統(tǒng)功率口控的系統(tǒng)和方法
[0001] 本申請要求于2014年3月11日提交的題為"Systems and Methods for Messaging-based Fine Granularity System-on-a-Chip Power Gating(用于基于消息的 細(xì)粒度片上系統(tǒng)功率口控的系統(tǒng)和方法r的美國非臨時申請第14/204,555號的權(quán)益，該美 國非臨時申請通過引用并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及用于管理片上系統(tǒng)（system on a chip,SoC)功率口控的系統(tǒng)和方法， W及在特定實(shí)施方式中設(shè)及基于消息的細(xì)粒度SoC功率口控。
【背景技術(shù)】
[0003] 片上系統(tǒng)（system on a chip,SoC)是一種將計(jì)算機(jī)或其他電子系統(tǒng)的多個關(guān)鍵 部件集合成單個忍片的集成電路（integrated circuit, 1C) eSoC可W在單個忍片基板上包 含數(shù)字信號、模擬信號、混合信號和/或射頻功能。降低片上系統(tǒng)（system on a chip,SoC) 的總體功耗是低功率設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。存在有用于實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的各種技術(shù)，例如，對SoC的 完整分區(qū)進(jìn)行口控。功率口控的一個主要問題在于決定何時能夠在不損害系統(tǒng)的操作性能 的情況下對SoC的各個分區(qū)進(jìn)行功率口控。對于必須滿足明確延遲限制的實(shí)時系統(tǒng)而言，運(yùn) 點(diǎn)尤為重要。SoC架構(gòu)一般包括使用通過片上網(wǎng)絡(luò)(Network-on-a-化ip，NoC)或高級擴(kuò)展接 口（Advanced Extensible Inte;rface,AXI)互連網(wǎng)絡(luò)的消息來互相通信的一組計(jì)算/存儲 資源。運(yùn)些資源之間的通信包括具有操作指令和/或數(shù)據(jù)的消息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)實(shí)施方式，一種用于基于消息的功率口控的第一片上系統(tǒng)（system on a chip, SoC)資源中的方法包括：在第一 SoC資源處接收來自第二SoC資源的喚醒通知消息 (wakeup notification message，WNM)，其中，WNM包括來自第二SoC資源的結(jié)果消息預(yù)期到 達(dá)第一 SoC資源的時間；第一 SoC資源根據(jù)來自第二SoC資源的結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)第一 SoC資 源的時間來確定喚醒時間；設(shè)置喚醒時間定時器在所述喚醒時間處到期；W及當(dāng)喚醒時間 定時器到期且第一SoC資源休眠時，喚醒第一SoC資源，其中，喚醒第一SoC資源包括喚醒第 一 SoC資源中的至少一個子資源。
[0005] 根據(jù)實(shí)施方式，一種片上系統(tǒng)（system on a chip, SoC)資源包括：與互連網(wǎng)絡(luò)連 接的輸入/輸出（input/output，1/0)接口，該1/0接口被配置成經(jīng)由互連網(wǎng)絡(luò)接收來自第二 SoC資源的喚醒通知消息（wake叫notification message，WNM)，其中，WNM包括來自第二 SoC資源的結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述SoC資源的時間；W及禪接至1/0接口的功率管理控制器， 該功率管理控制器被配置成:根據(jù)來自第二SoC資源的結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述SoC資源的時 間來確定喚醒時間；設(shè)置喚醒時間定時器在所述喚醒時間處到期；W及當(dāng)喚醒時間定時器 到期且所述SoC資源休眠時，喚醒所述SoC資源。
[0006] 根據(jù)實(shí)施方式，一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括：多個片上系統(tǒng)（system on a chip,SoC) 資源，所述多個SoC資源被配置為基于消息來互相通信；W及網(wǎng)絡(luò)總線，該網(wǎng)絡(luò)總線與多個 SoC資源中的每個SoC資源連接，其中，SoC資源中的每個SoC資源包括:輸入/輸出（input/ output,I/O)接口，該I/O接口與網(wǎng)絡(luò)總線連接;至少一個資源處理子部件或資源存儲子部 件，所述至少一個資源處理子部件或資源存儲子部件與I/O接口連接;功率管理控制器，該 功率管理控制器與I/O接口連接;至少一個電源開關(guān)，所述至少一個電源開關(guān)與功率管理控 制器連接、與電源連接并且與連接至I/O接口的所述至少一個資源處理子部件或資源存儲 子部件連接；W及喚醒時間定時器，該喚醒時間定時器與功率管理控制器連接，其中，I/O接 口被配置成接收來自SoC資源中的另一SoC資源的喚醒通知消息（wakeup notification message，WNM)，其中，WNM包括來自SoC資源中的所述另一SoC資源的結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述 SoC資源的時間，W及其中，功率管理控制器被配置成:根據(jù)來自SoC資源中的所述另一SoC 資源的結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述SoC資源的時間來確定喚醒時間；設(shè)置喚醒時間定時器在所 述喚醒時間處到期；W及當(dāng)喚醒時間定時器到期且資源處理子部件或資源存儲子部件中的 至少一個資源處理子部件或資源存儲子部件休眠時，喚醒所述至少一個資源處理子部件或 資源存儲子部件。
【附圖說明】
[0007] 為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參考下文結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，在附圖 中：
[0008] 圖1示出了實(shí)施方式的用于基于消息的細(xì)粒度SoC功率口控的SoC架構(gòu)；
[0009] 圖2示出了實(shí)施方式的基于消息的功率口控方法的概要時序圖；
[0010] 圖3示出了實(shí)施方式的具有功率管理控制器的SoC資源；W及
[0011] 圖4示出了對用于基于消息的SoC功率口控的示例方法進(jìn)行說明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下文將詳細(xì)論述當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施方式的實(shí)施和使用。然而，應(yīng)了解，本發(fā)明提供可在 各種具體上下文中體現(xiàn)的許多適用的發(fā)明構(gòu)思。所論述的【具體實(shí)施方式】僅僅說明用于實(shí)施 和使用本發(fā)明的具體方式，而不限制本發(fā)明的范圍。
[0013] 本文公開了用于低功率控制器的系統(tǒng)、方法和裝置，低功率控制器優(yōu)化SoC中的計(jì) 算/存儲資源可被功率口控的時間段，進(jìn)而降低總體SoC功耗。在實(shí)施方式中，基于數(shù)據(jù)流消 息的系統(tǒng)中出現(xiàn)的所有類型的計(jì)算/存儲資源都可共用所述系統(tǒng)、方法和裝置。所公開的系 統(tǒng)、方法和裝置的一個優(yōu)點(diǎn)在于對功率口控進(jìn)行實(shí)時細(xì)粒度控制，W確保最大資源功率口 控時間，并使得在任何給定時間點(diǎn)處SoC的功耗最低，而不會給實(shí)時應(yīng)用的處理增加額外延 遲。
[0014] 在實(shí)施方式中，細(xì)粒度功率口控方案的一個目標(biāo)在于協(xié)調(diào)功率口控的使用與操 作/存儲資源需要被喚醒W執(zhí)行操作的時間。在實(shí)施方式中，系統(tǒng)架構(gòu)是處理來自消息的數(shù) 據(jù)并向其他資源(數(shù)據(jù)流)發(fā)送新消息的獨(dú)立資源的集合。系統(tǒng)資源的示例包括中央處理單 元山6]1付日1 processing unit,CPU)、數(shù)字信號處理器（digital si即al p;rocesso;r，DSP)、 硬件加速器集群化ardware accelerator cluster，HAC)W及存儲子系統(tǒng)。在實(shí)施方式中， 為了進(jìn)行協(xié)調(diào)，針對每個資源限定了操作時段和空閑時段。在實(shí)施方式中，資源的操作時段 被限定為資源非空閑時的任何時間。在實(shí)施方式中，空閑時段是取決于資源類型來限定的， 其中，某些類型的資源(例如，CPU和DSP)的空閑時段被限定為無程序線程運(yùn)行且無程序線 程被調(diào)度運(yùn)行（所述運(yùn)行可由駐留實(shí)時操作系統(tǒng)（Real-time Operating System,RTOS)控 審IJ)的時間，其他類型的其他資源(例如，HAC)的空閑時段被限定為沒有操作正在執(zhí)行的時 間。在其他實(shí)施方式中，可W存在其他資源類型，W及在不同的實(shí)施方式中對空閑時段的限 定可W不同。
[0015] 本公開內(nèi)容的實(shí)施方式能使細(xì)粒度功率口控處理算法對消息傳遞系統(tǒng)中的所有 類型的資源通用，其中所述細(xì)粒度功率口控處理算法能夠使計(jì)算資源被功率口控成在短時 段(例如，十幾個周期）內(nèi)處于非活動狀態(tài)。相比之下，傳統(tǒng)技術(shù)包括需要使計(jì)算資源在大段 時間內(nèi)處于非活動狀態(tài)的粗功率口控技術(shù)。進(jìn)一步地，本公開內(nèi)容的實(shí)施方式還提供用于 在資源空閑時最大化休眠時段的技術(shù)，因此增加節(jié)能。此外，本公開內(nèi)容的實(shí)施方式消除了 喚醒拖延，即，需要運(yùn)行但必須等待資源被喚醒的操作，因?yàn)檫\(yùn)樣的延遲在處理實(shí)時應(yīng)用的 系統(tǒng)中是不可容忍的。
[0016] 圖1示出了實(shí)施方式的用于基于消息的細(xì)粒度SoC功率口控的SoC架構(gòu)IOOdSoC架 構(gòu)100包括連接多個資源的片上網(wǎng)絡(luò)(Network on a化ip，NoC)DNoC 110可W包括網(wǎng)絡(luò)總 線。資源包括多個DSP 102和104、多個硬件加速器化ardware accelerator，HAC) 106、108、 114和116、CPU集群112W及雙倍數(shù)據(jù)速率(Double Data Rate,DDR)存儲子系統(tǒng)118。資源 102、104、106、108、112、114、116和118中的每個資源經(jīng)由中介層120與NoC 110連接，其中， 中介層120提供與其他資源102、104、106、108、112、114、116和118進(jìn)行基于消息的通信的合 適設(shè)施。中介層120中的一些中介層120包括直接內(nèi)存訪問化irect Memo巧Access，DMA)部 件122。在其他實(shí)施方式中，SoC架構(gòu)100可W包括圖1所示出的部件和資源之外的其他的或 不同的部件和資源。
[0017] DSP集群102和104中的每個DSP集群包括共享內(nèi)存控制器（shared memory controller,SMC) 128、多個二級（level 2，L2)共享內(nèi)存緩存化2存儲體）126和一組DSP子系 統(tǒng)130 (示出了DSP0至DSP3運(yùn)4個DSP作為示例）。DSP處理子系統(tǒng)130之間共享L2存儲體126。 DSP處理子系統(tǒng)130各自包括一級（level 1，L1)數(shù)據(jù)緩存化1D$)136和L1指令緩存化11$) m。
[001引 HAC 106、108、114和116用于比通用CPU例如CPU集群112上運(yùn)行的軟件更快地執(zhí)行 一些功能。HAC 106、108、114和116被設(shè)計(jì)用于計(jì)算密集軟件代碼。齡(：的示例是圖形加速 器。HAC 106、108、114和116可W是任何類型的電子處理器。CPU集群112可W包括可為任何 類型電子處理器的一個或更多個處理器。CPU集群11 2還包括多個串行器/解串器 (se;rialize;r/dese;rialize;r，SerDES)124，所述多個串行器/解串器124用于轉(zhuǎn)換串行數(shù)據(jù) 與每個方向的并行接口之間的數(shù)據(jù)，W及通常用于補(bǔ)償有限的輸入/輸出。DDR存儲子系統(tǒng) 118可W包括任何類型的系統(tǒng)存儲器，例如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器（static random access memo;ry，SRAM)、動態(tài)隨機(jī)存取存儲器（dynamic random access memoir,DRAM)、同步動態(tài)隨 機(jī)存取存儲器（sync虹onous DRAM, SDRAM)、只讀存儲器(read-only memory，ROM) W及上述 存儲器的組合等。在實(shí)施方式中，DDR存儲子系統(tǒng)118可W包括啟動時使用的ROM和執(zhí)行程序 時使用的用于存儲程序和數(shù)據(jù)的DRAM。
[0019] SoC 100被配置成提供基于消息的SoC功率口控。資源10 2、104、106、108、112、114、 116和118是獨(dú)立的資源，所述獨(dú)立的資源處理來自消息的數(shù)據(jù)W及向其他資源102、104、 106、108、112、114、116和118發(fā)送新消息。SoC 100被配置成協(xié)調(diào)功率口控方案和需要喚醒 操作/存儲資源W在不存在附加延遲的情況下執(zhí)行操作/存儲資源的操作的時間。在實(shí)施方 式中，為了進(jìn)行協(xié)調(diào)，資源的操作時段被限定為資源非空閑（即，不處于空閑狀態(tài))時的任何 時間，資源的空閑時段(或空閑狀態(tài)時段)取決于資源類型被限定為如下：
[0020]
[0021] 為了理解所公開的功率口控方案，考慮下述簡單的示例：資源R1執(zhí)行操作，將數(shù)據(jù) 消息（data message,DM)發(fā)送給資源R2,之后R2基于所述消息(DM)來執(zhí)行操作。進(jìn)一步地， 假定當(dāng)資源R1執(zhí)行資源R1的操作時，資源R2空閑。因此，目標(biāo)是當(dāng)R1執(zhí)行R1的操作時對資源 R2進(jìn)行功率口控，并在R2接收到來自R1的DM之前將R2從功率口控狀態(tài)中喚醒。鑒于當(dāng)R1執(zhí) 行操作時R2空閑，R2中的控制器對功率口控進(jìn)行管理。R2接收來自R1的關(guān)于將來什么時間 R2需要執(zhí)行操作的喚醒通知消息(wake-up notification message，WNM)。根據(jù)運(yùn)些性能參 數(shù)，每個資源的功率管理控制器進(jìn)行如下操作：
[0022] 參當(dāng)接收到WNM時：
[0023] 0維護(hù)喚醒時間隊(duì)列，該喚醒時間隊(duì)列保持追蹤需要喚醒設(shè)備的所有未來時間（例 如，未來喚醒時間）。設(shè)置定時器在最早喚醒時間處到期。
[0024] ?當(dāng)喚醒定時器到期時：
[0025] 0如果資源休眠（即，處于休眠狀態(tài)、低功率狀態(tài)、較低功率狀態(tài)或無功率狀態(tài)），則 喚醒所述資源。
[0026] 0設(shè)置定時器在喚醒時間隊(duì)列中調(diào)度的下一最早喚醒時間處到期，如果所述下一 最早喚醒時間存在的話。
[0027] ?當(dāng)資源的空閑信號改變(空閑 <-〉活動)時：
[00%] 0如果資源變?yōu)榭臻e且如果從當(dāng)前時間到當(dāng)前喚醒時間之間的時間大于資源盈虧 平衡時間（即，為了彌補(bǔ)給資源上電的開銷需要使資源保持在下電狀態(tài)的最短時間，（可選 地)加上差錯保護(hù)帶)或未調(diào)度喚醒時間，則將所述資源置為休眠。
[0029] 中包含的時間值衡量各種輸入情況下的操作的最佳完成時間。運(yùn)些時間是例 如根據(jù)各種輸入情況下的操作性能的表征來獲得的。例如，DSP可被表征為DSP算法需要多 少周期進(jìn)行處理。操作內(nèi)有可W發(fā)送的至少兩個可能的位置。在第一實(shí)施方式中，在R1 完成R1的操作緊之后并且在R1發(fā)送要被R2處理的DM之前，發(fā)送喚醒消息。然而，為了使所述 功率口控方案起作用，R1向R2發(fā)送DM的時間需要大于WMl傳輸時間和被功率口控的資源R2 的喚醒延遲時間。此外，差值需要大于盈虧平衡時間?？商娲?，在第二實(shí)施方式中，是 在R1操作時段期間的某一更早的時間處發(fā)送的。在一個實(shí)施方式中，WNM是在R1中的操作開 始時發(fā)送的，W確保能夠在可W實(shí)現(xiàn)最多節(jié)能的最早時間處將資源R2置為休眠，并且能夠 及時喚醒R2無延遲地執(zhí)行R2的操作。
[0030] 圖2示出了實(shí)施方式的基于消息的功率口控方法200的概要時序圖。資源的操作時 段首先由所要求的操作的絕對開始時間（T2S)來限定。絕對開始時間（T2S)是由接收到資源 通過信號發(fā)送上一操作完成(TIE)的一個或更多個消息來確定的。此時，在實(shí)施方式中，要 求資源完全可用。操作時段的絕對結(jié)束時間（T2E)是資源完成所要求的操作的時間加上向 后續(xù)資源發(fā)送結(jié)果完成消息所需要的時間（TMSG2)。要求喚醒下電資源的絕對時間（TWRA) 被限定為操作需要開始的時間（T2S)減去資源從休眠模式轉(zhuǎn)變成活動模式所要求的時間 (TW)。因?yàn)樯弦徊僮骰蝠伻氩僮鞯慕Y(jié)束時間（TIE)與饋出操作的開始時間（T2S)相同，所W 相對于上一操作或饋入操作開始(T1S)的所要求的喚醒時間（TWR)可W計(jì)算為上一操作或 饋入操作的操作時段(T1E-T1S)減去將饋出資源從休眠模式轉(zhuǎn)變成活動模式所要求的時間 (TW)。也就是:TWR = T1E-T1S-TW(再次相對于T1S)。因此，如果饋入操作發(fā)送了喚醒時間通 知，則可W確保在合適的時間（T2S)處資源可用。運(yùn)使得資源在盡可能長的時間內(nèi)保持在 "下電"狀態(tài)。
[0031] 資源操作時段中存在有可W發(fā)送"喚醒"通知的兩處。第一處是在饋入操作向資源 發(fā)送結(jié)果消息之前饋入操作結(jié)束時(T10E)。運(yùn)就要求最大資源喚醒時間（TW)不能大于結(jié)果 消息傳輸時間（TMSG1)與被限定為喚醒通知延緩時間（選項(xiàng)1WNS)的喚醒通知傳輸時間（選 項(xiàng)1TWN)之間的差值。如果未能滿足所述要求，則資源不能及時處于活動來處理操作消息， 造成喚醒拖延。
[0032] 用于發(fā)送喚醒通知消息（wake-up notification message，WNM)的第二處是在饋 入操作開始時(T1S)。運(yùn)將為通知消息傳輸提供必要的時間，因?yàn)轭A(yù)期的最小操作時間大于 傳輸時間(選項(xiàng)2TWN)。因此，可使用更大的喚醒延緩時間(選項(xiàng)2WNS)。更大的喚醒延緩時間 使得能夠及時喚醒功率口控的資源，而不會造成任何延遲，同時還能最大化功率口控時間。
[0033] 圖3示出了實(shí)施方式的具有功率管理控制器的SoC資源300"S〇C資源302可W實(shí)現(xiàn) 為例如圖1中所描繪的資源102、104、106、108、112、114、116和118中的任何資源，^及5〇(：資 源302可W被配置成實(shí)現(xiàn)圖2中所示的方法200dSoC資源300包括輸入/輸出（input/output， I/O)接口 306、功率管理控制器304、資源處理/存儲子部件308、電源310、電源開關(guān)316、喚醒 時間隊(duì)列312和喚醒時間定時器314。I/O接口 306被配置成經(jīng)由NoC從其他資源接收WNM。在 其他實(shí)施方式中，還可W利用不同于NoC的其他類型的互連網(wǎng)絡(luò)。WNM指示SoC資源302預(yù)期 接收到下述結(jié)果消息的時間，SoC資源302必須無任何延遲地基于所述結(jié)果消息來執(zhí)行一些 操作。1/0接口 306還被配置成經(jīng)由NoC從其他SoC資源接收結(jié)果消息。1/0接口 306接收到的 WNM被提供給功率管理控制器304，功率管理控制器304使用WNM來確定是否對資源處理/存 儲子部件308下電W及何時喚醒下電的資源處理/存儲子部件308W使資源處理/存儲子部 件308準(zhǔn)備好在從另一 SoC資源接收到結(jié)果消息時執(zhí)行操作。功率管理控制器304禪接至電 源310,通過使用電源開關(guān)316來使資源處理/存儲子部件308下電或上電。在實(shí)施方式中，功 率管理控制器304可W控制電源開關(guān)316, W使得資源處理/存儲子部件308中的僅部分資源 處理/存儲子部件被下電或上電而其他資源處理/存儲子部件保持在相反狀態(tài)。因此，在任 何給定時間處，可W喚醒資源處理/存儲子部件308中的部分資源處理/存儲子部件，W及部 分資源處理/存儲子部件可W休眠 W保存功率。資源處理/存儲子部件可W包括處理器、 DSP、存儲單元、存儲設(shè)備、HAC子部件或者可W在SoC中實(shí)現(xiàn)的任何其他部件。功率管理控制 器304被配置成實(shí)現(xiàn)方法200, W及功率管理控制器304可W包括處理器和存儲部件?？臻e時 間內(nèi)資源處理/存儲子部件308可W處于下電，空閑時間的限定可W取決于其中可W實(shí)現(xiàn)功 率管理控制器304的SoC資源302的類型而不同。
[0034] 功率管理控制器304維護(hù)喚醒時間隊(duì)列并且維護(hù)喚醒定時器，所述喚醒時間隊(duì)列 保持追蹤需要喚醒SoC資源302的所有未來時間。功率管理控制器304針對功率管理控制器 304接收到的每個WNM來計(jì)算喚醒時間。W下述方式來計(jì)算所述喚醒時間：使得給SoC資源 302提供足夠的時間來上電并準(zhǔn)備好在SoC資源302接收到結(jié)果消息時執(zhí)行所要求的操作。 因此，例如，如果WNM指定結(jié)果消息會在時間Ta處到達(dá)SoC資源302且SoC資源302要花費(fèi)時間 Tb來上電并準(zhǔn)備好無延遲進(jìn)行操作，則功率管理控制器304將喚醒時間Tw確定為Tw = Ta-Tb。 也就是說，將喚醒時間Tw設(shè)定為比Ta早時間段Tb(可加上某一余量），使得SoC資源302在時間 Ta處準(zhǔn)備好基于結(jié)果消息來執(zhí)行所要求的操作。功率管理控制器304設(shè)置喚醒時間定時器 314在基于預(yù)期的所有消息到達(dá)的喚醒時間隊(duì)列312中的最早喚醒時間處到期。當(dāng)喚醒時間 定時器314到期時，如果SoC資源302休眠，則功率管理控制器304喚醒SoC資源302(也就是 說，向電源310發(fā)信號，W通過接通電源開關(guān)316來為資源處理/存儲子部件308供電），并設(shè) 置喚醒時間定時器314在喚醒時間隊(duì)列312中調(diào)度的下一最早喚醒時間處到期，如果所述下 一最早喚醒時間存在的話。
[0035] 功率管理控制器304還計(jì)算由SoC資源302發(fā)送給另一 SoC資源的消息將到達(dá)所述 另一 SoC資源的時間，并向所述另一 SoC資源傳輸WNM，W醒指示在SoC資源302完成操作之后 所述另一資源將接收到來自SoC資源302的結(jié)果消息的時間，WNM還可W指示所述另一 SoC資 源預(yù)期執(zhí)行的操作的類型。功率管理控制器304確定SoC資源302將要執(zhí)行的操作的類型、 SoC資源在所述類型的操作上預(yù)期花費(fèi)的時間量W及在SoC資源302傳輸結(jié)果消息后結(jié)果消 息到達(dá)所述另一 SoC資源要花費(fèi)的時間量。當(dāng)計(jì)算出結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述另一資源的時 間時，功率管理控制器通過1/0接口 306向所述另一 SoC資源傳輸WNM。
[0036] 當(dāng)SoC資源（或資源處理/存儲子部件308中的一個資源處理/存儲子部件）的狀態(tài) 從活動變?yōu)榭臻e時，功率管理控制器304確定當(dāng)前時間與下一喚醒時間之間的時間（即，當(dāng) 前時間與下一喚醒時間之間的持續(xù)時間）是否大于資源盈虧平衡時間，如果當(dāng)前時間與下 一喚醒時間之間的時間大于資源盈虧平衡時間或者未調(diào)度喚醒時間，則將資源置為休眠。 資源盈虧平衡時間是為了彌補(bǔ)給資源上電的開銷需要使資源保持在下電狀態(tài)的最短時間， 可選地，加上差錯保護(hù)帶時間段。
[0037] 在實(shí)施方式中，資源（例如，資源處理/存儲子部件308)存在有多種休眠模式。例 如，在實(shí)施方式中，資源或子部件具有Ξ種休眠狀態(tài)一一 1)淺度休眠模式、2)深度休眠模式 W及3)關(guān)機(jī)模式。功率管理控制器304直接與資源處理/存儲子部件308連接，將一個或更多 個資源處理/存儲子部件308置為淺度休眠模式或深度休眠模式。淺度休眠模式和深度休眠 模式可W是資源處理/存儲子部件308自身直接支持的模式。為了將一個或更多個資源處 理/存儲子部件308置為關(guān)機(jī)模式，功率管理控制器304可W指示與一個或更多個合適的資 源處理/存儲子部件308連接的一個或更多個電源開關(guān)完全關(guān)閉至運(yùn)些特定的資源處理/存 儲子部件308的電源。不同的休眠模式就節(jié)能而言可W具有不同的優(yōu)點(diǎn)，且就喚醒時間而言 具有不同的開銷。例如，在實(shí)施方式中，關(guān)機(jī)模式提供的節(jié)能最多，但代價是喚醒時間最長。 在實(shí)施方式中，在運(yùn)Ξ種模式中，淺度休眠模式提供的節(jié)能最少，但喚醒時間最短。深度休 眠模式相比于淺度休眠模式提供較多的節(jié)能，但喚醒時間較長。然而，深度休眠模式相比于 關(guān)機(jī)模式具有較短的喚醒時間，但提供的節(jié)能較少。由功率管理控制器304選擇的特定的模 式可W是基于充分優(yōu)化節(jié)能同時又能及時喚醒資源或子資源來無延遲地執(zhí)行所要求的功 能或者使存儲部件維護(hù)存儲部件的內(nèi)容來選擇的。
[0038] 圖4示出了對用于基于消息的SoC功率口控的示例方法400進(jìn)行說明的流程圖。方 法400可W由圖3中的功率管理控制器304來實(shí)現(xiàn)。方法400從維護(hù)喚醒時間隊(duì)列的框402處 開始。在框404處，接收WNM，計(jì)算針對WNM的喚醒時間，將所述喚醒時間加入喚醒時間隊(duì)列。 在框406處，設(shè)置喚醒定時器在喚醒隊(duì)列中的最早喚醒時間處到期。在框408處，功率管理控 制器確定喚醒定時器是否到期。如果在框408處喚醒定時器已經(jīng)到期了，則方法400進(jìn)行到 框410，在框410處，如果資源休眠，則功率管理控制器喚醒所述資源，并且設(shè)置喚醒定時器 在喚醒時間隊(duì)列中調(diào)度的下一最早喚醒時間處到期，如果所述下一最早喚醒時間存在的 話。如果在框408中喚醒定時器沒有到期或者在框410中在設(shè)置了喚醒時間定時器在下一最 早喚醒時間處到期之后，則方法400進(jìn)行到框412，在框412處，功率管理控制器確定資源空 閑信號是否變成空閑。如果在框412處資源為非空閑，則方法400進(jìn)行到框408(或進(jìn)行到框 404)。如果在框412處資源空閑信號指示資源為空閑，則方法400進(jìn)行到框414,在框414處， 如果喚醒時間隊(duì)列中沒有喚醒時間或者如果喚醒時間定時器中的當(dāng)前喚醒時間大于資源 盈虧平衡時間，則功率管理控制器將資源置為休眠，在框414之后，方法400結(jié)束（或返回至 框404)。
[0039] 盡管主要參考電子系統(tǒng)和NoC進(jìn)行了描述，然而所述系統(tǒng)、方法和設(shè)備也可應(yīng)用于 其他系統(tǒng)，例如交叉連接(或縱橫互連)類型的互連網(wǎng)絡(luò)(而不是NoC)、具有光資源的片上光 網(wǎng)絡(luò)(optical network on a chip,ON〇C)，W及應(yīng)用于光/電混合設(shè)備和系統(tǒng)。
[0040] 盡管進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但應(yīng)理解，可W在不脫離由所附權(quán)利要求書界定的本公 開內(nèi)容的精神和范圍的情況下，做出各種改變、替代和更改。此外，本公開內(nèi)容的范圍不意 在限于本文中所描述的特定實(shí)施方式，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將從本公開內(nèi)容中容易了 解到，目前存在的或W后將開發(fā)的處理、機(jī)器、制造工藝、物質(zhì)成分、裝置、方法或步驟可W 執(zhí)行與本文所述的對應(yīng)實(shí)施方式大致相同的功能或者實(shí)現(xiàn)與本文所述的對應(yīng)實(shí)施方式大 致相同的結(jié)果。因此，所附權(quán)利要求書的范圍意在包括運(yùn)些處理、機(jī)器、制造工藝、物質(zhì)成 分、裝置、方法或步驟。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于基于消息的功率門控的第一片上系統(tǒng)(SoC)資源中的方法，所述方法包括： 在所述第一SoC資源處接收來自第二SoC資源的喚醒通知消息(WNM)，其中，所述WNM包 括來自所述第二SoC資源的結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述第一 SoC資源的時間； 所述第一 SoC資源根據(jù)來自所述第二SoC資源的所述結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述第一 SoC資 源的所述時間來確定喚醒時間； 設(shè)置喚醒時間定時器在所述喚醒時間處到期；以及 當(dāng)所述喚醒時間定時器到期且所述第一 SoC資源休眠時，喚醒所述第一 SoC資源，其中， 喚醒所述第一 SoC資源包括喚醒所述第一 SoC資源中的至少一個子資源。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：當(dāng)所述第一 SoC資源處于空閑狀態(tài)且從當(dāng)前時 間到所述喚醒時間定時器設(shè)置到期的當(dāng)前喚醒時間之間的持續(xù)時間大于資源盈虧平衡時 間時，將所述第一SoC資源置為休眠狀態(tài)，其中，所述休眠狀態(tài)包括針對所述第一SoC資源中 的一個或更多個子部件的低功率狀態(tài)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述盈虧平衡時間包括為了彌補(bǔ)給所述第一SoC 資源上電的開銷需要使所述第一 SoC資源保持在下電狀態(tài)的時間。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述盈虧平衡時間還包括差錯保護(hù)帶，所述差錯 保護(hù)帶被附加到為了彌補(bǔ)給所述第一 SoC資源上電的開銷需要使所述第一 SoC資源保持在 下電狀態(tài)的所述時間。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，還包括：當(dāng)所述SoC資源處于空閑狀態(tài)且未 調(diào)度喚醒時間時，將所述第一SoC資源置為休眠狀態(tài)，其中，所述休眠狀態(tài)包括針對所述第 一 SoC資源中的一個或更多個子部件的低功率狀態(tài)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，還包括： 維護(hù)包括多個喚醒時間的喚醒時間隊(duì)列，其中，所述喚醒時間隊(duì)列保持追蹤需要喚醒 所述第一SoC資源的未來喚醒時間；以及 設(shè)置所述喚醒時間定時器在所述多個喚醒時間中的最早到達(dá)的一個喚醒時間處到期。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，還包括： 確定針對要由所述第一 SoC資源完成的處理的時間段； 確定第三SoC資源，作為所述處理的完成結(jié)果而生成的第二結(jié)果消息要被發(fā)送至所述 第三SoC資源； 確定用于將所述第二結(jié)果消息從所述第一SoC資源傳輸至所述第三SoC資源的時間；以 及 向所述第三SoC資源發(fā)送第二WNM，其中，所述WM1包括第二喚醒時間，其中，所述第二喚 醒時間包括所述第三SoC資源預(yù)期接收到所述第二結(jié)果消息的時間，以及其中，所述第二喚 醒時間是根據(jù)針對要由所述第一 SoC資源完成的所述處理的所述時間段和用于將所述第二 結(jié)果消息從所述第一 SoC資源傳輸至所述第三SoC資源的所述時間而確定的。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，根據(jù)來自所述第二SoC的所述結(jié)果消 息預(yù)期到達(dá)所述第一 SoC資源的所述時間來確定喚醒時間包括:確定使所述第一 SoC資源上 電并準(zhǔn)備好無延遲進(jìn)行操作所需要的時間量，以及將所述喚醒時間設(shè)置為下述時間：比來 自所述第二SoC資源的所述結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述第一 SoC資源的所述時間至少提前了使 所述第一 SoC資源上電并準(zhǔn)備好無延遲進(jìn)行操作所需要的所述時間量。9. 根據(jù)權(quán)利要求2和5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述休眠狀態(tài)包括三種休眠模式中 的一種休眠模式，其中，所述三種休眠模式包括淺度休眠模式、深度休眠模式以及關(guān)機(jī)模 式，其中，所述淺度休眠模式在所述三種休眠模式中喚醒時間最短且節(jié)能最少，其中，所述 關(guān)機(jī)模式在所述三種模式中喚醒時間最長且節(jié)能最多，以及其中，所述深度休眠模式提供 介于所述淺度休眠模式提供的喚醒時間和節(jié)能與所述關(guān)機(jī)模式提供的喚醒時間和節(jié)能之 間的喚醒時間和節(jié)能。10. -種片上系統(tǒng)(SoC)資源，所述SoC資源包括： 與互連網(wǎng)絡(luò)連接的輸入/輸出（I/O)接口，所述I/O接口被配置成經(jīng)由所述互連網(wǎng)絡(luò)接 收來自第二SoC資源的喚醒通知消息(WNM)，其中，所述WNM包括來自所述第二SoC資源的結(jié) 果消息預(yù)期到達(dá)所述SoC資源的時間；以及 耦接至所述I/O接口的功率管理控制器，所述功率管理控制器被配置成:根據(jù)來自所述 第二SoC資源的所述結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述SoC資源的所述時間來確定喚醒時間；設(shè)置喚醒 時間定時器在所述喚醒時間處到期；以及當(dāng)所述喚醒時間定時器到期且所述SoC資源中的 至少一個子部件處于休眠狀態(tài)時，喚醒所述SoC資源中的所述至少一個子部件。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的SoC資源，其中，所述功率管理控制器還被配置成：當(dāng)所述 SoC資源處于空閑狀態(tài)且從當(dāng)前時間到所述喚醒時間定時器設(shè)置到期的當(dāng)前喚醒時間之間 的持續(xù)時間大于資源盈虧平衡時間時，將所述SoC資源置為休眠狀態(tài)，其中，所述休眠狀態(tài) 包括針對所述SoC資源中的一個或更多個子部件的低功率狀態(tài)。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的SoC資源，其中，所述盈虧平衡時間包括為了彌補(bǔ)給所述SoC 資源上電的開銷需要使所述SoC資源保持在下電狀態(tài)的時間。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的SoC資源，其中，所述盈虧平衡時間還包括差錯保護(hù)帶，所述 差錯保護(hù)帶被附加到為了彌補(bǔ)給所述SoC資源上電的開銷需要使所述SoC資源保持在下電 狀態(tài)的所述時間。14. 根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的SoC資源，其中，所述功率管理控制器還被配 置成：當(dāng)所述SoC資源處于空閑狀態(tài)且未調(diào)度喚醒時間時，將所述SoC資源置為休眠狀態(tài)，其 中，所述休眠狀態(tài)包括針對所述SoC資源中的一個或更多個子部件的低功率狀態(tài)。15. 根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的SoC資源，其中，所述功率管理控制器還被配 置成： 維護(hù)包括多個喚醒時間的喚醒時間隊(duì)列，其中，所述喚醒時間隊(duì)列保持追蹤需要喚醒 所述SoC資源的未來喚醒時間；以及 設(shè)置所述喚醒時間定時器在所述多個喚醒時間中的最早到達(dá)的一個喚醒時間處到期。16. 根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的SoC資源，其中，所述功率管理控制器還被配 置成： 確定針對要由所述SoC資源完成的處理的時間段； 確定第三SoC資源，作為所述處理的完成結(jié)果而生成的第二結(jié)果消息要被發(fā)送至所述 第三SoC資源； 確定用于將所述第二結(jié)果消息從所述SoC資源傳輸至所述第三SoC資源的時間；以及 向所述第三SoC資源發(fā)送第二WNM， 其中，所述WNM包括第二喚醒時間，其中，所述第二喚醒時間包括所述第三SoC資源預(yù)期 接收到所述第二結(jié)果消息的時間，以及其中，所述第二喚醒時間是根據(jù)針對要由所述SoC資 源完成的所述處理的所述時間段和用于將所述第二結(jié)果消息從所述SoC資源傳輸至所述第 三SoC資源的所述時間而確定的。17. 根據(jù)權(quán)利要求10至16中任一項(xiàng)所述的SoC資源，其中，所述功率管理控制器被配置 成:確定使所述SoC資源上電并準(zhǔn)備好無延遲進(jìn)行操作所需要的時間量，以及將所述喚醒時 間設(shè)置為下述時間，所述時間比來自所述第二SoC資源的所述結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述SoC資 源的所述時間至少提前了使所述SoC資源上電并準(zhǔn)備好無延遲進(jìn)行操作所需要的所述時間 量，以根據(jù)來自所述第二SoC資源的所述結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述SoC資源的所述時間來確定 所述喚醒時間。18. 根據(jù)權(quán)利要求10至17中任一項(xiàng)所述的SoC資源，其中，所述休眠狀態(tài)包括三種休眠 模式中的一種休眠模式，其中，所述三種休眠模式包括淺度休眠模式、深度休眠模式以及關(guān) 機(jī)模式，其中，所述淺度休眠模式在所述三種休眠模式中喚醒時間最短且節(jié)能最少，其中， 所述關(guān)機(jī)模式在所述三種模式中喚醒時間最長且節(jié)能最多，以及其中，所述深度休眠模式 提供介于所述淺度休眠模式提供的喚醒時間和節(jié)能與所述關(guān)機(jī)模式提供的喚醒時間和節(jié) 能之間的喚醒時間和節(jié)能。19. 一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括： 多個片上系統(tǒng)(SoC)資源，所述多個SoC資源被配置為基于消息來互相通信；以及 網(wǎng)絡(luò)總線，所述網(wǎng)絡(luò)總線與所述多個SoC資源中的每個SoC資源連接， 其中，所述SoC資源中的至少一個SoC資源包括： 輸入/輸出（I/〇)接口，所述I/〇接口與所述網(wǎng)絡(luò)總線連接； 至少一個資源處理子部件或資源存儲子部件，所述至少一個資源處理子部件或資源存 儲子部件與所述I/O接口連接； 功率管理控制器，所述功率管理控制器與所述I/O接口連接； 電源，所述電源與所述功率管理控制器連接且與連接至所述I/O接口的所述至少一個 資源處理子部件或資源存儲子部件連接；以及 喚醒時間定時器，所述喚醒時間定時器與所述功率管理控制器連接， 其中，所述I/O接口被配置成接收來自所述SoC資源中的另一SoC資源的喚醒通知消息 (WNM)，其中，所述WNM包括來自所述SoC資源中的所述另一SoC資源的結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所 述SoC資源中的所述至少一個SoC資源的時間，以及 其中，所述功率管理控制器被配置成:根據(jù)來自所述SoC資源中的所述另一SoC資源的 所述結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源的所述時間來確定喚醒時 間；設(shè)置所述喚醒時間定時器在所述喚醒時間處到期；以及當(dāng)所述喚醒時間定時器到期且 所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源中的至少一個子資源休眠時，喚醒所述SoC資源中 的所述至少一個SoC資源中的所述至少一個子資源。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述功率管理控制器還被配置成：當(dāng) 所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源處于空閑狀態(tài)且從當(dāng)前時間到所述喚醒時間定時 器設(shè)置到期的當(dāng)前喚醒時間之間的持續(xù)時間大于資源盈虧平衡時間時，將所述SoC資源中 的所述至少一個SoC資源置為休眠狀態(tài)，其中，所述休眠狀態(tài)包括針對所述至少一個資源處 理子部件或資源存儲子部件的低功率狀態(tài)。21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述盈虧平衡時間包括為了彌補(bǔ)給所 述SoC資源中的所述至少一個SoC資源上電的開銷需要使所述SoC資源中的所述至少一個 SoC資源保持在下電狀態(tài)的時間。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述盈虧平衡時間還包括差錯保護(hù) 帶，所述差錯保護(hù)帶被附加到為了彌補(bǔ)給所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源上電的開 銷需要使所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源保持在下電狀態(tài)的所述時間。23. 根據(jù)權(quán)利要求19至22中任一項(xiàng)所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述功率管理控制器還 被配置成：當(dāng)所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源處于空閑狀態(tài)且未調(diào)度喚醒時間時， 將所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源置為休眠狀態(tài)，其中，所述休眠狀態(tài)包括針對所 述至少一個資源處理子部件或資源存儲子部件的低功率狀態(tài)。24. 根據(jù)權(quán)利要求19至23中任一項(xiàng)所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述功率管理控制器還 被配置成： 維護(hù)包括多個喚醒時間的喚醒時間隊(duì)列，其中，所述喚醒時間隊(duì)列保持追蹤需要喚醒 所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源的未來喚醒時間；以及 設(shè)置所述喚醒時間定時器在所述多個喚醒時間中的最早到達(dá)的一個喚醒時間處到期。25. 根據(jù)權(quán)利要求19至24中任一項(xiàng)所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述功率管理控制器還 被配置成： 確定針對要由所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源完成的處理的時間段； 確定所述SoC資源中的第二SoC資源，作為所述處理的完成結(jié)果而生成的第二結(jié)果消息 要被發(fā)送至所述第二SoC資源； 確定用于將所述第二結(jié)果消息從所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源傳輸至所述 第二SoC資源的時間；以及 向所述第二SoC資源發(fā)送第二WNM，其中，所述第二WNM包括第二喚醒時間，其中，所述第 二喚醒時間包括所述第二SoC資源預(yù)期接收到所述第二結(jié)果消息的時間，以及其中，所述第 二喚醒時間是根據(jù)針對要由所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源完成的所述處理的所 述時間段和用于將所述第二結(jié)果消息從所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源傳輸至所 述第二SoC資源的所述時間而確定的。26. 根據(jù)權(quán)利要求19至25中任一項(xiàng)所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述功率管理控制器還 被配置成:根據(jù)來自所述另一 SoC資源的所述結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述SoC資源中的所述至少 一個SoC資源的所述時間以及根據(jù)使所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源上電并準(zhǔn)備好 無延遲進(jìn)行操作所需要的時間量來確定所述喚醒時間，以及將所述喚醒時間設(shè)置為下述時 間：比來自所述另一 SoC資源的所述結(jié)果消息預(yù)期到達(dá)所述SoC資源中的所述至少一個SoC 資源的所述時間至少提前了使所述SoC資源中的所述至少一個SoC資源上電并準(zhǔn)備好無延 遲進(jìn)行操作所需要的所述時間量。27. 根據(jù)權(quán)利要求19至26中任一項(xiàng)所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述網(wǎng)絡(luò)總線包括片上 網(wǎng)絡(luò)(NoC)和縱橫式互連網(wǎng)絡(luò)中之一。28. 根據(jù)權(quán)利要求20和23中任一項(xiàng)所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述休眠狀態(tài)包括三種 休眠模式中的一種休眠模式，其中，所述三種休眠模式包括淺度休眠模式、深度休眠模式以 及關(guān)機(jī)模式，其中，所述淺度休眠模式在所述三種休眠模式中喚醒時間最短且節(jié)能最少，其 中，所述關(guān)機(jī)模式在所述三種模式中喚醒時間最長且節(jié)能最多，以及其中，所述深度休眠模 式提供介于所述淺度休眠模式提供的喚醒時間和節(jié)能與所述關(guān)機(jī)模式提供的喚醒時間和 節(jié)能之間的喚醒時間和節(jié)能。
【文檔編號】H04W4/22GK106063304SQ201580009598
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年3月10日
【發(fā)明人】馬克·布朗, 邁赫蘭·巴蓋里, 彼得·嚴(yán), 艾倫·葛加理
【申請人】華為技術(shù)有限公司