CN101719013A - 一种降低有多个处理单元单板功耗的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降低有多个处理单元单板功耗的方法及装置，所述方法包括：通讯设备的主控板预估总的处理量需求，得到预估的当前需要的处理单元数量；主控板获得主处理板上当前处理单元数量，当判断到当前处理单元数量超过预估的当前需要的处理单元数量，则将主处理板上的多余处理单元断电或者待机；当判断到处理单元数量不足，则开启处于待机或者断电状态的处理单元。采用本发明的方法及装置，节能热耗得到控制，提高了通讯系统的稳定性和可靠性。在通讯设备大规模使用的情况下，本发明节能效果会更明显。

Description

一种降低有多个处理单元单板功耗的方法及装置

技术领域

本发明涉及通讯领域，涉及由多个独立且功能相同的处理单元组成的主处理单板的节能方法及装置，特别是基站的基带处理单板。

背景技术

随着人们对通讯信息量和信息种类需求不断增加，要求通讯设备的处理容量必须有很大的提高，促使通讯技术高速发展。用户的数量不断增加和覆盖区域不断扩大，大规模使用新的通讯设备必然带来对电能的大量消耗，节能变得尤其重要。

由于芯片技术进步和新工艺的应用，现在单片芯片的处理能力得到很大增强，单片芯片已经能完成以前一块主处理单板的处理量，如此大的处理能力必然使得单个芯片的功耗很大，一块主处理单板一般会有多片这种大功耗的芯片构成，这就对单板节能提出了较高要求。需要考虑采用更有效的方式去减小板上处理单元的功耗问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种降低有多个独立处理单元的主处理单板功耗的方法及装置，解决现有的通讯设备中主处理单板--特别是处理能力强的基带处理板，处理单元的利用率低，能耗浪费大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种降低有多个处理单元单板功耗的方法，包括：

通讯设备的主控板预估总的处理量需求，得到预估的当前需要的处理单元数量；

主控板获得主处理板上当前处理单元数量，当判断到当前处理单元数量超过预估的当前需要的处理单元数量，则将主处理板上的多余处理单元断电或者待机；当判断到处理单元数量不足，则开启处于待机或者断电状态的处理单元。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种降低有多个处理单元单板功耗的装置，包括：

预估单元，用于预估总的处理量需求，得到预估的当前需要的处理单元数量；

判断单元，用于获得主处理板上当前处理单元数量，当判断到当前处理单元数量超过预估的当前需要的处理单元数量，则发送一第一触发信号；当判断到处理单元数量不足，则发送一第二触发信号；

执行单元，用于当接收到第一触发信号，将主处理板上的多余处理单元断电或者待机；当接收到第二触发信号，开启处于待机或者断电状态的处理单元。

由于本发明对板内的处理单元进行节电控制，与现有技术相比，节能控制更加精细和高效，另外，由于节能热耗得到控制，提高了通讯系统的稳定性和可靠性。在通讯设备大规模使用的情况下，本发明节能效果会更明显。

附图说明

图1是单板上主处理单元的控制框图。

图2是通讯设备的用户处理量统计及实际处理单元分配示意图。

图3是单板上各主处理单元控制框图。

图4是没有采用单板上的处理单元单独控制方式的功耗示意图。

图5是采用了单板上的处理单元单独控制方式的功耗示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是，设计专门的电路对主处理板上的多个独立处理单元的供电和待机进行单独控制，并根据通讯设备当前的处理量情况，由主控板监控协调各处理单元，有多余的处理能力的时候，使多余的处理单元处于断电或者待机状态，处理能力不够的时候开启处于断电或者待机状态的处理单元，以达到节能的目的。

下面结合附图和实施例子对本发明所述的技术方案做进一步详细的说明，根据下面的具体实施方式，同一领域的技术人员很容易实现本发明。

如图1所示，通讯设备有主控板、主处理板以及其他外围单板。主控板的功能之一是完成对其他外围单板的监控，实现通讯设备的节能需要用到它的监控和资源协调功能；主处理板的功能是完成大批数据的处理，板上设计有多个独立的处理单元，每个处理单元都有强大的处理能力，完成大量数据的处理，功耗也较大。

本发明以主处理板上的处理单元作为节能控制的单元进行节能控制，主控板根据处理能力的需求发送指令，主处理板上的控制单元接收到主控板送来指令，根据所述指令调整主处理板上相应处理单元的工作状态。

工作状态中的节能状态分断电和待机两种。由于主处理板上的处理单元使用的芯片处理能力强，结构复杂，漏电大，漏电要占芯片的总功耗比例相当大的一部分，所以使不用的处理单元处于断电状态是处理单元节能的主要措施。

如图1所示的控制框图中，主处理单板上设计有多个独立的处理单元，每个处理单元的供电和待机状态都单独由主处理板上的控制单元接收设备的主控板的控制指令实现。

一般处理单元都需要多种电压的供电，断电和开电可以考虑设计专门的控制电路实现，实现方法之一在各个电压的输入侧用功率MOS管作为每种电源的供电的开关，这样就实现了处理单元的断电或者开电控制；

待机状态的实现方法之一，只加载主处理单元的软件而并不使软件跑起来实现，这需要独立的待机控制信号去控制每一个处理单元。处理单元的上下电需要考虑因素较多，上下电控制电路设计实现上要满足：芯片上电时序的要求，关键器件的接口需要考虑隔离和防栓锁处理，共用的总线或者信号线需要考虑处理单元上下电带来的影响等。

处理单元一般有多种电源供电，每个处理单元的每种供电都通过开关与相应的电源连接，需要某个处理单元断电的时候，将所有的开关关闭，需要供电则将所有电源开关打开。控制开关之间保持时序控制满足处理单元的时序要求。由于断电后启动较慢，对于需要马上进入工作状态的处理单元需要将其置于待机状态。通过待机控制信号线对每个上电的处理单元进行待机控制，控制线的多少根据处理单元的具体情况确定，芯片复位线可以作为待机控制线之一。

待机的方式节能效率相对断电低，作为节能控制的折中手段，可以既满足节能又保证处理单元的快速启动。

本发明节电控制过程如下：

通讯设备的主控板预估并统计总的处理量需求，增加一定的处理冗余后得到当前需要多少个处理单元，当处理单元数量超过当前处理需求的时候，则将主处理板上的多余处理单元断电或者待机；当处理单元数量不足，则开启处于待机或者断电状态的处理单元。

通讯设备的主控板通过信号传输通道监控主处理单板上的各个处理单元当前的工作状态，工作状态主要指处理单元的处理能力利用率，是高，还是低，还是根本就没有信息在其上处理。

通讯设备的主控板监控主处理板上的各个处理单元的状态后，将处理量少的处理单元上的用户转移到其他处理量少的处理单元上，并确保总处理量不超过每个单元的处理上限。

根据本发明的核心思想，可以通过一种控制方法来体现。如图2所示为用户需求的处理量预估图，通讯设备以单板上的处理单元作为基本控制单元，根据用户数量变化特征，将1天分成多个时间段，统计一定期限内，比如前1天(或者几天)对应时间段内的用户数量变化，找出各个时间段内最大的用户数量，把它作为预估用户数量的根据。在预估用户数量基础上加上适当的冗余量得到实际需要开启的最大处理单元数量，将其他处理单元断电；如果单板所有处理单元都关闭则将单板断电；将开启的且处理量少的处理单元上的用户转移和集中，将多余的单元置于待机状态。

通过上述的方式可以实现节能。由于是对单板上的处理单元控制，这种方式能使节能做得更精细和高效。

下面通过具体应用中的实例对本发明技术方案进行示例性说明。

参照图3所示，为本发明应用实例的控制方法流程图，具体控制方法如下：

1.以一段时间的用户数量作为样本，比如把一天分成几个时间段，通讯设备的控制单板在特定的时间点开始以一天(或者几天)的用户数量作为样本，得到用户分布曲线图，从曲线上得到时间段的分隔点，并计算相应时间段内的最大用户数量A，作为预估用户数量的根据。

2.在前一步骤得到的时间段内最大用户数量的基础上，加上10％的冗余量(实际可以根据系统特性确定)得到当前时间段用户数量A，A除以每个处理单元处理的最大处理能力，得到结果有小数点入成1，预测得到需要的处理单元数量A1。

3.统计通讯设备当前处于工作状态的处理单元数量为B，当B＜A1则开启关电状态的单板处理单元，直到等于B；当B＞A1，则转移用户到其他处理量不足的处理单元上，将多余的处理单元断电，这样处理直到等于B。

4.极少数情况下，某个时间段内需要处理的用户数量会超过根据历史数据预测得到的处理单元数量的处理能力，这个时候控制板需要提前将使处于断电状态的单板进入工作状态或者待机状态。

5.当所有单板的处理单元都达到最大的处理能力90％的时候再考虑将用户建立在90％以上处理能力的处理单元上，直到所有处理单元都达到100％的处理能力。

6.完成时间段的处理单元分配后，控制单板需要定时监控处于工作状态的所有处理单元上的用户数量，作为用户转移集中的参考。根据各个处理单元当前处理的用户数量与处理上限的比值获得各个处理单元的处理能力利用率。

将板上各处理单元的当前处理量分3个界限，分别为C1，C2和C3，对应处理单元满负荷的30％，60％，90％，根据划分的这些负荷点，将处理单元的工作状态分成4种，分别是：state1，处理单元的处理能力在C1以下，处理量不足；state2，C1到C2之间，处理量偏低；state3，C2到C3，为处理量正常；state4，处理量大于C3，处理量过大。控制单板转移和集中用户，首先，将处理量不足的state1处理单元的用户转移到其他用户处理不足state1或者处理量偏低state2的处理单元；其次，再将处理量偏低处理单元的用户转移到用户偏低的处理单元，转移集中后所得到的空闲处理单元将被置于待机节能状态。

以上各状态的具体界限比例可以根据系统特性进行设定。

本发明还提供了一种降低有多个处理单元单板功耗的装置，包括：

预估单元，用于预估总的处理量需求，增加处理冗余后，得到预估的当前需要的处理单元数量；

判断单元，用于获得主处理板上当前处理单元数量，当判断到当前处理单元数量超过预估的当前需要的处理单元数量，则发送一第一触发信号；当判断到处理单元数量不足，则发送一第二触发信号；

执行单元，用于当接收到第一触发信号，将主处理板上的多余处理单元断电或者待机；当接收到第二触发信号，开启处于待机或者断电状态的处理单元。

在本发明的一个优选实施例中，所述执行单元，进一步用于通过信号传输通道监控主处理单板上的各个处理单元当前处理的用户数量；将处理量少的处理单元上的用户转移到其他处理量少的处理单元上，并确保总处理量不超过每个单元的处理上限。

在本发明的一个优选实施例中，所述执行单元，进一步用于根据各个处理单元当前处理的用户数量与处理上限的比值获得各个处理单元的处理能力利用率。

在本发明的一个优选实施例中，所述预估单元，用于以一段时间的用户数量作为样本，比如把一天分成几个时间段，在特定的时间点开始以一天或者几天的用户数量作为样本，得到用户分布曲线图，从曲线上得到时间段的分隔点，并计算相应时间段内的最大用户数量；

在得到的时间段内最大用户数量的基础上，加上10％的冗余量得到预估的相应时间段需要用户数量，预估的相应时间段内的需要用户数量除以每个处理单元处理的最大处理能力，得到预估的相应时间段需要的处理单元数量。

在本发明的一个优选实施例中，所述执行单元，进一步用于将转移集中后所得到的空闲处理单元置于待机节能状态。

下面以一个具体功耗情况实例做描述，以体现本发明的节能效果，单板的功耗为每块65W，每个独立处理单元处理量最大为15W，处理单元空闲状态的功耗为10W，通讯设备中共有20块这种单板，全负荷运行的总功耗为1300W。

没有采用本发明的板上处理单元单独控制方法的情况下，某时刻单板上的处理单元及其功耗图4所示，由于漏电和代码运行，即使没有处理任何用户数据的情况下，单板上每个处理单元的功耗为10W，其他处理单元功耗介于10W与14.5W之间，单板总功耗为48.5W。采用了本发明的板上处理单元控制方法后，图4所示的处理单元功耗状态被调整为如图5所示的状态，这种情况下，多余的处理量单元被置于断电节能状态，处于空闲状态的处理单元被置于待机节能状态。

具体地，图5所示，板上1号的处理单元由于超过了通讯设备当前时间段内的最大处理量，所以将其置于断电节能状态，节能10W；板上2号的处理单元由于处于state1，处理量少，将其处理的用户直接转移集中到处理量少(state2)的第3号处理上，并将2号处理单元置于待机状态，节能3W。这样控制处理后，这块单板的能耗为35.5W，总的可以节能13W，节能率达到26％左右。如果每块单板的工作状态类似，那么20块单板节能260W，由于通讯设备的大量使用，主处理单板在其中占比高，节能的效果就很明显。

需要指出的是，以上所述只是本发明的优选实施方式，并不是对本发明技术方案的限定，任何熟悉本领域的技术人员对本发明技术特征所做的等同替换或者相应改进，仍在本发明的保护范围之内，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种降低有多个处理单元单板功耗的方法，其特征在于，包括：

通讯设备的主控板预估总的处理量需求，得到预估的当前需要的处理单元数量；

主控板获得主处理板上当前处理单元数量，当判断到当前处理单元数量超过预估的当前需要的处理单元数量，则将主处理板上的多余处理单元断电或者待机；当判断到处理单元数量不足，则开启处于待机或者断电状态的处理单元。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

通讯设备的主控板通过信号传输通道监控主处理单板上的各个处理单元当前处理的用户数量；

主控板将处理量少的处理单元上的用户转移到其他处理量少的处理单元上，并确保总处理量不超过每个单元的处理上限。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述监控主处理单板上的各个处理单元当前处理的用户数量的步骤之后，还包括：

根据各个处理单元当前处理的用户数量与处理上限的比值获得各个处理单元的处理能力利用率。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通讯设备的主控板预估总的处理量需求，增加处理冗余后，得到预估的当前需要的处理单元数量包括：

以一段时间用户数量作为样本，得到用户分布曲线图，从曲线上得到时间段的分隔点，并计算相应时间段内的最大用户数量；

在前一步骤得到的时间段内最大用户数量的基础上，加上10％的冗余量得到预估的相应时间段需要用户数量，预估的相应时间段内的需要用户数量除以每个处理单元处理的最大处理能力，得到预估的相应时间段需要的处理单元数量。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

将转移集中后所得到的空闲处理单元置于待机节能状态。

6.一种降低有多个处理单元单板功耗的装置，其特征在于，包括：

预估单元，用于预估总的处理量需求，得到预估的当前需要的处理单元数量；

判断单元，用于获得主处理板上当前处理单元数量，当判断到当前处理单元数量超过预估的当前需要的处理单元数量，则发送一第一触发信号；当判断到处理单元数量不足，则发送一第二触发信号；

执行单元，用于当接收到第一触发信号，将主处理板上的多余处理单元断电或者待机；当接收到第二触发信号，开启处于待机或者断电状态的处理单元。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述执行单元，进一步用于通过信号传输通道监控主处理单板上的各个处理单元当前处理的用户数量；将处理量少的处理单元上的用户转移到其他处理量少的处理单元上，并确保总处理量不超过每个单元的处理上限。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述执行单元，进一步用于根据各个处理单元当前处理的用户数量与处理上限的比值获得各个处理单元的处理能力利用率。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述预估单元，用于以一段时间用户数量作为样本，得到用户分布曲线图，从曲线上得到时间段的分隔点，并计算相应时间段内的最大用户数量；

在得到的时间段内最大用户数量的基础上，加上10％的冗余量得到预估的相应时间段需要用户数量，预估的相应时间段内的需要用户数量除以每个处理单元处理的最大处理能力，得到预估的相应时间段需要的处理单元数量。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

所述执行单元，进一步用于将转移集中后所得到的空闲处理单元置于待机节能状态。

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