CN103197754A - 一种降低芯片功耗的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低芯片功耗的方法,包括:监测芯片的输入接口、输出接口和芯片的内部总线的实时负载情况,采集负载监测信息;根据所述负载监测信息调整芯片工作频率;根据当前的所述芯片工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速。本发明所述的一种降低芯片功耗的方法和装置,解决了现有技术在芯片调频降低功耗过程中,存在难以实现芯片通道恒限速的问题,在保持芯片通道恒定限速的情况下,为降低芯片功耗提出了可行的解决方案。

Description

一种降低芯片功耗的方法和装置
技术领域
本发明涉及芯片技术领域,尤其涉及一种降低芯片功耗的方法和装置。
背景技术
低碳环保成为国际主题的今天,如何降低芯片功耗成为芯片开发中面临的重要课题,在同类芯片中,功耗更低的芯片更具有竞争力。
芯片的路由总负载不高时,可以通过降低芯片的频率来降低整个芯片的功耗。但是芯片的路由总负载不高并不代表着每个芯片通道(Channel)的负载都不高,可能这时候某些芯片通道对性能的要求还很高,因此在降低功耗的同时,又保证各个芯片通道的带宽成为网络芯片需要解决的问题。
现有技术中,采用降低芯片的工作频率的方式来降低芯片功耗,但是这种方式不能对芯片的单通道进行限速,这样就会影响芯片的单通道用户的带宽,进一步改进是通过手动调节芯片的单通道的限速参数,来保证单通道用户的带宽,这样能够达到既降低芯片功耗,又不影响各个单通道的用户带宽的目的。
但是现有技术中的这种改进还有如下缺点:
一、及时性差。调整芯片工作频率和单通道限速参数的时间间隔比较大,可能导致单通道在某段时间内性能变低,导致丢包;
二、需要用户额外做一些工作。例如采样芯片输入/输出接口的负载信息,然后根据负载信息调整芯片单通道的限速参数。但是这样会给客户增加额外的成本。
发明内容
本发明实施例提供一种降低芯片功耗的方法和装置,用以解决现有技术在调整芯片工作频率进而降低芯片功耗的过程中,自动根据芯片的工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速的问题。
第一方面,本发明实施例提供一种降低芯片功耗的方法,包括:
监测芯片的输入接口、输出接口和芯片的内部总线的实时负载情况,采集负载监测信息;
根据所述负载监测信息调整芯片工作频率;
根据当前的所述芯片工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速。
本发明实施例所述的方法,在调整芯片工作频率进而降低芯片功耗的过程中,能够自动根据芯片的工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速,不会因为芯片的工作频率的变化而影响芯片的各个通道的信息传输速率。
在所述第一方面的第一种可能的实现方式中,在根据当前的所述芯片工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速时,所述方法还包括:
采用令牌桶方式对所述芯片的各个通道的信息传输速率进行限速。
结合所述第一方面的第一种可能的实现方式,在所述第一方面的第二种可能的实现方式中,在采用令牌桶方式对所述芯片的各个通道的信息传输速率进行限速时,所述方法还包括:
利用如下公式对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速:
CIR = Total Div × WorkingClockRate Divider × Token _ size × 8 Mbps · · · [ 1 ] ;
其中,CIR表示承诺信息速率,即所述芯片的各个通道中的单个通道的信息传输速率;
Figure BDA00002998426900022
表示限速参数信息,根据当前的所述芯片工作频率和芯片最高工作频率求得;
WorkingClockRate表示当前的芯片工作频率;
Divider为所述令牌桶的令牌填充周期;
Token_size为每次向所述令牌桶填充的令牌数。
结合所述第一方面的第二种可能的实现方式,在所述第一方面的第三种可能的实现方式中,在采用令牌桶方式对所述芯片的各个通道的信息传输速率进行限速时,所述方法还包括:
利用如下公式计算所述限速参数信息:
Total Div = MaxClockRate WorkingClockRate · · · [ 2 ] ;
其中,
Figure BDA00002998426900032
表示限速参数信息;
WorkingClockRate表示当前的芯片工作频率;
MaxClockRate表示芯片最高工作频率。
结合所述第一方面或者所述第一方面的第一种可能的实现方式至第三种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式,在所述第一方面的第四种可能的实现方式中,在根据所述负载监测信息调整芯片的工作频率时,所述方法还包括:
根据各监测点的负载监测信息,降低或者提高所述芯片工作频率;
如果当前所有监测点的负载情况是轻负载情况时,降低所述芯片工作频率;
如果当前任意一个监测点的负载情况是重负载情况时,提高所述芯片工作频率。
结合所述第一方面的第四种可能的实现方式,在所述第一方面的第五种可能的实现方式中,在根据各监测点的负载监测信息,降低或者提高所述芯片工作频率时,所述方法还包括:
如果所述监测点的负载监测信息小于等于预设的最小阈值,则认为所述监测点的负载情况是轻负载情况;
如果所述监测点的负载监测信息大于等于预设的最小阈值,则认为所述监测点的负载情况是重负载情况。
第二方面,本发明实施例还提供一种降低芯片功耗的装置,包括:
芯片负载监测模块,用于监测芯片的输入接口、输出接口以及芯片的内部总线的负载情况,将采集的负载监测信息发送至所述芯片电源管理模块;
芯片电源管理模块,用于根据所述负载监测信息向所述芯片工作频率调整模块发送调整芯片工作频率的指令,以及向所述芯片通道限速模块发送限速参数信息;所述限速参数信息根据当前的所述芯片工作频率和芯片最高工作频率求得;
芯片工作频率调整模块,用于根据所述调整芯片工作频率的指令调整芯片的工作频率;
芯片通道限速模块,用于根据所述限速参数信息限制所述芯片的各个通道的信息传输速率。
本发明实施例所述的装置,用于实现本发明所述的方法,在调整芯片工作频率进而降低芯片功耗的过程中,能够自动根据芯片的工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速,不会因为芯片的工作频率的变化而影响芯片的各个通道的信息传输速率。
在所述第二方面的第一种可能的实现方式中,所述芯片电源管理模块包括限速参数信息计算模块,用于根据所述芯片工作频率和芯片最高工作频率计算所述限速参数信息。
在所述第二方面的第二种可能的实现方式中,所述芯片通道限速模块包括令牌桶计算模块,用于根据令牌桶方式计算所述芯片的各个通道的信息传输速率。
结合所述第二方面的第二种可能的实现方式,在所述第二方面的第三种可能的实现方式中,所述芯片通道限速模块是报文重组模块,位于所述芯片的各个通道中的单个通道上。
本发明实施例通过一种降低芯片功耗的方法和装置,解决了在调整芯片工作频率进而降低芯片功耗的过程中,自动根据芯片的工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速的问题,在保持芯片通道恒定限速的情况下,为降低芯片功耗提出了可行的解决方案,其包括的有益效果如下:
一、本发明所述的方法和装置能够根据芯片的输入/输出接口及内部模块间总线的总负载信息,自动调节芯片工作频率,降低芯片功耗;
二、在因为芯片总的负载变化而调节芯片工作频率的过程中,用户不需要手动修改每个芯片通道的限速参数,就可以保证单芯片通道的限速不变,确保芯片工作频率调整过程中,芯片单通道用户的性能不会受到影响,在动态调频过程中,既不会因为芯片工作频率的提高而使每个芯片通道的带宽变大,也不会因为芯片工作频率的降低而使每个芯片通道的限速性能变小,即在芯片自动动态调频过程中,在芯片的各个单通道上实现恒限速性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1所述的降低芯片功耗的方法的流程图;
图2为本发明实施例2所述的降低芯片功耗的装置结构图;
图3为本发明实施例2所述的降低芯片功耗的装置示意图。
具体实施方式
由于现有技术在调整芯片工作频率进而降低芯片功耗的过程中,无法做到自动根据芯片的工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速的问题,本发明实施例提出一种降低芯片功耗的方法和装置,在保持芯片通道恒定限速的情况下,为降低芯片功耗提出了可行的解决方案。
下面结合各个附图对本发明实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细的阐述。
图1是本发明实施例所述的降低芯片功耗的方法的流程图,如图1所示,本发明实施例的主要实现原理流程如下:
步骤S1,监测芯片的输入接口、输出接口和芯片的内部总线的实时负载情况,采集负载监测信息;
步骤S2,根据所述负载监测信息调整芯片工作频率;
步骤S3,根据当前的所述芯片工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速。
下面将依据本发明上述发明原理,详细介绍二个实施例来对本发明方法的主要实现原理进行详细的阐述和说明。
实施例1
本发明实施例提供的一种降低芯片功耗的方法,包括:
步骤S1,监测芯片的输入接口、输出接口和芯片的内部总线的实时负载情况,采集负载监测信息;
步骤S1,根据所述负载监测信息调整芯片工作频率;
步骤S1,根据当前的所述芯片工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速。
进一步,本发明实施例所述的降低芯片功耗的方法,在根据当前的所述芯片工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速时,所述方法还包括:
采用令牌桶方式对所述芯片的各个通道的信息传输速率进行限速。
其中,令牌桶方式具体包括:
根据预设的周期自动向令牌桶填充令牌;
发送报文时,如果所述令牌桶中有令牌,则发送所述报文,并且将发送所述报文需要花销的令牌数减去;
如果所述令牌桶中没有令牌或者有令牌赤字时,则不发送所述报文;
令牌桶方式用来根据预设的周期,对芯片的单个通道限速,如果芯片的单个通道的信息传输速率大,周期内发送报文需要花销的令牌数超过了所述预设的周期内填充的令牌数,即令牌桶内的令牌数,超出的报文由于没有额外的令牌,而不会被发送,因此调整了芯片单个通道的信息传输速率,使其与预设的周期相对应。
进一步,本发明实施例所述的降低芯片功耗的方法在采用令牌桶方式对所述芯片的各个通道的信息传输速率进行限速时,所述方法还包括:
利用如下公式对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速:
CIR = Total Div × WorkingClockRate Divider × Token _ size × 8 Mbps · · · [ 1 ] ;
其中,CIR(Committed Information Rate)表示承诺信息速率,即所述芯片的各个通道中的单个通道的信息传输速率;
Figure BDA00002998426900072
表示限速参数信息,根据当前的所述芯片工作频率和芯片最高工作频率求得;
WorkingClockRate表示当前的芯片工作频率;
Divider为所述令牌桶的令牌填充周期;
Token_size为每次向所述令牌桶填充的令牌数。
上述公式[1]的限速原理如下:
为了达到无论芯片如何调整工作频率都不影响芯片的每个通道的限速效果,设限速公式为:
CIR = MaxClockRate Divider × Token _ size × 8 Mbps · · · [ 3 ]
在公式[3]中,MaxClockRate对芯片的应用场景来说是固定的,Token_size和Divider用户配置完成之后就是固定的,在不同的负载情况下,用户不需要调整这些配置,因此CIR保持不变,即所述芯片的各个通道中的单个通道的信息传输速率保持不变。发生变化的只是芯片工作频率,芯片工作频率变化可以通过限速参数信息
Figure BDA00002998426900074
补偿回来,从而达到调整芯片功率时,芯片工作频率的变化不会引起芯片的单个通道的信息传输速率变化的技术效果,不论芯片工作频率如何变化,芯片单个通道都是恒定限速。
进一步,本发明实施例所述的降低芯片功耗的方法,在采用令牌桶方式对所述芯片的各个通道的信息传输速率进行限速时,所述方法还包括:
利用如下公式计算所述限速参数信息:
Total Div = MaxClockRate WorkingClockRate · · · [ 2 ] ;
其中,
Figure BDA00002998426900082
表示限速参数信息;
WorkingClockRate表示当前的芯片工作频率;
MaxClockRate表示芯片最高工作频率。
根据预设的周期自动向令牌桶填充令牌,所述预设的周期是与当前的芯片工作频率相对应的,但在上面公式[3]中,是以芯片最高工作频率计算芯片的每个通道的信息传输速率,因此需要将芯片工作频率和芯片最高工作频率的关系引入公式[3],而芯片工作频率和芯片最高工作频率的关系为:
WorkingClockRate = MaxClockRate × Div Total
从而可以得到公式:
Total Div = MaxClockRate WorkingClockRate · · · [ 2 ] ;
根据公式[2]和公式[3],芯片单个通道的限速公式可以相应修改为:
CIR = Total Div × WorkingClockRate Divider × Token _ size × 8 Mbps · · · [ 1 ] ;
即公式[1],通过整理公式[1]可以得到如下公式:
CIR = WorkingClockRate × Total × Token _ size Div × Divider × 8 Mbps · · · [ 4 ] ;
根据公式[4],所述令牌桶的令牌的填充周期由Divider扩展为Divider×Div,填充令牌数由原有的Token_size转变为Token_size×Total,其中,Div可以使用当前的芯片工作频率代替,Total可以使用芯片最高工作频率代替,因为限速参数信息
Figure BDA00002998426900091
是芯片最高工作频率和当前的芯片工作频率的商,而在上述全部公式中,Total和Div的相除关系并没有改变。
进一步,本发明实施例所述的降低芯片功耗的方法,在根据所述负载监测信息调整芯片的工作频率时,所述方法还包括:
根据各监测点的负载监测信息,降低或者提高所述芯片工作频率;
如果当前所有监测点的负载情况是轻负载情况时,降低所述芯片工作频率;
如果当前任意一个监测点的负载情况是重负载情况时,提高所述芯片工作频率。
当所有监测点的负载情况是轻负载情况时,降低所述芯片工作频率并不会影响芯片的正常工作,可以使所述芯片的功耗降低;而当前任意一个监测点的负载情况是重负载情况时,必须提高所述芯片工作频率,使芯片可以正常工作,这样不会因为重负载情况而影响到监测点所在的芯片通道的信息传输速率,这时芯片的功耗会提高。
进一步,本发明实施例所述的降低芯片功耗的方法在根据各监测点的负载监测信息,降低或者提高所述芯片工作频率时,所述方法还包括:
如果所述监测点的负载监测信息小于等于预设的最小阈值,则认为所述监测点的负载情况是轻负载情况;
如果所述监测点的负载监测信息大于等于预设的最小阈值,则认为所述监测点的负载情况是重负载情况。
设定阈值可以为自动判断芯片的重负载情况或者轻负载情况提供判断基准。
实施例2
图2为本发明实施例所述的降低芯片功耗的装置结构图,如图2所示,本发明实施例还提供了一种降低芯片功耗的装置,包括:
芯片负载监测模块,用于监测芯片的输入接口、输出接口以及芯片的内部总线的负载情况,将采集的负载监测信息发送至所述芯片电源管理模块;
所述采集的负载监测信息来自于芯片的实时负载情况;
芯片电源管理模块,用于根据所述负载监测信息向所述芯片工作频率调整模块发送调整芯片工作频率的指令,以及向所述芯片通道限速模块发送限速参数信息;所述限速参数信息根据当前的所述芯片工作频率和芯片最高工作频率求得;所述限速参数信息就是指
Figure BDA00002998426900101
芯片工作频率调整模块,用于根据所述调整芯片工作频率的指令调整芯片的工作频率;述芯片工作频率调整模块是锁相环(PLL,Phase Locking Loop);
所述调整芯片工作频率的指令用于调整芯片工作频率的档次;调整后的芯片工作频率是芯片最高工作频率的N倍,
Figure BDA00002998426900102
芯片通道限速模块,用于根据所述限速参数信息限制所述芯片的各个通道的信息传输速率;所述芯片通道限速模块是报文重组模块(RB,Re-assembleBlock),位于所述芯片的各个通道中的单个通道上,控制相应芯片通道的限速。
进一步,本发明实施例所述的降低芯片功耗的装置,所述芯片电源管理模块包括限速参数信息计算模块,用于根据所述芯片工作频率和芯片最高工作频率计算所述限速参数信息。
进一步,本发明实施例所述的降低芯片功耗的装置,所述芯片通道限速模块包括令牌桶计算模块,用于根据令牌桶方式计算所述芯片的各个通道的信息传输速率。
例如针对某网络芯片,图3为本发明实施例2所述的降低芯片功耗的装置示意图,如图3所示,在网络芯片内,PLL表示锁相环、PM表示芯片电源管理模块、IL(InterLaken)表示业界通用的接口协议模块、PE(Packet Edit)表示报文编辑模块、RB表示报文重组模块、Data-Path是数据通路、在Data-Path中各模块间的小框表示的是模块间的总线,PM对IL与RB、RB与PE、PE与IL间的总线进行监控,此外,还对芯片的输入接口和输出接口的总线进行监控,在芯片中一共设置了5个监控点,在PM中汇总所有负载监测信息,然后对PLL发送芯片工作频率控制指令并且向RB发送限速参数信息。此外,被限速的芯片通道和没有被限速的芯片通道的数据信息流量之和不能长时间大于或等于RB到PE的总线的总流量,否则被限速通道的数据信息流量可能受到影响,不利于芯片内的信息传输。
本领域普通技术人员将会理解,本发明的各个方面、或各个方面的可能实现方式可以被具体实施为系统、方法或者计算机程序产品。因此,本发明的各方面、或各个方面的可能实现方式可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件等等),或者组合软件和硬件方面的实施例的形式,在这里都统称为“电路”、“模块”或者“系统”。此外,本发明的各方面、或各个方面的可能实现方式可以采用计算机程序产品的形式,计算机程序产品是指存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码。
计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包含但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或者装置,或者前述的任意适当组合,如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或者快闪存储器)、光纤、便携式只读存储器(CD-ROM)。
计算机中的处理器读取存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码,使得处理器能够执行在流程图中每个步骤、或各步骤的组合中规定的功能动作;生成实施在框图的每一块、或各块的组合中规定的功能动作的装置。
计算机可读程序代码可以完全在用户的计算机上执行、部分在用户的计算机上执行、作为单独的软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上,或者完全在远程计算机或者服务器上执行。也应该注意,在某些替代实施方案中,在流程图中各步骤、或框图中各块所注明的功能可能不按图中注明的顺序发生。例如,依赖于所涉及的功能,接连示出的两个步骤、或两个块实际上可能被大致同时执行,或者这些块有时候可能被以相反顺序执行。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种降低芯片功耗的方法,其特征在于,包括:
监测芯片的输入接口、输出接口和芯片的内部总线的实时负载情况,采集负载监测信息;
根据所述负载监测信息调整芯片工作频率;
根据当前的所述芯片工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速。
2.根据权利要求1所述的降低芯片功耗的方法,其特征在于,在根据当前的所述芯片工作频率对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速时,所述方法还包括:
采用令牌桶方式对所述芯片的各个通道的信息传输速率进行限速。
3.根据权利要求2所述的降低芯片功耗的方法,其特征在于,在采用令牌桶方式对所述芯片的各个通道的信息传输速率进行限速时,所述方法还包括:
利用如下公式对芯片的各个通道的信息传输速率进行限速:
CIR = Total Div × WorkingClockRate Divider × Token _ size × 8 Mbps · · · [ 1 ] ;
其中,CIR表示承诺信息速率,即所述芯片的各个通道中的单个通道的信息传输速率;
表示限速参数信息,根据当前的所述芯片工作频率和芯片最高工作频率求得;
WorkingClockRate表示当前的芯片工作频率;
Divider为所述令牌桶的令牌填充周期;
Token_size为每次向所述令牌桶填充的令牌数。
4.根据权利要求3所述的降低芯片功耗的方法,其特征在于,在采用令牌桶方式对所述芯片的各个通道的信息传输速率进行限速时,所述方法还包括:
利用如下公式计算所述限速参数信息:
Total Div = MaxClockRate WorkingClockRate · · · [ 2 ] ;
其中,
Figure FDA00002998426800022
表示限速参数信息;
WorkingClockRate表示当前的芯片工作频率;
MaxClockRate表示芯片最高工作频率。
5.根据权利要求1~4任一项所述的降低芯片功耗的方法,其特征在于,在根据所述负载监测信息调整芯片的工作频率时,所述方法还包括:
根据各监测点的负载监测信息,降低或者提高所述芯片工作频率;
如果当前所有监测点的负载情况是轻负载情况时,降低所述芯片工作频率;
如果当前任意一个监测点的负载情况是重负载情况时,提高所述芯片工作频率。
6.根据权利要求5所述的降低芯片功耗的方法,其特征在于,在根据各监测点的负载监测信息,降低或者提高所述芯片工作频率时,所述方法还包括:
如果所述监测点的负载监测信息小于等于预设的最小阈值,则认为所述监测点的负载情况是轻负载情况;
如果所述监测点的负载监测信息大于等于预设的最小阈值,则认为所述监测点的负载情况是重负载情况。
7.一种降低芯片功耗的装置,其特征在于,包括:
芯片负载监测模块,用于监测芯片的输入接口、输出接口以及芯片的内部总线的负载情况,将采集的负载监测信息发送至所述芯片电源管理模块;
芯片电源管理模块,用于根据所述负载监测信息向所述芯片工作频率调整模块发送调整芯片工作频率的指令,以及向所述芯片通道限速模块发送限速参数信息;所述限速参数信息根据当前的所述芯片工作频率和芯片最高工作频率求得;
芯片工作频率调整模块,用于根据所述调整芯片工作频率的指令调整芯片的工作频率;
芯片通道限速模块,用于根据所述限速参数信息限制所述芯片的各个通道的信息传输速率。
8.根据权利要求7所述的降低芯片功耗的装置,其特征在于,所述芯片电源管理模块包括限速参数信息计算模块,用于根据所述芯片工作频率和芯片最高工作频率计算所述限速参数信息。
9.根据权利要求7所述的降低芯片功耗的装置,其特征在于,所述芯片通道限速模块包括令牌桶计算模块,用于根据令牌桶方式计算所述芯片的各个通道的信息传输速率。
10.根据权利要求9所述的降低芯片功耗的装置,其特征在于,所述芯片通道限速模块是报文重组模块,位于所述芯片的各个通道中的单个通道上。
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