CN110350911A - 效能监视单元的计数电路 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种效能监视单元的计数电路，能够避免一般周期计数器于发生溢出后，暂停计数所导致的计数不精确等问题。该计数电路的一实施例包含一周期计数器与一事件计数器。该周期计数器于一使能期间从一启始值开始计数一时钟信号的周期数，并于该使能期间内该周期计数器之计数值达到该周期计数器的计数上限时，改变一触发信号的电平以及从该启始值再次计数。该事件计数器于该使能期间依据该触发信号的电平的改变次数进行计数。因此，该计数电路得以依据该周期计数器之计数值以及该事件计数器之计数值，得到该时钟信号的总周期数。

Description

效能监视单元的计数电路

技术领域

本发明是关于计数电路，尤其是关于效能监视单元的计数电路。

背景技术

效能监视单元(performance monitor unit,PMU)常被用来取得一处理器的效能资讯，该效能资讯可作为此处理器或其执行之指令的改善依据。上述效能监视单元通常会计数一特定时间(例如：执行一特定操作所需的时间)内该处理器的时钟的周期数，此计数操作可藉由一专用计数器来实现，然而，由于该处理器的时钟频率可能相当高，该专用计数器容易在该特定时间结束前，达到它的计数上限而溢出(overflow)，因此，因应该专用计数器的溢出情形，该专用计数器的计数值须被调整，且该溢出情形须被记录，而在完成上述调整及记录之前，该专用计数器会暂停运作，这会影响到最后的计数结果，简言之，最后的计数结果会不精确。

目前技术可见于以下文献：美国专利号US 7,225,105 B2。

发明内容

本发明之一目的在于提供一种效能监视单元的计数电路，以避免先前技术的问题。

本发明揭露了一种效能监视单元的计数电路，其一实施例包含一周期计数器与一事件计数器。该周期计数器用来于一使能期间从一启始值开始计数一时钟信号的一周期数，并于该使能期间内该周期计数器之计数值达到该周期计数器的计数上限时，改变一触发信号的电平以及从该启始值再次计数。该事件计数器用来于该使能期间依据该触发信号的电平的一改变次数进行计数。因此，该计数电路得以依据该周期计数器之计数值以及该事件计数器之计数值，得到该使能期间内该时钟信号的一总周期数。

本发明之计数电路的另一实施例包含一周期计数器、一第一事件计数器以及一第二事件计数器。该周期计数器用来于一使能期间从一启始值开始计数一时钟信号的一周期数，并于该周期计数器之计数值达到该周期计数器的计数上限时，改变一触发信号的电平并从该启始值再次计数。该第一事件计数器用来于该使能期间依据该触发信号从一第一值开始计数，并于该第一事件计数器之计数值达到该第一事件计数器的计数上限时，改变一第一信号的电平以及从该第一值再次计数。该第二事件计数器用来于该使能期间依据该第一信号从一第二值开始计数。因此，该计数电路得以依据该周期计数器之计数值、该第一事件计数器之计数值以及该第二事件计数器之计数值，得到该使能期间内该时钟信号的一总周期数。

本发明之计数电路的又一实施例包含一周期计数器、一多工器以及一事件计数器。该周期计数器用来计数一时钟信号的一周期数，并输出一触发信号给一多工器。该多工器用来接收至少一事件信号与该触发信号，并依据一选择信号输出该至少一事件信号与该触发信号的其中之一给该事件计数器。该事件计数器用来于该选择信号输出该至少一事件信号的其中之一时，与该周期计数器分开地运作；该事件计数器另用来于该选择信号输出该触发信号时，依据该触发信号之电平的一改变次数进行计数。按照上述，该事件计数器可依据该周期计数器输出的触发信号来运作，也可依据其它事件信号来运作，从而提供使用弹性。

有关本发明的特征、实作与功效，兹配合图式作较佳实施例详细说明如下。

附图说明

图1显示本发明之效能监视单元的计数电路的一实施例；

图2显示本发明之效能监视单元的计数电路的另一实施例；

图3显示本发明之效能监视单元的计数电路的又一实施例；以及

图4显示本发明之效能监视单元的计数电路的再一实施例。

具体实施方式

本说明书揭露一种效能监视单元(performance monitor unit,PMU)的计数电路，可用来计数一目标电路(例如：一处理器或一时钟产生电路)之一时钟信号的周期数，该计数电路可避免因为溢出而暂停计数，从而提供一精确的计数结果。上述时钟信号可以是该目标电路产生的信号，或是该目标电路接收的信号。

图1显示本发明之计数电路的一实施例。图1的计数电路100包含一周期计数器(cycle counter)110与一事件计数器(event counter)120，该二计数器110、120以一预定方式(例如：串联方式)连接。周期计数器110的一实施例是一N位计数器，事件计数器120的一实施例是一M位计数器，其中N与M均为正整数，分别对应周期计数器110与事件计数器120的计数上限；举例而言，N不小于32，M不小于16且小于N；另举例而言，N＝32，M＝16。值得注意的是，计数电路100可包含其它计数器(例如：其它事件计数器)以供使用。

请参阅图1。周期计数器110接收至少一使能信号EN，其定义一使能期间(例如：执行一特定操作所需的时间)，周期计数器110于该使能期间从一启始值(例如：32位值之最小值)开始计数一时钟信号CLK的一周期数，周期计数器110进一步地于该使能期间内周期计数器110之计数值达到周期计数器110的计数上限(例如：32位值之最大值)时，改变一触发信号OV的电平，并从该启始值再次计数，其中该触发信号OV的电平的一实施例是一溢出位的位值(例如：0或1)，该溢出位不包含于周期计数器110之计数位(例如：前述N位)。事件计数器120于该使能期间依据该触发信号OV的电平的一改变次数进行计数；举例来说，当该触发信号OV的电平改变一次(例如：由0变1，或由1变0)，事件计数器120的计数值就加1。因此，计数电路100得以依据周期计数器110之计数值以及事件计数器120之计数值，得到该使能期间内该时钟信号CLK的一总周期数；举例来说，若周期计数器110的计数上限为CYCT_MAX，当该使能期间结束时，该时钟信号CLK的总周期数CLK_TOTAL#等于「周期计数器110的计数值CYCT_CNT」加上「事件计数器120的计数值EV_CNT乘以周期计数器110的计数上限CYCT_MAX」(即：CLK_TOTAL#＝CYCT_CNT+EV_CNT×CYCT_MAX)。值得注意的是，因应该使能期间的结束，周期计数器110与事件计数器120可被重设，以准备下次计数。

请参阅图1，在某些应用下，该时钟信号CLK的总周期数可能超过周期计数器110的计数上限，此时周期计数器110与事件计数器120可合作计数，以避免周期计数器110的溢出导致问题；在某些应用下，该时钟信号CLK的总周期数不会超过周期计数器110的计数上限，或者事件计数器120被配置成用于其它用途，此时，周期计数器110与事件计数器120可各自运作，周期计数器110的溢出会按目前技术由一处理电路(例如：一处理器)来处理。为达上述弹性地使用事件计数器120的目的，本发明提出另一计数电路如图2所示。相较于图1，图2之计数电路200进一步包含一多工器210，多工器210用来接收一或多个事件信号EV¹、EV²…，以及接收该触发信号OV，从而依据一选择信号SEL输出该一或多个事件信号与该触发信号的其中之一给事件计数器120。当多工器210依据该选择信号SEL输出该一或多个事件信号的其中之一给事件计数器120时，事件计数器120是依据其所接收到的事件信号来运作，而与周期计数器110的运作无关；当多工器210依据该选择信号SEL输出该触发信号OV时，事件计数器120是依据该触发信号OV之电平的改变次数于该使能期间进行计数，从而与周期计数器110组成一计数上限更高的计数器。

在某些特殊情形下(例如：该时钟信号CLK的频率很高及/或该使能期间很长)，前述之事件计数器120也可能发生溢出而导致问题。有鉴于此，本发明提出另一计数电路如图3所示。图3之计数电路300包含一周期计数器310、一第一事件计数器320与一第二事件计数器330，该些计数器310、320、330以一预定方式(例如：串联方式)连接。周期计数器310的一实施例是一N位计数器，第一事件计数器320的一实施例是一M位计数器，第二事件计数器330的一实施例是一K位计数器，其中N、M与K为正整数，分别对应周期计数器310、第一事件计数器320与第二事件计数器330的计数上限；举例而言，N大于M与K的任一个，N不小于32，M＝K不小于16；另举例而言，N＝32，M＝K＝16。值得注意的是，计数电路300可包含其它计数器(例如：其它事件计数器)以供使用。

请参阅图3。周期计数器310于一使能期间从一启始值开始计数一时钟信号CLK的一周期数，并于周期计数器310之计数值达到周期计数器310的计数上限时，改变一触发信号OV的电平(例如：一溢出位的值)，并从该启始值再次计数。第一事件计数器320依据该触发信号OV之电平的改变次数从一第一值开始计数，并于第一事件计数器320之计数值达到第一事件计数器320的计数上限时，改变一第一信号OV1的电平(例如：另一溢出位的值，其中该另一溢出位不包含于第一事件计数器320之计数位(例如：前述M位))，以及从该第一值再次计数。第二事件计数器330依据该第一信号OV1之电平的改变次数从一第二值开始计数。因此，计数电路300得以依据周期计数器310之计数值、第一事件计数器320之计数值以及第二事件计数器330之计数值，得到该使能期间内该时钟信号CLK的一总周期数；举例来说，若周期计数器310的计数上限为CYCT_MAX以及第一事件计数器320的计数上限为EV1_MAX，当该使能期间结束时，该时钟信号CLK的总周期数CLK_TOTAL#等于「周期计数器310的计数值CYCT_CNT」加上「第一事件计数器320的计数值EV1_CNT乘以周期计数器310的计数上限CYCT_MAX」再加上「第二事件计数器330的计数值EV2_CNT乘以第一事件计数器320的计数上限EV1_MAX乘以周期计数器310的计数上限CYCT_MAX」(即：CLK_TOTAL#＝CYCT_CNT+CYCT_MAX×(EV1_CNT+EV2_CNT×EV1_MAX))。值得注意的是，因应该使能期间的结束，周期计数器310、第一事件计数器320与第二事件计数器330可被重设，以准备下次计数，上述重设属本领域之通常技术，其细节在此省略。

请参阅图3，在某些应用下，该时钟信号CLK的总周期数可能超过周期计数器310的计数上限，此时周期计数器310与第一事件计数器320可合作计数，以避免周期计数器310的溢出导致问题，同时间第二事件计数器330可协同运作或分开地运作；在某些应用下，该时钟信号CLK的总周期数可能超过周期计数器310与第一事件计数器320之组合的计数上限，此时周期计数器310、第一事件计数器320与第二事件计数器330可合作计数，以避免第一事件计数器320的溢出导致问题；在某些应用下，该时钟信号CLK的总周期数不会超过周期计数器310的计数上限或者第一事件计数器320须用于其它用途，此时周期计数器310、第一事件计数器320以及第二事件计数器330可分开地运作。为达上述弹性地使用事件计数器的目的，本发明提出另一计数电路如图4所示，相较于图3，图4之计数电路400进一步包含一第一多工器410与一第二多工器420。第一多工器410用来接收一或多个第一事件信号EV1¹、EV1²…，以及接收该触发信号OV，从而依据一第一选择信号SEL¹输出该一或多个第一事件信号与该触发信号的其中之一给第一事件计数器320，藉此，第一事件计数器320可依据第一多工器410所输出的信号，与周期计数器310分开运作或合作计数。第二多工器420用来接收一或多个第二事件信号EV2¹、EV2²…，以及接收该第一信号OV1，从而依据一第二选择信号SEL²输出该一或多个第二事件信号与该第一信号的其中之一给第二事件计数器330，藉此，第二事件计数器330可依据第二多工器420所输出的信号，独立地运作或与周期计数器310及第一事件计数器320合作计数。值得注意的是，当第一事件计数器320专用于与周期计数器310共同计数时，第一多工器410可被省略。

在实施为可能的前提下，本技术领域具有通常知识者可选择性地实施前述任一实施例中部分或全部技术特征，或选择性地实施前述复数个实施例中部分或全部技术特征的组合，藉此增加本发明实施时的弹性。另外，本技术领域具有通常知识者可依本揭露，了解到如何使用更多事件计数器来与周期计数器合作计数；为免赘文，相仿或重复的说明在此省略。

综上所述，本发明的计数电路可避免因为溢出而暂停计数，从而提供一精确的计数结果；另外，本发明之计数电路的事件计数器可依据该周期计数器输出的触发信号来运作，也可依据其它事件信号来运作，从而提供使用弹性。

虽然本发明之实施例如上所述，然而该些实施例并非用来限定本发明，本技术领域具有通常知识者可依据本发明之明示或隐含之内容对本发明之技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求之专利保护范畴，换言之，本发明之专利保护范围须视本说明书之申请专利范围所界定者为准。

符号说明

100 计数电路

110 周期计数器

120 事件计数器

EN 使能信号

CLK 时钟信号

OV 触发信号

200 计数电路

210 多工器

EV¹、EV² 事件信号

SEL 选择信号

300 计数电路

310 周期计数器

320 第一事件计数器

330 第二事件计数器

OV1 第一信号

400 计数电路

410 第一多工器

420 第二多工器

EV1¹、EV1² 第一事件信号

SEL¹ 第一选择信号

EV2¹、EV2² 第二事件信号

SEL² 第二选择信号。

Claims (10)

1.一种效能监视单元的计数电路，包含：

一周期计数器，用来于一使能期间从一启始值开始计数一时钟信号的一周期数，并于该使能期间内该周期计数器之计数值达到该周期计数器的计数上限时，改变一触发信号的电平以及从该启始值再次计数；以及

一事件计数器，用来于该使能期间依据该触发信号的电平的一改变次数进行计数，从而该计数电路依据该周期计数器之计数值以及该事件计数器之计数值，得到该使能期间内该时钟信号的一总周期数。

2.根据权利要求1所述的效能监视单元的计数电路，其中该周期计数器与该事件计数器是以串联方式连接。

3.根据权利要求1所述的效能监视单元的计数电路，其中该周期计数器是一N位计数器，该事件计数器是一M位计数器，该N大于该M。

4.根据权利要求1所述的效能监视单元的计数电路，进一步包含：

一多工器，用来接收至少一事件信号以及该触发信号，并依据一选择信号输出该至少一事件信号与该触发信号中的一个给该事件计数器。

5.根据权利要求1所述的效能监视单元的计数电路，其中该周期计数器包含一溢出位作为该触发信号，该溢出位之值于该使能期间内该周期数达到该周期计数器的计数上限时改变。

6.一种效能监视单元的计数电路，包含：

一周期计数器，用来于一使能期间从一启始值开始计数一时钟信号的一周期数，并于该周期计数器之计数值达到该周期计数器的计数上限时，改变一触发信号的电平并从该启始值再次计数；

一第一事件计数器，用来于该使能期间依据该触发信号从一第一值开始计数，并于该第一事件计数器之计数值达到该第一事件计数器的计数上限时，改变一第一信号的电平以及从该第一值再次计数；以及

一第二事件计数器，用来于该使能期间依据该第一信号从一第二值开始计数，从而该计数电路依据该周期计数器之计数值、该第一事件计数器之计数值以及该第二事件计数器之计数值，得到该使能期间内该时钟信号的一总周期数。

7.根据权利要求6项所述的效能监视单元的计数电路，其中该周期计数器、该第一事件计数器与该第二事件计数器是以串联方式连接。

8.根据权利要求6项所述的效能监视单元的计数电路，其中该周期计数器的计数上限大于该第一事件计数器与该第二事件计数器的任一个的计数上限。

9.根据权利要求6项所述的效能监视单元的计数电路，进一步包含：

一第一多工器，用来接收至少一第一事件信号以及该触发信号，并依据一第一选择信号输出该至少一第一事件信号与该触发信号中的一个给该第一事件计数器；以及

一第二多工器，用来接收至少一第二事件信号以及该第一信号，并依据一第二选择信号输出该至少一第二事件信号与该第一信号中的一个给该第二事件计数器。

10.一种效能监视单元的计数电路，包含：

一周期计数器，用来计数一时钟信号的一周期数，并输出一触发信号给一多工器；

该多工器，用来接收至少一事件信号与该触发信号，并依据一选择信号输出该至少一事件信号与该触发信号中的一个给一事件计数器；以及

该事件计数器，用来于该选择信号输出该至少一事件信号中的一个时，与该周期计数器分开地运作，该事件计数器另用来于该选择信号输出该触发信号时，依据该触发信号之电平的一改变次数进行计数。