CN113311934B - 一种多核异构域控制器动态功耗调整方法及系统 - Google Patents

一种多核异构域控制器动态功耗调整方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113311934B
CN113311934B CN202110384878.XA CN202110384878A CN113311934B CN 113311934 B CN113311934 B CN 113311934B CN 202110384878 A CN202110384878 A CN 202110384878A CN 113311934 B CN113311934 B CN 113311934B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power consumption
driving mode
virtual partition
dynamic
processor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110384878.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113311934A (zh
Inventor
杨世春
卢明宽
荣冬雪
周思达
周新岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN202110384878.XA priority Critical patent/CN113311934B/zh
Publication of CN113311934A publication Critical patent/CN113311934A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113311934B publication Critical patent/CN113311934B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/32—Means for saving power
    • G06F1/3203—Power management, i.e. event-based initiation of a power-saving mode
    • G06F1/3234—Power saving characterised by the action undertaken
    • G06F1/329—Power saving characterised by the action undertaken by task scheduling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Sources (AREA)

Abstract

本发明提供了一种多核异构域控制器动态功耗调整方法及系统，该方法将处理器按照类型的不同划分成虚拟分区后，将相同类型的处理器分配到同一虚拟分区统一管理，然后设定虚拟分区中的某处理器作为主控单元，并在主控单元内嵌驾驶模式识别算法和规则算法判断出车辆的驾驶模式和车辆使用状态，由功耗管理单元根据车辆使用状态关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑，最后由主控单元根据动态功耗影响公式计算得到域控制器的动态功耗，并通过功耗管理单元根据计算结果来调整动态电压和进行频率缩放以获取最优动态功耗。本发明能够准确调节各个模块的工作模式，同时消除了处理器所在物理位置的影响，具有更高的动态功耗调整效果。

Description

一种多核异构域控制器动态功耗调整方法及系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车控制技术领域，具体涉及一种多核异构域控制器动态功耗调整方法及系统。
背景技术
车载控制器在整车电子系统中主要用于增强汽车的安全性、舒适性和方便性。随着汽车电子技术的高速发展，其功能也在不断扩展和增加，现有技术中，一个车身控制器大多只对应一种或少量的功能，随着以电子技术实现的车辆功能的逐步增加，以及用户需求与行业标准的不断提高，车辆控制器之间需要互相通信以实现对车辆的协同控制，以往主流的面向单独功能的车载控制器逐渐演变为面向服务的域控制器，域控制器基于处理能力强大的多核CPU、GPU及PFGA处理器，实现了整车层级软件功能的集中化，域内各个系统通过总线进行互联，不同域之间通过以太网进行信息交互换。
虽然国内外的研究团队已经对域控制器的研究产生了显著成果，但仍然存在以下问题：1)域控制器相较于传统控制器，虽然各层级集成度高，但相应的功耗也会提升，这将带来半导体参数改变、硬件过热等一系列的问题；2)现有域控制器功能不够完善，仍有重要部分如网关、组合惯导等选用分布式的方法集成到车辆其他部位，这对功耗的调整增加了困难；3)智能算法受计算资源和电量的影响，对功耗极为敏感，在域控制器内同时实现多个人工智能算法仍然面临困难。
发明内容
为解决现有域控制器功耗调整存在的诸多欠缺及不足的问题，本发明提供了一种多核异构域控制器动态功耗调整方法，将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，并利用所设定的主控单元和功耗管理单元协同工作，使车辆能够根据驾驶模式的识别以及车辆使用状态，动态调用域控制器内不同模块，进而影响体系结构级集成芯片的动作方式，进而调整动态电压和频率缩放以获取最优动态功耗，达到动态功耗调整的目的。本发明还涉及一种多核异构域控制器动态功耗调整系统。
本发明的技术方案如下：
一种多核异构域控制器动态功耗调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步骤：利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，将相同类型的处理器分配到同一虚拟分区，在各虚拟分区内分别配置功耗管理单元，用于管理各个处理器的功耗；
第二步骤：设定虚拟分区中的某处理器作为主控单元，在所述主控单元内嵌驾驶模式识别算法和规则算法，在功耗管理单元采集整车及各个处理器传来的信号后，主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式，在驾驶模式为全人工驾驶模式时，则由功耗管理单元关闭所涉及到的处理器的所有自动驾驶算法；在驾驶模式为自动驾驶模式时，主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，再由功耗管理单元根据车辆使用状态关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑以实现状态转移；
第三步骤：由主控单元根据动态功耗影响公式计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元根据动态功耗计算结果来调整动态电压和进行频率缩放以获取最优动态功耗。
优选地，所述第一步骤是针对于不同类型处理器的特性，利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，包括将CPU划分至一个虚拟分区，将GPU划分至另一个虚拟分区，将FPGA划分至第三个虚拟分区，在各虚拟分区内部的功耗管理单元单独控制同一虚拟分区内的各控制器，各功耗管理单元之间相互通信。
优选地，所述第二步骤设定虚拟分区中的某CPU作为主控单元，主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式为自动驾驶模式时，先判断各个传感器通信是否正常以及信号是否稳定，再由主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，确定车辆是否需要使用相机、毫米波雷达、激光雷达，以及以何种频率采样，搭建有限状态机模型，确定状态转移条件；进而由功耗管理单元根据车辆使用状态进行电源管理，关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑使其休眠以实现状态转移。
优选地，所述第三步骤是由主控单元构建门控时钟和动态电压与频率缩放电源对动态功耗的影响公式，进而建立动态功耗模型，通过动态功耗模型计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元执行动态功耗最优的运行模式。
优选地，第一步骤所述功耗管理单元之间通过虚拟总线进行信号交互，每个功耗管理单元通过SPI总线单独控制某一个处理器。
一种多核异构域控制器动态功耗调整系统，其特征在于，包括依次连接的虚拟分区模块、模式识别处理模块、状态判断处理模块以及动态电压与频率缩放计算处理模块：
所述虚拟分区模块，利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，将相同类型的处理器分配到同一虚拟分区，在各虚拟分区内分别配置功耗管理单元，用于管理各个处理器的功耗；并设定虚拟分区中的某处理器作为主控单元，所述主控单元内嵌驾驶模式识别算法和规则算法；
所述模式识别处理模块，在功耗管理单元采集整车及各个处理器传来的信号后，主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式，在驾驶模式为全人工驾驶模式时，则由功耗管理单元关闭所涉及到的处理器的所有自动驾驶算法；
所述状态判断处理模块，在驾驶模式为自动驾驶模式时，主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，再由功耗管理单元根据车辆使用状态关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑以实现状态转移；
所述动态电压与频率缩放计算处理模块，由主控单元根据动态功耗影响公式计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元根据动态功耗计算结果来调整动态电压和进行频率缩放以获取最优动态功耗。
优选地，所述虚拟分区模块针对于不同类型处理器的特性，利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，所述多核异构域控制器中的处理器包括若干CPU、GPU和FPGA，各所述CPU被划分至一个虚拟分区，各所述GPU被划分至另一个虚拟分区，各所述FPGA被划分至第三个虚拟分区，在各虚拟分区内部的功耗管理单元与同一虚拟分区内的各控制器相连，各虚拟分区内的功耗管理单元之间相互通信。
优选地，所述模式识别处理模块在主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式为自动驾驶模式时，先判断各个传感器通信是否正常以及信号是否稳定；所述状态判断处理模块是由主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，确定车辆是否需要使用相机、毫米波雷达、激光雷达，以及以何种频率采样，搭建有限状态机模型，确定状态转移条件；进而由功耗管理单元根据车辆使用状态进行电源管理，关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑使其休眠以实现状态转移。
优选地，所述动态电压与频率缩放计算处理模块是由主控单元构建门控时钟和动态电压与频率缩放电源对动态功耗的影响公式，进而建立动态功耗模型，通过动态功耗模型计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元执行动态功耗最优的运行模式。
优选地，所述功耗管理单元之间通过虚拟总线进行信号交互，每个功耗管理单元通过SPI总线单独控制某一个处理器。
本发明的技术效果如下：
本发明提供一种多核异构域控制器动态功耗调整方法，利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区后，将相同类型的处理器分配到同一虚拟分区统一管理，在各虚拟分区内分别配置功耗管理单元管理各个处理器的功耗，并设定虚拟分区中的某处理器作为主控单元，同时在主控单元内嵌驾驶模式识别算法和规则算法，在功耗管理单元采集整车及各个处理器传来的信号后，主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式，在驾驶模式为全人工驾驶模式时，则由功耗管理单元关闭所涉及到的处理器的所有自动驾驶算法，在驾驶模式为自动驾驶模式时，主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，再由功耗管理单元根据车辆使用状态关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑以实现状态转移，最后由主控单元根据动态功耗影响公式计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元根据动态功耗计算结果来调整动态电压和进行频率缩放以获取最优动态功耗。该方法不仅考虑了时钟频率和电源电压，而且考虑了它们之间的相互作用，针对时钟频率多变和电源电压连续的特性，分别使用针对性的方法，得到了各工况下最优频率和最优波形，同时将相同类型的处理器分配到一起统一管理，消除了处理器所在物理位置的影响，为功耗管理单元的管理提供了便利，提升了功耗管理单元的工作效率。
本发明还涉及一种多核异构域控制器动态功耗调整系统，该系统与上述的多核异构域控制器动态功耗调整方法相对应，可以理解为是实现多核异构域控制器动态功耗调整方法的系统，该系统通过依次执行的四个模块相互协同工作，利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区后，将相同类型的处理器分配到同一虚拟分区统一管理，在各虚拟分区内分别配置一功耗管理单元管理同一虚拟分区的各个处理器的功耗，并设定虚拟分区中的某一处理器作为主控单元，同时在该主控单元内嵌驾驶模式识别算法和规则算法，在功耗管理单元采集整车及各个处理器传来的信号后，主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式，在驾驶模式为全人工驾驶模式时，则由功耗管理单元关闭所涉及到的处理器的所有自动驾驶算法，在驾驶模式为自动驾驶模式时，主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，再由功耗管理单元根据车辆使用状态关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑以实现状态转移，最后由主控单元根据动态功耗影响公式计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元根据动态功耗计算结果来调整动态电压和进行频率缩放以获取最优动态功耗。该系统设计了一种多核异构域控制器能耗管理架构，基于该架构，通过主控单元和功耗管理单元协同工作，车辆可根据驾驶模式的识别，进一步能够动态调用域控制器内不同模块，进而影响体系结构级集成芯片的动作方式，进而调整动态电压和频率缩放以获取最优动态功耗，达到动态功耗调整的目的。
附图说明
图1为本发明多核异构域控制器动态功耗调整方法的流程图。
图2为本发明多核异构域控制器动态功耗调整方法体系架构示意图。
图3为驾驶模式识别处理及状态判断处理的优选流程图。
图4为本发明功耗管理单元的结构框图。
具体实施方式
为了更清楚的理解该发明的内容，将结合附图和实施例详细说明。
本发明涉及一种多核异构域控制器动态功耗调整方法，如图1所示流程图，包括：第一步骤、也可称为是虚拟分区架构步骤，利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，将相同类型的处理器分配到同一虚拟分区，在各虚拟分区内分别配置功耗管理单元，用于管理各个处理器的功耗；第二步骤、设定虚拟分区中的某处理器作为主控单元，在所述主控单元内嵌驾驶模式识别算法和规则算法，在功耗管理单元采集整车及各个处理器传来的信号后，主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式，在驾驶模式为全人工驾驶模式时，则由功耗管理单元关闭所涉及到的处理器的所有自动驾驶算法，可理解是驾驶模式识别处理步骤；在驾驶模式为自动驾驶模式时，主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，再由功耗管理单元根据车辆使用状态关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑以实现状态转移，可理解是状态判断处理步骤；第三步骤、也可称为是动态电压与频率缩放步骤，由主控单元根据动态功耗影响公式计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元根据动态功耗计算结果来调整动态电压和进行频率缩放以获取最优动态功耗。本发明所提供的多核异构域控制器动态功耗调整方法，相对于传统车辆域控制器具有更高的动态功耗调整效果，尤其是车辆行驶在复杂多变的场景中，可通过功耗管理单元关闭自动驾驶算法、空闲时钟或不用的逻辑，并能够调整动态电压和进行频率缩放，即准确调节各个模块工作模式，如果仅仅依靠出厂前设定好的功耗调整方法，难以对功耗做出有效调整。本发明相较于传统车辆域控制器的动态调整方法更加全面，不仅考虑了时钟频率和电源电压，而且考虑了它们之间的相互作用，针对时钟频率多变和电源电压连续的特性，分别使用针对性的方法，得到了各工况下最优频率和最优波形；同时将相同类型的处理器分配到一起统一管理，消除了处理器所在物理位置的影响，为功耗管理单元的管理提供了便利，提升了功耗管理单元的工作效率。
下面对本发明多核异构域控制器动态功耗调整方法的各步骤进行详细说明。
第一步骤：如图2所示的体系架构示意图，首先，针对于不同类型处理器的特性，利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，包括将CPU划分至一个虚拟分区，将GPU划分至另一个虚拟分区，将FPGA划分至第三个虚拟分区，在各虚拟分区内分别配置功耗管理单元，用于管理各个处理器的功耗，此外，各虚拟分区内的功耗管理单元还单独控制同一虚拟分区内的各控制器，且各功耗管理单元之间相互通信。
可以理解的是，除了上述所描述的CPU、GPU、FPGA三种类型处理器之外，还可以包括其他异构处理器，其他异构处理器根据不同类型处理器的特性分别划分至不同的虚拟分区中并分别配置功耗管理单元，在此不再赘述。
优选地，功耗管理单元之间通过虚拟总线进行信号交互，每个功耗管理单元可通过SPI总线单独控制某一个CPU、GPU、FPGA或其他异构处理器。
第二步骤：设定虚拟分区中的某CPU作为主控单元，即从虚拟分区内的多个CPU中选择任意一个CPU作为主控单元，例如，在某一虚拟分区内包括CPU0、CPU1、CPU2等多个相同构型的处理器，可以选择CPU0，也可以选择CPU1作为主控单元，在主控单元内嵌驾驶模式识别算法和规则算法，通过驾驶模式识别算法能够实现系统算法级的功耗动态调整，并为后续体系结构中的动态功耗调整缩小工作范围，在功耗管理单元采集整车及各个处理器传来的信号后，主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式，如图3所示优选流程，判断是否为全人工驾驶模式，在驾驶模式为全人工驾驶模式时，则由功耗管理单元关闭所涉及到的处理器的所有图像处理及自动驾驶算法，或者说是关闭所有图像处理及自动驾驶算法计算单元；在驾驶模式为自动驾驶模式时，主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，再由功耗管理单元根据车辆使用状态关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑以实现状态转移。优选地，在判断车辆驾驶模式为自动驾驶模式时，先判断各个传感器通信是否正常以及信号是否稳定，再通过主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，确定车辆是否需要使用相机、毫米波雷达、激光雷达，以及以何种频率采样，搭建有限状态机模型，确定状态转移条件，进而由功耗管理单元根据车辆使用状态进行电源管理，关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑使其休眠以实现状态转移。如图3所示，在不需要使用相机时，关闭相机视觉处理算法计算单元，在不需要使用激光雷达时，关闭激光雷达点云算法计算单元，在不需要使用毫米波雷达时，关闭毫米波雷达算法计算单元。
第三步骤：由主控单元构建门控时钟和动态电压与频率缩放电源对动态功耗的影响公式，进而建立动态功耗模型，通过动态功耗模型计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元根据动态功耗计算结果来调整动态电压和进行频率缩放以获取最优动态功耗，并执行动态功耗最优的运行模式。
其中，集成电路中的动态功耗主要来自于开关功耗，使用下式计算：
Figure BDA0003014385210000061
上式中，A为跳变因子系数，C表示节点负载电容，fclk表示时钟频率，Vdd表示电源供电电压。
进一步地，本发明采用的具体技术方案是基于门控时钟方法和动态电压与频率缩放电源方法相结合的方法，如图4所示的功耗管理单元的优选结构框图，在每一个功耗管理单元内设置了动态电压和频率缩放单元以及电源管理单元，其中，动态电压和频率缩放单元负责管理相应处理器运行期间的工作方式，在不影响设定电压的情况下，能够精准调节某一处理器的瞬时负载电压，并可以迅速恢复，还能够改善电源的质量问题，降低能耗损失，并在不影响数据完整性的情况下动态调节采样频率；电源管理单元可以选择性的关闭空闲状态的时钟或停掉不用的逻辑，降低功耗，同时，不同功耗管理单元内的电源管理单元动作并不干涉，即使一种处理器被功耗管理单元判定为可以休眠时，其他处理器仍旧正常工作。
需要说明的是，动态电压和频率缩放单元及电源管理单元的具体动作是由内嵌在主控单元中的算法决定的，功耗管理单元通过电压采集单元、CAN通信单元及捕获比较单元等方式对其他软硬件的信号进行采集，采集后的信号由主控单元进行决策，最终在保证性能的前提下，使功耗管理单元以最佳的方式调用动态电压和频率缩放单元及电源管理单元，进一步地，功耗管理单元采集的信号包括但不限于各传感器和执行器是否通信正常、自动驾驶开关及急停按钮是否被按下、驾驶员是否介入方向盘、刹车及挡位、以及各传感器是否能够提供频率稳定的可靠数据。
本发明还涉及一种多核异构域控制器动态功耗调整系统，该系统与上述的多核异构域控制器动态功耗调整方法相对应，可以理解为是实现基于多核异构域控制器动态功耗调整方法的系统，该系统包括依次连接的虚拟分区模块、模式识别处理模块、状态判断处理模块以及动态电压与频率缩放计算处理模块：具体地，
虚拟分区模块，利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，将相同类型的处理器分配到同一虚拟分区，在各虚拟分区内分别配置功耗管理单元，用于管理各个处理器的功耗，功耗管理单元优选包括动态电压和频率缩放单元以及电源管理单元；并设定虚拟分区中的某处理器作为主控单元，主控单元内嵌驾驶模式识别算法和规则算法。优选地，虚拟分区模块针对于不同类型处理器的特性，利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，多核异构域控制器中的处理器包括若干CPU、GPU和FPGA，各CPU被划分至一个虚拟分区，各GPU被划分至另一个虚拟分区，各FPGA被划分至第三个虚拟分区，在各虚拟分区内部的功耗管理单元与同一虚拟分区内的各控制器相连，各虚拟分区内的功耗管理单元之间相互通信。进一步优选地，功耗管理单元之间通过虚拟总线进行信号交互，每个功耗管理单元通过SPI总线单独控制某一个处理器。
模式识别处理模块，在功耗管理单元采集整车及各个处理器传来的信号后，主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式，在驾驶模式为全人工驾驶模式时，则由功耗管理单元的电源管理单元关闭所涉及到的处理器的所有自动驾驶算法。优选地，在主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式为自动驾驶模式时，先判断各个传感器通信是否正常以及信号是否稳定。
状态判断处理模块，在驾驶模式为自动驾驶模式时，主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，再由功耗管理单元根据车辆使用状态关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑以实现状态转移。优选地，所述状态判断处理模块是由主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，确定车辆是否需要使用相机、毫米波雷达、激光雷达，以及以何种频率采样，搭建有限状态机模型，确定状态转移条件，进而由功耗管理单元根据车辆使用状态通过电源管理单元进行电源管理，关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑使其休眠以实现状态转移。
动态电压与频率缩放计算处理模块，由主控单元根据动态功耗影响公式计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元的动态电压和频率缩放单元根据动态功耗计算结果来调整动态电压和进行频率缩放以获取最优动态功耗。优选地，动态电压与频率缩放计算处理模块是由主控单元构建门控时钟和动态电压与频率缩放电源对动态功耗的影响公式，进而建立动态功耗模型，通过动态功耗模型计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元中的动态电压和频率缩放单元执行动态功耗最优的运行模式。
本发明提供了客观、科学的多核异构域控制器动态功耗调整方法及系统。首先在架构设计方面将相同类型的处理器分配到一起统一管理，消除了处理器所在物理位置的影响，为功耗管理单元的管理提供了便利，提升了功耗管理单元的工作效率，同时考虑了时钟频率和电源电压，并且考虑了它们之间的相互作用，针对时钟频率多变和电源电压连续特性，针对性的采用门控时钟方法和动态电压与频率缩放电源方法相结合，得到了各工况下最优频率和最优波形，最后还能够根据驾驶模式的识别，在系统算法级动态调用域控制器内不同模块，进而影响体系结构级集成芯片的动作方式，从而达到动态功耗调整的目的。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种多核异构域控制器动态功耗调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步骤：利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，将相同类型的处理器分配到同一虚拟分区，在各虚拟分区内分别配置功耗管理单元，用于管理各个处理器的功耗；
第二步骤：设定虚拟分区中的某处理器作为主控单元，在所述主控单元内嵌驾驶模式识别算法和规则算法，在功耗管理单元采集整车及各个处理器传来的信号后，主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式，在驾驶模式为全人工驾驶模式时，则由功耗管理单元关闭所涉及到的处理器的所有自动驾驶算法；在驾驶模式为自动驾驶模式时，主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，再由功耗管理单元根据车辆使用状态关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑以实现状态转移；
第三步骤：由主控单元根据动态功耗影响公式计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元根据动态功耗计算结果来调整动态电压和进行频率缩放以获取最优动态功耗。
2.根据权利要求1所述的一种多核异构域控制器动态功耗调整方法，其特征在于，所述第一步骤是针对于不同类型处理器的特性，利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，包括将CPU划分至一个虚拟分区，将GPU划分至另一个虚拟分区，将FPGA划分至第三个虚拟分区，在各虚拟分区内部的功耗管理单元单独控制同一虚拟分区内的各控制器，各功耗管理单元之间相互通信。
3.根据权利要求1或2所述的一种多核异构域控制器动态功耗调整方法，其特征在于，所述第二步骤设定虚拟分区中的某CPU作为主控单元，主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式为自动驾驶模式时，先判断各个传感器通信是否正常以及信号是否稳定，再由主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，确定车辆是否需要使用相机、毫米波雷达、激光雷达，以及以何种频率采样，搭建有限状态机模型，确定状态转移条件；进而由功耗管理单元根据车辆使用状态进行电源管理，关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑使其休眠以实现状态转移。
4.根据权利要求3所述的一种多核异构域控制器动态功耗调整方法，其特征在于，所述第三步骤是由主控单元构建门控时钟和动态电压与频率缩放电源对动态功耗的影响公式，进而建立动态功耗模型，通过动态功耗模型计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元执行动态功耗最优的运行模式。
5.根据权利要求2所述的一种多核异构域控制器动态功耗调整方法，其特征在于，第一步骤所述功耗管理单元之间通过虚拟总线进行信号交互，每个功耗管理单元通过SPI总线单独控制某一个处理器。
6.一种多核异构域控制器动态功耗调整系统，其特征在于，包括依次连接的虚拟分区模块、模式识别处理模块、状态判断处理模块以及动态电压与频率缩放计算处理模块：
所述虚拟分区模块，利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，将相同类型的处理器分配到同一虚拟分区，在各虚拟分区内分别配置功耗管理单元，用于管理各个处理器的功耗；并设定虚拟分区中的某处理器作为主控单元，所述主控单元内嵌驾驶模式识别算法和规则算法；
所述模式识别处理模块，在功耗管理单元采集整车及各个处理器传来的信号后，主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式，在驾驶模式为全人工驾驶模式时，则由功耗管理单元关闭所涉及到的处理器的所有自动驾驶算法；
所述状态判断处理模块，在驾驶模式为自动驾驶模式时，主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，再由功耗管理单元根据车辆使用状态关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑以实现状态转移；
所述动态电压与频率缩放计算处理模块，由主控单元根据动态功耗影响公式计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元根据动态功耗计算结果来调整动态电压和进行频率缩放以获取最优动态功耗。
7.根据权利要求6所述的一种多核异构域控制器动态功耗调整系统，其特征在于，所述虚拟分区模块针对于不同类型处理器的特性，利用虚拟分区技术将多核异构域控制器中的各个处理器按照类型划分成若干虚拟分区，所述多核异构域控制器中的处理器包括若干CPU、GPU和FPGA，各所述CPU被划分至一个虚拟分区，各所述GPU被划分至另一个虚拟分区，各所述FPGA被划分至第三个虚拟分区，在各虚拟分区内部的功耗管理单元与同一虚拟分区内的各控制器相连，各虚拟分区内的功耗管理单元之间相互通信。
8.根据权利要求6或7所述的一种多核异构域控制器动态功耗调整系统，其特征在于，所述模式识别处理模块在主控单元通过内嵌的驾驶模式识别算法判断车辆驾驶模式为自动驾驶模式时，先判断各个传感器通信是否正常以及信号是否稳定；所述状态判断处理模块是由主控单元通过内嵌的规则算法判断车辆使用状态，确定车辆是否需要使用相机、毫米波雷达、激光雷达，以及以何种频率采样，搭建有限状态机模型，确定状态转移条件；进而由功耗管理单元根据车辆使用状态进行电源管理，关闭所涉及到的处理器的空闲时钟或不用的逻辑使其休眠以实现状态转移。
9.根据权利要求8所述的一种多核异构域控制器动态功耗调整系统，其特征在于，所述动态电压与频率缩放计算处理模块是由主控单元构建门控时钟和动态电压与频率缩放电源对动态功耗的影响公式，进而建立动态功耗模型，通过动态功耗模型计算得到每次状态转移时域控制器的动态功耗，再通过功耗管理单元执行动态功耗最优的运行模式。
10.根据权利要求7所述的一种多核异构域控制器动态功耗调整系统，其特征在于，所述功耗管理单元之间通过虚拟总线进行信号交互，每个功耗管理单元通过SPI总线单独控制某一个处理器。
CN202110384878.XA 2021-04-09 2021-04-09 一种多核异构域控制器动态功耗调整方法及系统 Active CN113311934B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110384878.XA CN113311934B (zh) 2021-04-09 2021-04-09 一种多核异构域控制器动态功耗调整方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110384878.XA CN113311934B (zh) 2021-04-09 2021-04-09 一种多核异构域控制器动态功耗调整方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113311934A CN113311934A (zh) 2021-08-27
CN113311934B true CN113311934B (zh) 2022-10-11

Family

ID=77372130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110384878.XA Active CN113311934B (zh) 2021-04-09 2021-04-09 一种多核异构域控制器动态功耗调整方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113311934B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114924640A (zh) * 2022-05-13 2022-08-19 海光信息技术股份有限公司 异构处理器及其功耗管理方法、功耗管理系统
CN115447583A (zh) * 2022-10-08 2022-12-09 合众新能源汽车有限公司 一种车辆的能耗管理方法及装置
CN115562470B (zh) * 2022-12-01 2023-03-10 苏州浪潮智能科技有限公司 一种用于异构计算的电源控制系统、方法、设备及介质

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9671857B2 (en) * 2014-03-25 2017-06-06 Qualcomm Incorporated Apparatus, system and method for dynamic power management across heterogeneous processors in a shared power domain
KR102169692B1 (ko) * 2014-07-08 2020-10-26 삼성전자주식회사 멀티-코어 프로세서를 포함하는 시스템 온 칩 및 그것의 동적 전력 관리 방법
CN105487634B (zh) * 2015-11-24 2018-04-10 无锡江南计算技术研究所 一种面向异构众核芯片的量化功耗控制方法
CN106681472B (zh) * 2016-10-20 2019-08-23 南方电网科学研究院有限责任公司 异构多核处理器功耗控制装置及其功耗控制方法
CN106774808B (zh) * 2016-12-22 2019-11-26 杭州朔天科技有限公司 一种异构多核芯片的多级低功耗管理单元及其方法
CN107861606A (zh) * 2017-11-21 2018-03-30 北京工业大学 一种通过协调dvfs和任务映射的异构多核功率封顶方法
US11138348B2 (en) * 2018-10-09 2021-10-05 Intel Corporation Heterogeneous compute architecture hardware/software co-design for autonomous driving

Also Published As

Publication number Publication date
CN113311934A (zh) 2021-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113311934B (zh) 一种多核异构域控制器动态功耗调整方法及系统
US9112721B2 (en) System and methods for enabling a controller area network (CAN) device to operate in different power modes based upon the payload of a wake-up message
EP2194442B1 (en) A multi-core processor and a method of data communication between the cores
CN100442204C (zh) 片上系统芯片及其功耗控制方法
JP2021166076A (ja) 車載コンピューティングプラットフォームの休眠制御方法、装置、機器及び読み取り可能な記憶媒体
CN110971453B (zh) 网络拓扑确定方法、装置、车辆网络拓扑结构及车辆
CN106951379A (zh) 一种基于axi协议的高性能ddr控制器及数据传输方法
CN111488308B (zh) 一种支持不同架构多处理器扩展的系统和方法
CN103640693A (zh) 基于dsp+fpga的飞机刹车系统防滑刹车控制盒
WO2016036442A1 (en) Frequency and power management
CN113377206A (zh) 词典笔抬起唤醒方法、装置和设备
JP2011203967A (ja) 電子制御装置
US9448617B2 (en) Systems and methods for messaging-based fine granularity system-on-a-chip power gating
US20200293485A1 (en) On demand multiple heterogeneous multicore processors
US20200252868A1 (en) Systems and methods for a transceiver that performs network functions on behalf of a device in a low-power mode
CN216622993U (zh) 一种电动拖拉机自动驾驶域控制器
CN114084121B (zh) 分体式能量管理的控制系统
CN103064504B (zh) 一种服务器主板节能方法
CN113556242B (zh) 一种基于多处理节点来进行节点间通信的方法和设备
CN210578513U (zh) 基于4g通信方式的多路can车辆信息采集系统
CN114338808A (zh) 一种数据管理方法及装置、服务器
CN110716465B (zh) 一种基于单片机的自适应数据处理系统与控制方法
CN115562481A (zh) 对脑机接口系统进行快速唤醒的装置、方法和相关产品
CN217655452U (zh) 一种车用控制器
WO2024159427A1 (zh) 车辆控制方法及装置、电子设备及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant