CN115509342B - 一种多核集群之间的切换方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种多核集群之间的切换方法，包括：使第一多核集群的系统软件的进程进入待机状态，第一多核集群将系统软件的系统数据存储到存储模块中，并且使第一多核集群进入等待中断模式；第一硬件域通过核间通信通道向系统级芯片中与第一硬件域硬隔离的第二硬件域中的微控制单元发送中断信息，微控制单元通过核间通信通道关闭第一多核集群的电源，并打开第二多核集群的电源；第二多核集群唤醒系统软件的进程，并获取存储于存储模块中的系统数据，以使系统软件运行在第二多核集群，其中，第一多核集群的多个核与第二多核集群的多个核为同类型。本申请还提供一种多核集群之间的切换系统，可以有效降低系统功耗，优化芯片资源配置，提高系统稳定性。

Description

一种多核集群之间的切换方法及系统
技术领域
本申请涉及汽车电子技术领域，特别是涉及一种多核集群之间的切换方法及系统。
背景技术
随着行业需求的增加，以汽车电子为例，多媒体，连接，导航，仪表等，半导体技术在需求的推动下，产生了越来越复杂的系统级芯片（System on Chip，SOC），系统级芯片集成了不同的处理器内核的多核Cluster（集群）资源。
在SOC上运行的软件必须对Cluster资源进行管理，使得软件可以运行在不同Cluster上以及在多Cluster之间相互切换运行，从而提高系统运行的灵活性并且可以提高系统负载均衡能力。Cluster资源配置后，可以方便灵活的切换SOC的多核Cluster，提高系统负载均衡能力，满足功能需求。
目前多核异构系统大都是通过芯片的电源管理模块来管理Cluster资源，在外部环境变化或者是本身软件系统策略的需求情况下，自动切换Cluster，来满足管理资源的目的。
随着多核异构的芯片出现，有些芯片不支持通过芯片内部电源管理模块来管理Cluster资源，当外部环境恶劣等情况导致芯片功耗升高时，不能有效的降低功耗，灵活性较差。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本申请的目的在于提供一种多核集群之间的切换方法及系统，可以有效降低系统功耗，优化芯片资源配置，提高系统稳定性。
为实现上述目的，本申请提供的多核集群之间的切换方法，包括，
使第一多核集群的系统软件的进程进入待机状态，所述第一多核集群将所述系统软件的系统数据存储到存储模块中，供作为切换目标的第二多核集群使用，并且使所述第一多核集群进入等待中断模式，其中，所述第一多核集群、所述第二多核集群和所述存储模块同属系统级芯片的第一硬件域；
所述第一硬件域通过核间通信通道向所述系统级芯片中与所述第一硬件域硬隔离的第二硬件域中的微控制单元发送中断信息，所述微控制单元通过核间通信通道关闭所述第一多核集群的电源，并打开所述第二多核集群的电源；
所述第二多核集群唤醒所述系统软件的进程，并获取存储于所述存储模块中的所述系统数据，以使所述系统软件运行在所述第二多核集群，其中，
所述第一多核集群的多个核与所述第二多核集群的多个核为同类型。
进一步地，所述使第一多核集群的系统软件的进程进入待机状态，所述第一多核集群将所述系统软件的系统数据存储到存储模块中，供作为切换目标的第二多核集群使用，并且使所述第一多核集群进入等待中断模式的步骤，进一步包括：
使所述第一多核集群进入切换模式，保留所述第一多核集群的一个核运行；
关闭所述第一多核集群的中央处理器的中断，备份所述中央处理器的所述系统数据，以使运行在所述第一多核集群的系统软件进程进入待机状态；
清空清除数据高速缓冲存储器，并保存所述系统软件的入口地址，使所述第一多核集群进入ARM可信固件；
清空中央处理器数据，并保存ARM可信固件入口地址，触发看门狗，以使所述第一多核集群进入所述等待中断模式。
进一步地，所述系统数据包括：中断控制器数据和计时器数据。
进一步地，所述所述第一硬件域通过核间通信向与所述第一硬件域硬隔离的微控制单元发送中断信息，所述微控制单元关闭所述第一多核集群的电源，并打开所述第二多核集群的电源的步骤，进一步包括：
所述微控制单元检测到所述看门狗的触发后，进入切换模式；
切换标志寄存器以从所述第一多核集群切换到所述第二多核集群，并关闭所述第一多核集群的电源；
打开所述第二多核集群的电源，将所述ARM可信固件入口地址发送给所述第二多核集群，以启动所述第二多核集群。
更进一步地，所述所述第二多核集群唤醒所述系统软件的进程，并获取存储于所述存储模块中的所述系统数据，以使所述系统软件运行在所述第二多核集群的步骤，进一步包括：
所述第二多核集群通过所述ARM可信固件入口地址进入所述ARM可信固件；
所述ARM可信固件恢复状态，根据所述系统软件的入口地址，唤醒所述系统软件的进程；
恢复所述系统数据，打开所述中央处理器的中断，以使所述系统软件运行在所述第二多核集群。
为实现上述目的，本申请还提供一种多核集群之间的切换系统，包括：
第一硬件域，其包括第一多核集群、第二多核集群和存储模块，所第一多核集群和所述第二多核集群用于运行系统软件；以及
与所述第一硬件域硬隔离的第二硬件域，其与所述第一硬件域配置于相同的系统级芯片，包括微控制单元，所述微控制单元在所述第一多核集群和所述第二多核集群之间进行切换，以使所述第一多核集群或所述第二多核集群运行所述系统软件；以及
核间通信模块，其使所述第一硬件域和所述微控制单元进行通信，
所述第一多核集群的系统软件的进程进入待机状态，所述第一多核集群将所述系统软件的系统数据存储到存储模块中，供所述第二多核集群使用，并且使所述第一多核集群进入等待中断模式，
所述第一硬件域通过核间通信向与所述第一硬件域硬隔离的微控制单元发送中断信息，所述微控制单元通过核间通信关闭所述第一多核集群的电源，并打开所述第二多核集群的电源；
所述第二多核集群唤醒所述系统软件的进程，并获取存储于所述存储模块中的所述系统数据，以使所述系统软件运行在所述第二多核集群，
所述第一多核集群的多个核与所述第二多核集群的多个核为同类型。
进一步地，使所述第一多核集群进入切换模式，保留所述第一多核集群的一个核运行；
所述第一多核集群关闭所述第一多核集群的中央处理器的中断，备份所述中央处理器的所述系统数据，以使运行在所述第一多核集群的系统软件进程进入待机状态；
所述第一多核集群清空清除数据高速缓冲存储器，并保存所述系统软件的入口地址，使所述第一多核集群进入ARM可信固件；
所述第一多核集群清空中央处理器数据，并保存ARM可信固件入口地址，触发看门狗，以使所述第一多核集群进入所述等待中断模式。
进一步地，所述系统数据包括：中断控制器数据和计时器数据。
进一步地，所述微控制单元检测到所述看门狗的触发后，进入切换模式；
所述微控制单元检切换标志寄存器以从所述第一多核集群切换到所述第二多核集群，并关闭所述第一多核集群的电源；
所述微控制单元检打开所述第二多核集群的电源，将所述ARM可信固件入口地址发送给所述第二多核集群，以启动所述第二多核集群。
更进一步地，所述第二多核集群通过所述ARM可信固件入口地址进入所述ARM可信固件，并根据所述系统软件的入口地址，唤醒所述系统软件的进程；
所述第二多核集群恢复所述系统数据，打开所述中央处理器的中断，以使所述系统软件运行在所述第二多核集群。
为实现上述目的，本申请还提供一种车规芯片，包括，如上所述的多核集群之间的切换系统。
为实现上述目的，本申请提供的电子设备，包括如上所述的车规芯片。
为实现上述目的，本申请提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行如上所述的多核集群之间的切换方法的步骤。
本申请的多核集群之间的切换方法及系统，通过微控制单元来进行运行系统软件的多核集群的切换，可以有效降低系统功耗，优化芯片资源配置，提高系统稳定性。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。
附图说明
附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：
图1为根据本申请的多核集群之间的切换系统结构示意图；
图2为根据本申请的多核集群之间的切换方法流程图；
图3为根据本申请的多核集群之间的具体切换方法流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的实施例。虽然附图中显示了本申请的某些实施例，然而应当理解的是，本申请可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是，本申请的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本申请的保护范围。
应当理解，本申请的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本申请的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
需要注意，本申请中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。“多个”应理解为两个或以上。
下面，将参考附图详细地说明本申请的实施例。
实施例1
（多核集群之间的切换系统）
图1为根据本申请的多核集群之间的切换系统结构示意图，如图1所示，本申请的多核集群之间的切换系统，包括：第一多核集群1、第二多核集群2、存储模块3、微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）4和核间通信模块5。第一多核集群1、第二多核集群2和存储模块3被配置于系统级芯片的第一硬件域（图1中用虚线表示的部分）。第一多核集群1和第二多核集群2用于运行系统软件。第一多核集群1包括多个第一处理器内核10，具体为四个。第二多核集群2包括多个第二处理器内核20，具体为两个。微控制单元4被配置于与所述第一硬件域隔离的同属于上述系统级芯片的第二硬件域，其中，硬隔离是指在物理上隔开并且不能被操作系统统一调度。微控制单元4用于在第一多核集群1和第二多核集群2之间进行切换，以使第一多核集群1或第二多核集群2运行系统软件。核间通信模块5使第一硬件域和第二硬件域之间进行通信，具体地，使第一多核集群1和微控制单元4之间、以及第二多核集群2和微控制单元4之间进行通信。其中，第一多核集群1的多个第一处理器内核10与第二多核集群2的多个第二处理器内核20为同类型。
在通过微控制单元4在第一多核集群1和第二多核集群2之间进行切换时，首先，第一多核集群1进入切换模式，保留第一多核集群1中的一个第一处理器内核10运行。第一多核集群1关闭中央处理器的中断，并备份该中央处理器的系统数据，以使运行在第一多核集群1的系统软件进入待机状态。第一多核集群1清空清除数据高速缓冲存储器，并保存系统软件的入口地址，使第一多核集群1进入ARM可信固件（ARM Trusted Firmware，ATF）。第一多核集群1清空中央处理器数据，并保存ARM可信固件入口地址，触发看门狗，以使第一多核集群1进入等待中断模式。在本实施例中，系统数据包括：中断控制器数据和计时器数据，但不限于此。
接着，微控制单元4检测到看门狗的触发后，使其进入切换模式。微控制单元4切换标志寄存器以从第一多核集群1切换到第二多核集群2，并关闭第一多核集群1的电源。微控制单元4打开第二多核集群2的电源，将ARM可信固件入口地址发送给第二多核集群2，以启动第二多核集群2。
之后，第二多核集群2通过ARM可信固件入口地址进入ARM可信固件，并根据系统软件的入口地址，唤醒系统软件的进程。第二多核集群2恢复系统数据，打开中央处理器的中断，以使系统软件运行在第二多核集群2。
在本实施例中，对具有两个多核集群的示例进行了说明，但不限于此，只要是两个以上的多核集群中的两个多核集群之间的切换即可。
在本实施例中，每个多核集群中的处理器内核的数量仅为一个示例，可以根据实际要求，对每个多核集群配置多个处理器内核。
在本实施例中，存储模块为DDR（Double Data Rate Synchronous DynamicRandom Access Memory，双倍速率同步动态随机存储器），但不限于此，可以是共享内存等其它存储设备。
根据本实施例的多核集群之间的切换系统，通过微控制单元来进行运行系统软件的多核集群的切换，可以有效降低系统功耗，优化芯片资源配置，提高系统稳定性。
根据本实施例的多核集群之间的切换系统，通过设置于系统级芯片上的、与由多个多核集群构成的硬件域硬隔离的微控制单元来管理多个多核集群的资源和控制电源，由此具有更高的通用性，此外不仅可以在节省功耗上面有明显效果，具有更高的灵活性。
根据本实施例的多核集群之间的切换系统，通过将运行在第一多核集群中系统软件的系统数据存储于配置于同一硬件域的存储模块中，并由切换对象的第二多核集群使用并继续在第二多核集群中运行系统软件，可以稳定且无间断地继续运行软件系统。
根据本实施例的多核集群之间的切换系统，通过在切换时使运行系统软件第一多核集群中仅保留一个处理器内核运行，可以进一步降低系统功耗。
实施例2
（多核集群之间的切换方法）
图2为根据本申请的多核集群之间的切换方法流程图，下面将参考图2，对本申请的多核集群之间的切换方法进行详细描述。实施例2的多核集群之间的切换方法适用于实施例1的多核集群之间的切换系统，因此省略系统的具体说明。
在步骤110，使第一多核集群的系统软件的进程进入待机状态，第一多核集群将系统软件的系统数据存储到存储模块中，供作为切换目标的第二多核集群使用，并且使第一多核集群进入等待中断模式。图3为根据本申请的多核集群之间的具体切换方法流程图，如图3所示，步骤110包括：在步骤111，使第一多核集群进入切换模式，保留第一多核集群的一个核运行；在步骤112，关闭中央处理器的中断，备份中央处理器的系统数据，以使运行在第一多核集群的系统软件进程进入待机状态；在步骤113，清空清除数据高速缓冲存储器，并保存系统软件的入口地址，使第一多核集群进入ARM可信固件；在步骤114，清空中央处理器数据，并保存ARM可信固件入口地址，触发看门狗，以使第一多核集群进入等待中断模式。其中，第一多核集群、第二多核集群和存储模块同属系统级芯片的第一硬件域。在本实施例中，系统数据包括：中断控制器数据和计时器数据，但不限于此。
在步骤120，第一硬件域通过核间通信通道向系统级芯片中与第一硬件域硬隔离的第二硬件域中的微控制单元发送中断信息，微控制单元通过核间通信通道关闭第一多核集群的电源，并打开第二多核集群的电源。如图3所示，步骤120包括：在步骤121，微控制单元检测到看门狗的触发后，进入切换模式；在步骤122，切换标志寄存器以从第一多核集群切换到第二多核集群，并关闭第一多核集群的电源；在步骤123，打开第二多核集群的电源，将ARM可信固件入口地址发送给第二多核集群，以启动第二多核集群。
在步骤130，第二多核集群唤醒系统软件的进程，并获取存储于存储模块中的系统数据，以使系统软件运行在第二多核集群。如图3所示，步骤130包括：在步骤131，第二多核集群通过ARM可信固件入口地址进入ARM可信固件；在步骤132，ARM可信固件恢复状态，根据系统软件的入口地址，唤醒系统软件的进程；在步骤133，恢复系统数据，打开中央处理器的中断，以使系统软件运行在第二多核集群。
根据本实施例的多核集群之间的切换方法，通过微控制单元来进行运行系统软件的多核集群的切换，可以有效降低系统功耗，优化芯片资源配置，提高系统稳定性。
根据本实施例的多核集群之间的切换方法，通过设置于系统级芯片上的、与由多个多核集群构成的硬件域硬隔离的微控制单元来管理多个多核集群的资源和控制电源，由此具有更高的通用性，此外不仅可以在节省功耗上面有明显效果，具有更高的灵活性。
根据本实施例的多核集群之间的切换方法，通过将运行在第一多核集群中系统软件的系统数据存储于配置于同一硬件域的存储模块中，并由切换对象的第二多核集群使用并继续在第二多核集群中运行系统软件，可以稳定且无间断地继续运行软件系统。
根据本实施例的多核集群之间的切换方法，通过在切换时使运行系统软件第一多核集群中仅保留一个处理器内核运行，可以进一步降低系统功耗。
实施例3
本实施例中，还提供一种车规芯片，包括，上述实施例的多核集群之间的切换系统。
实施例4
本实施例中，还提供一种电子设备，包括上述实施例中的车规芯片。
实施例5
本实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行上述实施例的多核集群之间的切换方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多核集群之间的切换方法，包括：
使第一多核集群进入切换模式，保留所述第一多核集群的一个核运行；
关闭所述第一多核集群的中央处理器的中断，将所述中央处理器的系统数据备份存储模块，供作为切换目标的第二多核集群使用，以使运行在所述第一多核集群的系统软件进程进入待机状态，其中，所述第一多核集群、所述第二多核集群和所述存储模块同属系统级芯片的第一硬件域，所述第一多核集群的多个核与所述第二多核集群的多个核为同类型，所述系统数据包括中断控制器数据和计时器数据；
清空清除数据高速缓冲存储器，并保存所述系统软件的入口地址，使所述第一多核集群进入ARM可信固件；
清空中央处理器数据，并保存ARM可信固件入口地址，触发看门狗，以使所述第一多核集群进入等待中断模式；
与所述第一硬件域硬隔离的第二硬件域中的微控制单元检测到所述看门狗的触发后，进入切换模式，其中，所述硬隔离是指在物理上隔开并且不能被操作系统统一调度；
切换标志寄存器以从所述第一多核集群切换到所述第二多核集群，并关闭所述第一多核集群的电源；
打开所述第二多核集群的电源，将所述ARM可信固件入口地址发送给所述第二多核集群，以启动所述第二多核集群；
所述第二多核集群唤醒所述系统软件的进程，并获取存储于所述存储模块中的所述系统数据，以使所述系统软件运行在所述第二多核集群。
2.根据权利要求1所述的多核集群之间的切换方法，其中，所述第二多核集群唤醒所述系统软件的进程，并获取存储于所述存储模块中的所述系统数据，以使所述系统软件运行在所述第二多核集群的步骤，进一步包括：
所述第二多核集群通过所述ARM可信固件入口地址进入所述ARM可信固件；
所述ARM可信固件恢复状态，根据所述系统软件的入口地址，唤醒所述系统软件的进程；
恢复所述系统数据，打开所述中央处理器的中断，以使所述系统软件运行在所述第二多核集群。
3.一种多核集群之间的切换系统，包括：
第一硬件域，其包括第一多核集群、第二多核集群和存储模块，所第一多核集群和所述第二多核集群用于运行系统软件，所述第一多核集群的多个核与所述第二多核集群的多个核为同类型；以及
与所述第一硬件域硬隔离的第二硬件域，其与所述第一硬件域配置于相同的系统级芯片，包括微控制单元，所述微控制单元在所述第一多核集群和所述第二多核集群之间进行切换，以使所述第一多核集群或所述第二多核集群运行所述系统软件，其中，所述硬隔离是指在物理上隔开并且不能被操作系统统一调度；以及
核间通信模块，其使所述第一硬件域和所述微控制单元进行通信，
使所述第一多核集群进入切换模式，保留所述第一多核集群的一个核运行；所述第一多核集群关闭所述第一多核集群的中央处理器的中断，将所述中央处理器的系统数据备份存储模块，供作为切换目标的所述第二多核集群使用，以使运行在所述第一多核集群的系统软件进程进入待机状态，所述系统数据包括中断控制器数据和计时器数据；所述第一多核集群清空清除数据高速缓冲存储器，并保存所述系统软件的入口地址，使所述第一多核集群进入ARM可信固件；所述第一多核集群清空中央处理器数据，并保存ARM可信固件入口地址，触发看门狗，以使所述第一多核集群进入等待中断模式，
所述微控制单元检测到所述看门狗的触发后，进入切换模式；所述微控制单元检切换标志寄存器以从所述第一多核集群切换到所述第二多核集群，并关闭所述第一多核集群的电源；所述微控制单元检打开所述第二多核集群的电源，将所述ARM可信固件入口地址发送给所述第二多核集群，以启动所述第二多核集群，
所述第二多核集群唤醒所述系统软件的进程，并获取存储于所述存储模块中的所述系统数据，以使所述系统软件运行在所述第二多核集群。
4.根据权利要求3所述的多核集群之间的切换系统，其中，
所述第二多核集群通过所述ARM可信固件入口地址进入所述ARM可信固件，并根据所述系统软件的入口地址，唤醒所述系统软件的进程；
所述第二多核集群恢复所述系统数据，打开所述中央处理器的中断，以使所述系统软件运行在所述第二多核集群。
5.一种车规芯片，其特征在于，所述车规芯片，包括，权利要求3或4所述的多核集群之间的切换系统。
6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备，包括权利要求5所述的车规芯片。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行权利要求1或2所述的多核集群之间的切换方法的步骤。
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