CN1653407A - 用于控制数据处理单元的关闭的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于影响在数字信号处理器中和在具有用于影响程序和数据流控制的接近和分开的模块的处理器中的程序流和/或数据流的功能控制的方法，这些程序和数据流控制并行操作在算法逻辑单元中。本发明的目的是增强处理器的功能，使得处理器的单元相对其能量消耗无延时地适于信号处理的最新命令，并且在处理器中，通过功能单元的算法相关关闭来提供节能的额外可能性。为此，本发明提供了输入处理器的外部硬件相关信号或从处理器的程序流输出的软件相关状态，其在不使用这些功能单元期间，在一定的时间阶段上中断用于各自功能单元的时钟脉冲提供。

Description

用于控制数据处理单元的关闭的方法

本发明涉及一种用于功能性控制数字信号处理器中的程序和/或数据流的方法，以及具有用于程序和数据流控制的各自终接并互相隔离的模块的处理器。在快速数字信号处理器(DSP)中，具体地说在那些具有用于平行数据处理的明确数据路径结构的处理器中，在信号处理期间，在处理器的某些模块中消耗大量功率。

具体地说，一方面对于处理器的信号处理速度有很高要求，并且另一方面，要求处理器用在基于移动操作的紧凑型设备中，并且在这个情况中，对于使用电池(存储电池)电源提供长的待机和操作时间来说包含着矛盾的开发方向。

为了解决这个矛盾，现有技术不仅包括使用基本的节能技术，而且主要将时钟速率和信号处理任务相匹配，以整体上减少处理器的功率消耗(速度步进模式)。就是说当处理器待机或具有低使用电平时以步进减少时钟速率。当信号处理要求进行持续操作时按相反顺序步进启动到最大的可能时钟速率。

用于减少功率消耗的过程具有的缺点是，对信号处理所需的有效匹配仅在一段延时之后发生。另外，这没有实现任何对特定功能单元的特定匹配，具体地说是那些与高功率消耗有关单元。

因此，现有技术中没有已知那些可以作为外部信号分配结果而直接引起功率减小的信号处理器。

现有节能方法的另一缺点在于，它不能基于算法关闭功能单元，这意味着它不能通过在多种功能单元上执行特定的算法时暂时关闭消耗大量功率的模块来完全利用附加的节能效果。

本发明的目的是扩展处理器操作的方式，使得处理器中的单元在短延时或无延时之后具有和当前的信号处理要求相匹配的功率消耗，并且使得处理器通过基于算法关闭功能单元来利用另外的节能潜力。

通过从外部将硬件相关的信号输入到处理器或通过从处理器的程序流中输出软件相关的状态，本发明通过在其中不使用功能单元的时间切断功能单元的时钟提供来实现了上述目的。

本发明的方法的一个有益的实施例包括：在外部连接上或在处理器的寄存器上的信号分配，其使得处理器中的寄存器在“全局暂停”状态中被关闭。作为结果，由第一和/或第二门控时钟单元在处理器的各自功能单元的时钟提供门直接切断时钟提供，并且处理器采用“全局DSP暂停”状态，该状态中在包括中断处理单元的任何功能单元或在数据和程序存储中都不执行信号处理。

仅在外部连接或在处理器的寄存器中撤除触发信号分配时才再次取消“全局DSP暂停”状态。

这个解决方案向由每一处理器执行的信号处理提供了无延时、直接和精确的功率消耗匹配。通过避免由处理器在等待阶段(例如该等待阶段是由于执行NOP(无操作)指令所产生)的功率损耗，还可以以能量有效方式使主要变化和信号处理要求相匹配，并且实现可观的节能效果。

本发明的方法的有利实施例的一个特定变型包括：在处理器的触发“全局暂停”状态中，除数据和/或程序存储以外，处理器被彻底关闭。

这个解决方案的目的是用于在当在处理器的“全局暂停”状态期间程序存储有效时使程序存储能够被重新装载并且用于可以启动。

当在处理器的“全局暂停”状态期间数据存储有效时，可以读出该状态，例如用于测试目的。

本发明的方法的进一步变型包括：由程序发出的暂停指令，其提示将由PCU(程序控制单元)触发“软件相关暂停”状态。

这通过PCU实现，该PCU在程序执行期间识别暂停指令，解码所述暂停指令，并且作为结果，使用表示各自DP(数据路径)和另一处理单元的时钟提供门的第一和/或第二门控时钟单元来顺序地切断时钟提供。

结果，在这些特定功能单元中不执行信号处理，数据存储接口保持操作，用以和其它功能单元和外部设备交换数据。

这个解决方案的目的是在处理器中使功率消耗与信号处理任务进行精确匹配。在这个情况中，在信号处理器要求中也存在对主要变化的能量有效匹配。

但是，取决于软件，这个匹配可以被特别地施加到需要被关闭的特定的对能量起关键作用的功能单元。例如，在信号处理期间不具有任何大的功率损耗和/或为了快速通信目的绝对必须操作的其它功能单元保持操作。

在实现上述目的的本发明方法的一个特定实施例中，在用于建立新的VLIM(超长指令字)的指令执行期间(也就是，这个指令是“在流水线中”的)，停止功能单元上的信号处理。

在这个情况中，VLIW单元使用特殊连接以发送多个时钟周期的指令建立阶段给PCU。

作为结果，PCU触发“流水线暂停”状态，其切断用于各自DP和所有不包括在建立VLIW中功能单元的输入和输出寄存器的时钟提供。

在这个情况中，这个状态不受任何软件命令的影响。

实现上述目的的本发明方法的一个特殊变型涉及其处理器结构具有分片结构的处理器。

在这个情况中，将数据路径组合为分片，其具有分别分配的用于第一分片的比特长度，以独立于在并行的第二分片中执行的信号处理操作来执行信号处理操作。

使用和各自分片相关联的DP中的指令类型SIMD来执行并行信号处理操作。通过由PCU使用由SSM(单一分片模式)寄存器库分别输出的“单一分片暂停”状态来使该分片在其信号处理中单独停止。

通过实现来自PCU指令的SSM寄存器库单独控制该分片，该PCU使用在SSM寄存器库中的相关联的比特激活每一分片。

使用各自门控时钟单元来接通和切断DP中寄存器的时钟提供。

通过以下方式实现这一点，根据所执行的信号处理，具有其输入寄存器和/或累加器和流水线控制寄存器的单一单独分片使其操作停止，并且之后在同时由SSM寄存器再次启用。

在这个情况中，在处理器中的寄存器文件单元(RFU)和存储器访问寄存器保持恒定操作，并且PCU在所有时间都可以写入到SSM寄存器库。

这个特定解决方案的目的是使得在分片中根据指令类型SIMD来并行执行单独的计算，但是对于计算顺序和其结果是通过设置SSM寄存器库进行控制，并且因此在不同时间在累加器或在结果寄存器中提供有结果。

因此，为了在单独分片中提供结果值之后节省能量，可以停止不再提供丰富结果的信号处理直到使用另一SIMD指令来继续分片中的并行操作。

以下将使用单独暂停状态的示例性实施例详细描述本发明。

附图示出了处理器的框图，其示出了具有根据本发明的功率管理所需要的相关联的功能单元部分。

对于通过“全局暂停”状态的节能效果的情况，假定待计算的数据是由RFU18提供给数据路径14的各自输入和提供给另一处理单元9的输入。

当向外部信号提供所需的信号分配时，将所述信号经全局暂停线15施加到第一和第二门控时钟单元3；4。

这个信号分配中断了在处理器1中各自数据路径DP4和另一处理单元9的时钟提供。在撤除全局暂停信号之后，立即继续在功能单元中的时钟提供。

在“软件相关暂停”状态中，PCU6分析引入的指令，并且识别暂停指令。作为结果，它激活分别连接到第一和第二门控时钟单元3；4的程序暂停线16。

作为程序暂停线16上的信号分配的结果，第一和第二门控时钟单元3；4用于仅为特定的功能单元切换时钟提供。

因此，在待控制的各自数据路径DP14中和在另一功能单元9中的信号处理被基于软件相关地进行控制，同时硬件配置执行其信号处理可以由软件指令切换的特定功能单元的选择。同时，采用步骤来保证用于信号处理和处理器1的其它功能单元和外部设备的存储器接口仍然操作而与软件相关的控制无关。

在功能单元中的信号处理的节能控制的情况中，作为“流水线暂停”状态的输出结果，由VLIW单元2使用特殊连接来向PCU6通知用于停止信号处理的阶段。

在这个时间期间，在VLIW单元2中建立各自新的VLIW。在建立时间之内，不能输出新的指令。为了这个原因，还使用这个时间来节能，并且通过激活程序暂停线16在数据路径中停止信号处理，这个线用于将信号分配路由到各自数据路径DP14中的第一和/或第二门控时钟单元3；4。

因此，在数据路径DP14中停止信号处理以节能。

如果“单一分片暂停”状态的输出具有节能效果，则其先决条件是由VLIW单元2经SIMD总线12输出SIMD指令。这个单独的SIMD指令触发和第一和第二分片19；20相关联的各自数据路径14中的多个数据处理。在不同时间在各自相关联的累加器8中提供分片中的结果。

在这种情况下，设置SSM寄存器库13中的各自比特，所述比特和第一或第二分片19；20的数据路径14相关联。

将这个比特的信号分配提供给和第一或第二分片19；20的各自数据路径14相关联的第一和/或第二门控时钟单元3；4，并且通过停止在相关联的输入寄存器上的时钟提供来单独控制在数据路径14中的信号处理，且因此当在这个数据路径14中存在结果时也进行信号处理。

当在SIMD总线12上输出另一SIMD指令时，例如，在提供在各自第一或第二分片19；20的数据路径14中处理的最后结果之后，通过读取由RFU18在它们的输入寄存器上提供的数据，重新设置在SSM寄存器库13中的相关联的比特，并且分片的所有数据路径开始随后的信号处理。

参考数字列表

1处理器

2VLIM(超长指令字)单元

3第一门控时钟单元

4第二门控时钟单元

5AGU(地址产生单元)

6PCU(处理控制单元)

7时钟提供线

8累加器

9另一处理单元(具有门控时钟单元)

10在另一处理单元中的寄存器

11外部全局暂停信号输入

12SIMD指令总线

13SSM(单一分片模式)寄存器库

14数据路径

15全局暂停线

16程序暂停线

17SIMD数据路径控制线

18RFU(寄存器文件单元)

19第一分片

20第二分片

Claims (6)

1.一种用于数字信号处理器中的程序和/或数据流的功能控制的方法，以及具有用于程序和数据流控制的各自终接并互相隔离的模块的处理器，其操作在并行算法和逻辑单元中，其特征在于，通过外部输入进处理器(1)的硬件相关的信号或通过从处理器(1)中的程序流输出的软件相关状态，在不使用功能单元的时间切断该功能单元的时钟提供。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在处理器(1)的各自时钟提供门由第一和/或第二门控时钟单元(3)，(4)直接切断时钟提供，在外部连接或在处理器(1)中寄存器上的信号分配使得处理器(1)中的寄存器完全关闭处于“全局暂停”状态，

其中处理器(1)采用“全局DSP暂停”状态，其中在包括中断处理单元的任何功能单元中、或在数据和程序存储中执行信号处理，并且仅当撤除在外部全局暂停信号输入(11)上或在处理器(1)中寄存器上的触发信号分配时，才再次取消“全局DSP暂停”状态。

3.如权利要求1和2所述的方法，其特征在于，在触发的处理器(1)的“全局暂停”状态中，除数据和/或程序存储以外，处理器(1)被完全切断。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由程序发出的暂停指令提示由PCU(6)识别并解码的所述暂停指令，并且提示“软件相关暂停”状态，该状态是通过使用表示各自DP(数据路径)(14)的时钟提供门的第一和/或第二门控时钟单元(3)，(4)和另一处理单元(9)进行触发，并且因此在特定的功能单元中不执行信号处理，数据存储接口保持操作，以和其它功能单元和外部设备进行数据交换。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在用于建立新的VLIW的指令执行期间，通过由VLIW单元(2)使用特殊连接发送多个时钟周期的指令建立阶段给PCU(6)，在功能单元上不允许进行信号处理，并且因此PCU(6)触发“流水线暂停”状态，其切断在各自DP(14)和所有不包括在建立VLIW的所有功能单元中的输入和输出寄存器的时钟提供，这个状态不受任何软件命令影响。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一或第二分片(19)，(20)的各自DP(14)中使用指令类型SIMD的并行信号处理期间，由PCU(6)使用分别由SSM寄存器库(13)输出的单一分片暂停状态，每一相关联的分片在其信号处理中单独停止，并且通过实现来自PCU(6)的指令的SSM寄存器库(13)来单独控制这些分片，使用SSM寄存器库(13)的相关联的比特启动每一分片，

其中第一和第二门控时钟单元(3，4)分别用于接通和切断用于DP(14)中寄存器的时钟提供，

其中切换时钟提供使得根据所执行的信号处理，具有其输入寄存器和/或累加器(8)和流水线控制寄存器的每一单独分片的操作停止，并且之后在同时通过在SSM寄存器库(13)中的寄存器再次被启用，

其中在处理期间，处理器(1)中的寄存器文件单元(RFU)(18)和存储器访问寄存器保持恒定操作，并且PCU(6)在所有时间都可以写入到SSM寄存器库(13)。

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