动态电压频率调整系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电路控制，特别涉及可利用硬件监测单元进行动态电压频率调整(Dynamic Voltage Frequency Scaling，DVFS)的动态电压频率调整系统及其动态电压频率调整方法。
【背景技术】
[0002]动态电压频率调整技术已广泛应用于现今的各种处理器上，此技术可有效地管理电子系统的功耗以避免浪费。使用动态电压频率调整技术的挑战在于决定要使用何种操作频率，因为操作频率会决定要使用的操作电压。降低操作频率及操作电压也会产生较低的功耗。传统的动态电压频率调整技术均是利用处理器以软件的方式调整操作频率及操作电压，除了无法即时反应之后，也会有许多软件的额外负担(overhead)。因此，需要一种动态电压频率调整系统及其动态电压频率调整方法以解决在传统动态电压频率调整技术的问题。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种动态电压频率调整系统，包括:一运算单元；一电源管理单元；一硬件活动监控单元，用以监控该运算单元的一工作状态及一温度信息，并依据该工作状态、该温度信息、及一先前调整结果判断是否要更新该运算单元的一操作电压及一操作频率，其中当该硬件活动监控单元判断要更新该运算单元的该操作电压及该操作频率，该硬件活动监控单元产生一第一控制信号至该电源管理单元以调整该操作电压及该操作频率；以及一硬件电压监控单元，用以检测该运算单元的一时序信息，并依据该时序信息判断是否要微调该操作电压，其中当该硬件电压监控单元判断要微调该操作电压，该硬件电压监控单元产生一第二控制信号至该电源管理单元以微调该操作电压。
[0004]本发明还提供一种动态电压频率调整方法，用于一动态电压频率调整系统，该动态电压频率调整系统包括一运算单元、一硬件活动监控单元、一硬件电压监控单元、以及一电源管理单元。该方法包括:利用该硬件活动监控单元监控该运算单元的一工作状态及一温度信息；利用该硬件活动监控单元依据该工作状态、该温度信息、及一先前调整结果判断是否要更新该运算单元的一操作电压及一操作频率；当该硬件活动监控单元判断要更新该运算单元的该操作电压及该操作频率，利用该硬件活动监控单元产生一第一控制信号至该电源管理单元以调整该操作电压及该操作频率；利用该硬件电压监控单元检测该运算单元的一时序信息，并依据该时序信息判断是否要微调该操作电压；当该硬件电压监控单元判断要微调该操作电压，利用该硬件电压监控单元产生一第二控制信号至该电源管理单元以微调该操作电压。
【附图说明】
[0005]图1A及图1B是显示依据本发明一实施例中的动态电压频率调整系统的功能方块图。
[0006]图2A及图2B是显示依据本发明一实施例中的动态电压频率调整方法的流程图。
[0007]【符号说明】
[0008]100?动态频率电压调整系统；
[0009]110?运算单元；
[0010]IllA — IllD ?处理器；
[0011]112?热传感器；
[0012]120?硬件活动监控单元；
[0013]121?事件计数电路；
[0014]12IA — 12ID?事件计数器；
[0015]122?负载计算单元；
[0016]123?调整预测电路；
[0017]130?硬件电压监控单元；
[0018]13IA — 13ID ?检测电路；
[0019]132?控制电路；
[0020]133?状态判断电路
[0021]134?计时电路；
[0022]135?超时判断电路；
[0023]136?解码电路；
[0024]137?状态暂存器；
[0025]140?电源管理单元；
[0026]142?动态电压频率调整模块；
[0027]143A?动态电压频率调整逻辑电路；
[0028]143B?动态电压频率调整查找表；
[0029]144?适应性电压调整模块；
[0030]145A?适应性电压调整逻辑电路；
[0031]145B?适应性电压调整查找表；
[0032]146?锁相回路；
[0033]148?电源管理芯片。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
[0035]图1A及图1B是显示依据本发明一实施例中的动态电压频率调整系统的功能方块图。动态电压频率调整系统100包括一运算单元110、一硬件活动监控单元(HardwareActivity Monitor，HAM) 120、一硬件电压监控单元(Hardware Voltage Monitor，HVM) 130、以及一电源管理单元(Power Management Unit，PMU) 140。运算单元110包括一或多个处理单元IllA?111D、以及一热传感器112。处理单元IllA?IllD例如可以是中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、图像信号处理器(ISP)、视频处理器(VPP)等等，但本发明的动态电压频率调整方法可应用于各种不同类型及数量的处理器，并不以上述实施例为限。除此之外，处理单元IllA?IllD也可由同一处理器中的不同内核(core)所实现。热传感器112用以检测运算单元110的温度信息。
[0036]在一实施例中，硬件活动监控单元120包括事件计数电路121、负载计算单元122、以及调整预测电路123。事件计数电路121包括事件计数器121A?121D，其分别检测处理单元IllA?IllD之内部管线(internal pipeline)、算术逻辑单元(ALU)、或是解码器(decoder)的活动或事件(event)。换句话说，事件计数器121A?121D检测处理单元IllA?IllD的实际工作负载(real workload)，而非从处理单元IllA?IllD之外部检测其工作状态。负载计算单元122将事件计数器121A?121D所检测到的工作负载信息与一预定阈值进行比较，并产生一判断结果，其中上述预定阈值的数值预先存放于一暂存器中，且可由使用者自行设定。调整预测电路123依据该判断结果、温度信息及目前配置设定(例如调整预测电路123进行判断的周期)计算一目前判断结果。调整预测电路123并进一步判断目前判断结果及先前调整结果(例如是增加或降低操作电压及操作频率)的关系以决定是否要更新目前操作电压及操作频率的设定。
[0037]更进一步而言，硬件活动监控单元120判断处理单元IllA?IllD目前的效能是否符合目前操作电压及操作频率的设定。若处理单元IllA?IllD目前的效能符合目前操作电压及操作频率的设定，则电源管理单元140继续保持目前操作电压及操作频率的设定。若否，处理单元IllA?IllD目前的效能不符合目前操作电压及操作频率的设定，则硬件活动监控单元120会进一步判断目前的操作电压及操作频率需增加或是降低，并通知电源管理