包括异构多核处理器的电子系统及其操作方法_2

文档序号:8361281阅读:来源:国知局
图更详细地描述本发明构思的某些实施例。然而,本发明构思可以被实施为许多不同的形式,并且不应当被理解为仅限于示出的实施例。相反,提供这些实施例以使得本公开是彻底且完全的,并且将本发明构思的范围完全传达给本领域技术人员。贯穿撰写的说明书和附图,相同的参考标号和标记被用于指代相同或相似的元件。
[0041]应当理解,当元件被称为“连接到”或“耦接到”另一元件时,其可以直接连接到或耦接到另一元件,或者可以存在居间的元件。相比之下,当称一个元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时,不存在居间元件。如这里使用的,术语“和/或”包括相关列出的项中的一个或多个的任意和所有组合,而且可以被缩写为“/”。
[0042]应当理解,虽然此处可以使用术语第一、第二等等以描述多个元件,但是这些元件不应该限于这些术语。这些术语仅用于区分一个元件与另一元件。例如,第一信号可以称作第二信号,而且,类似地,第二信号可以称作第一信号而不脱离本公开的教导。
[0043]如这里使用的,单数形式“一”、“一个”和“该”意欲也包括复数形式,除非上下文明显指示。还应该理解,当本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时,指定所述特征、范围、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在,但是不排除一个或多个其它特征、范围、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或添加。
[0044]除非特别定义,否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明构思所属的领域的普通技术人员所通常理解的含义。还应当理解,诸如在通常使用的词典中定义的那些术语应当被解释为具有与相关领域/本申请的背景下的含义一致的含义,并且不会被在理想化或过度正式的意义上解释,除非这里明确说明。
[0045]图1是不出根据本发明构思的实施例的电子系统I的框图。参照图1,电子系统I可以被实现为手持式设备,诸如移动电话、智能电话、平板个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA)、企业数字助理(EDA)、数字静态相机、数字视频相机、便携式多媒体播放器(PMP)、个人导航设备和便携式导航设备(PND)、手持式游戏机或电子书。电子系统I可以包括片上系统(SoC) 10、外部存储器30和显示设备20。
[0046]SoC 10可以包括中央处理单元(CPU) 100、只读存储器(ROM) 110、随机存取存储器(RAM) 120、定时器130、显示控制器140、图形处理单元(GPU) 150、存储器控制器160、时钟管理单元(CMU) 170和总线180。本领域技术人员将理解,SoC 10将包括其它元件。
[0047]电子系统I还包括功率管理集成电路(PMIC)40。在本发明构思的某些实施例中,PMIC 40可以被实现为在SoC 10的外部。可替换地,SoC 10可以包括功率管理单元(PMU),其能够实现本文相对于PMIC 40所描述的功能。
[0048]CPU 100 (或可替换地使用术语“处理器”)可以被用来与相关联的数据一起,运行(例如)从外部存储器30接收到的命令、指令和程序。举例来说,CPU 100可以根据由(例如)CMU 170提供的操作时钟信号,相对于相关联的数据运行某些程序。
[0049]在以下所示的实施例中,CPU 100被假定为包括多个异构核。在此上下文中,术语“异构”并不意味着多核CPU中的所有核都是不同类型的。而是,这个术语表示由多核CPU提供的至少两(2)个核在类型和/或构造方面足够地不同,从而表现出实质性不同的计算速度和/或功耗要求。因此,CPU 100可以被理解为在电子系统I中作为单一计算组件操作的“多核处理器”,其中,两个或更多个核独立地用作单独而协调的处理器,其能够接收、解释和运行程序命令、指令、代码等,此后将其所有可能的变体单独或共同地称为“程序指令”。
[0050]因此,程序指令和相关联的数据可以被存储在ROM 110、RAM 120和/或外部存储器30中,并且可以例如在程序运行期间被加载到与CPU 100相关联的运行存储器(未示出)中。例如,在本发明构思的某些实施例中,ROMllO可以被用于使用非易失性存储器来存储程序指令和/或相关联的数据。因此,ROM 110可以被实现为可擦除可编程只读存储器(ROM)或EPR0M,或实现为电可擦除可编程ROM或EEPR0M,诸如快闪存储器。
[0051]RAM 120可以被用于使用易失性存储器来暂时存储程序指令和/或相关联的数据。因此,存储在ROM 110或外部存储器30中的程序指令和/或相关联的数据可以在CPU100的控制下或响应于从ROM 110中检索到的引导代码的运行而被临时存储在RAM 120中。因此,RAM 120可以被实现为动态随机存取存储器(RAM)或DRAM、或者静态RAM或SRAM。
[0052]定时器130可以被用于根据(例如)由CMU 170提供的一个或多个操作时钟信号,来提供用作(或指示)定时控制信号的某些计数值。
[0053]GPU 150可以用于将由存储器控制器160从外部存储器30读出的数据转换成适合于由显示设备20有效显示的数据。
[0054]CMU 170可以被用于产生一个或多个时钟信号,并且可以包括时钟信号发生器,诸如锁相环(PLL)、延迟锁定环(DLL)或晶体振荡器。在某些实施例中,一个或多个操作时钟信号可以被提供给GPU 150,CPU 100和/或存储器控制器160。进一步说明的是,CMU 170可以被用于响应于系统因素(诸如剩余可用功率、一个或多个系统温度等)而改变任一操作时钟信号的频率。
[0055]如上面所指出的,CPU 100被假定为包括至少两个异构核(例如,第一类型的核和第二类型的核)。在某些实施例中,CPU 100被假定为还至少包括第三类型的核。在下文中,第一类型的核被假定为高性能核,而且将被称为“大核(big core) ”,而第二类型的核被假定为低功率核并且将被称为“小核(little core)"-这与这些术语的上述描述一致。
[0056]在由相应程序指令和/或相关联的数据定义的一组任务(其可以统称为“CPU负载”)的执行期间,CPU 100可以最初将该组任务中的一个或多个任务分配为由小核执行。此后,CPU可以确定小核的当前核负载,并且根据当前核负载来调整用于施加到小核的控制时钟信号的操作频率。在此上下文中,本领域的技术人员将理解的是,随着更多任务被分配和/或随着已经分配的任务被完成,术语“当前核负载”相对于特定核将时刻变化。
[0057]在某些实施例中,CPU 100可以被用于当小核的当前核负载超过“第一工作负载阈值”时,将当前核负载从小核切换到大核。第一工作负载阈值将相对于电子系统I之中的小核的处理能力和各个任务运行窗口来定义。类似地,CPU 100还可以被用于当大核的当前核负载降到“第二工作负载阈值”之下时,将当前核负载从大核切换到小核。此外在这里,第二工作负载阈值将相对于电子系统I之中的大核的处理能力、小核的处理能力和各个任务运行窗口来定义。
[0058]存储器控制器160本质上用作与外部存储器30的接口,并且可以被用于控制外部存储器30的整体操作以及一个或多个主机与外部存储器30之间的数据交换。例如,存储器控制器160可以响应于从主机接收到的(多个)请求,控制将数据写入外部存储器30和从外部存储器30读取数据。这里,主机可以是主设备,诸如CPU 100、GPU 150或显示控制器 140。
[0059]外部存储器30将被实现为存储介质(例如,非易失性和/或易失性半导体存储器),其能够存储各种程序指令,诸如用于在功能上实现操作系统(OS)、各种应用和/或相关联的数据的程序指令。在某些实施例中,外部存储器30可以使用一个或多个类型的RAM来实现,诸如快闪存储器、相变RAM(PRAM)、磁RAM(MRAM)、电阻RAM(ReRAM)或铁电RAM(FeRAM)。
[0060]在本发明构思的某些其它实施例中,外部存储器30可以被整体提供为SoC 10的嵌入式存储器。可替换地或附加地,外部存储器30可以被实现为嵌入式多媒体卡(eMMC)或者通用快闪存储装置(UFS)。
[0061]如本领域技术人员将理解的,可以使用具有任何数目的特定配置的总线180,以全部地或部分地方便前述元件和组件之间的程序指令和/或相关联的数据的交换。
[0062]显示设备20可以被用于显示(例如)从显示控制器140提供的图像信号,
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