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一种中央微处理器时钟管理方法及装置

阅读：705发布：2021-02-22

IPRDB可以提供一种中央微处理器时钟管理方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种中央微处理器时钟管理方法，包括：获取指示中央微处理器(CPU)状态的信号，根据所述指示CPU状态的信号确定固定周期内CPU的空闲率，根据所述空闲率和预存的CPU时钟管理策略管理时钟。本发明还同时公开了一种中央微处理器时钟管理装置。，下面是一种中央微处理器时钟管理方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种中央微处理器时钟管理方法，其特征在于，所述方法包括：获取指示中央微处理器CPU状态的信号；

根据所述指示CPU状态的信号确定固定周期内CPU的空闲率；

根据所述空闲率和预存的CPU时钟管理策略管理时钟。

2.根据权利要求1所述中央微处理器时钟管理方法，其特征在于，所述根据所述空闲率和预存的CPU时钟管理策略管理时钟，包括：将所述空闲率与所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率范围进行比较，所述空闲率在所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率范围内时，保持当前时钟频率；

所述空闲率大于所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的上限时，依据所述CPU时钟管理策略中的时钟频率调整跨度调低时钟频率；

所述空闲率小于所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的下限时，依据所述CPU时钟管理策略中的时钟频率调整跨度调高时钟频率。

3.根据权利要求1所述中央微处理器时钟管理方法，其特征在于，所述根据所述指示CPU状态的信号确定固定周期内CPU的空闲率，包括：在固定周期内统计指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数，计算所述指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数与所述固定周期个数的比值得到CPU的空闲率。

4.根据权利要求1所述中央微处理器时钟管理方法，其特征在于，所述固定周期为根据实际应用获得的最佳值。

5.根据权利要求1所述中央微处理器时钟管理方法，其特征在于，所述管理时钟前，所述方法还包括：打开时钟频率调整的使能开关。

6.一种中央微处理器时钟管理装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块、确定模块和管理模块；其中，所述获取模块，用于获取指示CPU状态的信号；

所述确定模块，用于根据所述指示CPU状态的信号确定固定周期内CPU的空闲率；

所述管理模块，用于根据所述空闲率和预存的CPU时钟管理策略管理时钟。

7.根据权利要求6所述中央微处理器时钟管理装置，其特征在于，所述管理模块，具体用于将所述空闲率与所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率范围进行比较，所述空闲率在所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率范围内时，保持当前时钟频率；

所述空闲率大于所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的上限时，依据所述CPU时钟管理策略中的时钟频率调整跨度调低时钟频率；

所述空闲率小于所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的下限时，依据所述CPU时钟管理策略中的时钟频率调整跨度调高时钟频率。

8.根据权利要求6所述中央微处理器时钟管理装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于在固定周期内统计指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数，计算所述指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数与所述固定周期个数的比值得到CPU的空闲率。

9.根据权利要求6所述中央微处理器时钟管理装置，其特征在于，所述固定周期为根据实际应用获得的最佳值。

10.根据权利要求6所述中央微处理器时钟管理装置，其特征在于，所述管理模块，还用于在管理时钟前，打开时钟频率调整的使能开关。

说明书全文

一种中央微处理器时钟管理方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及计算机技术，尤其涉及一种中央微处理器(Central Processing Unit，CPU)时钟管理方法及装置。

背景技术

[0002] 终端设备中CPU的时钟调整策略分为静态调整策略和动态调整策略两种；其中，通过静态调整策略管理时钟时，CPU的工作状态分为全速工作状态和完全关掉时钟的低功耗工作状态两种，不能根据实际需要为CPU提供合适的时钟，会造成CPU功耗的浪费。通过动态调整策略管理时钟时，需要通过软件来控制CPU的频率；一方面，在动态调整时钟时CPU执行功耗管理软件会给CPU自身带来额外的负载，降低动态调整频率的节能效果；另一方面，基于软件的动态调整策略管理时钟还存在无法满足CPU时钟频率调整的实时性要求、延时长、在复杂的应用场景下实现成本很高等问题。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明实施例期望提供一种中央微处理器时钟管理方法及装置，能够根据CPU的负载状况动态调整CPU时钟的频率，降低CPU的功耗。

[0004] 本发明实施例的技术方案是这样实现的：

[0005] 本发明实施例提供一种中央微处理器时钟管理方法，所述方法包括：获取指示中央微处理器CPU状态的信号，根据所述指示CPU状态的信号确定固定周期内CPU的空闲率，根据所述空闲率和预存的CPU时钟管理策略管理时钟。

[0006] 上述实现方案中，所述根据所述空闲率和预存的CPU时钟管理策略管理时钟，包括：将所述空闲率与所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率范围进行比较，所述空闲率在所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率范围内时，保持当前时钟频率；所述空闲率大于所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的上限时，依据所述CPU时钟管理策略中的时钟频率调整跨度调低时钟频率；所述空闲率小于所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的下限时，依据所述CPU时钟管理策略中的时钟频率调整跨度调高时钟频率。

[0007] 上述实现方案中，所述根据所述指示CPU状态的信号确定固定周期内CPU的空闲率，包括：在固定周期内统计指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数，计算所述指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数与所述固定周期个数的比值得到CPU的空闲率。

[0008] 上述实现方案中，所述固定周期为根据实际应用获得的最佳值。

[0009] 上述实现方案中，所述管理时钟前，所述方法还包括：打开时钟频率调整的使能开关。

[0010] 本发明实施例还提供一种中央微处理器时钟管理装置，所述装置包括：获取模块、确定模块和管理模块；其中，

[0011] 所述获取模块，用于获取指示CPU状态的信号；

[0012] 所述确定模块，用于根据所述指示CPU状态的信号确定固定周期内CPU的空闲率；

[0013] 所述管理模块，用于根据所述空闲率和预存的CPU时钟管理策略管理时钟。

[0014] 上述实现方案中，所述管理模块，具体用于将所述空闲率与所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率范围进行比较，所述空闲率在所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率范围内时，保持当前时钟频率；所述空闲率大于所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的上限时，依据所述CPU时钟管理策略中的时钟频率调整跨度调低时钟频率；所述空闲率小于所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的下限时，依据所述CPU时钟管理策略中的时钟频率调整跨度调高时钟频率。

[0015] 上述实现方案中，所述确定模块，具体用于在固定周期内统计指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数，计算所述指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数与所述固定周期个数的比值得到CPU的空闲率。

[0016] 上述实现方案中，所述固定周期为根据实际应用获得的最佳值。

[0017] 上述实现方案中，所述管理模块，还用于在管理时钟前，打开时钟频率调整的使能开关。

[0018] 本发明实施例所提供的中央微处理器时钟管理方法及装置，获取指示CPU状态的信号，根据所述指示CPU状态的信号确定固定周期内CPU的空闲率，根据所述空闲率和预存的CPU时钟管理策略管理时钟；如此，通过根据CPU的负载状况动态调整CPU时钟频率，精密地调整CPU时钟频率，降低CPU的功耗；通过硬件实现CPU时钟的管理不会为CPU带来额外的负载，提高节能效果。

附图说明

[0019] 图1为本发明现有技术中基于软件调整CPU时钟频率的处理流程示意图；

[0020] 图2为本发明实施例中央微处理器时钟管理方法的基本处理流程示意图；

[0021] 图3a-图3c为本发明实施例不同的时钟频率调整跨度对应的时钟频率调整示意图；

[0022] 图4为本发明实施例中央微处理器时钟管理方法的详细处理流程示意图；

[0023] 图5为本发明实施例中央微处理器时钟管理装置的组成结构示意图。

具体实施方式

[0024] 本发明实施例中，获取指示中央微处理器CPU状态的信号，根据所述指示CPU状态的信号确定固定周期内CPU的空闲率，根据所述空闲率和预存的CPU时钟管理策略管理时钟。

[0025] 为更好地理解本发明实施例的技术方案，下面简单介绍现有技术中基于软件调整CPU时钟频率的处理流程，如图1所示：用于判断是否需要进行CPU时钟频率调整的操作为步骤101至步骤103，均由软件执行，不仅无法满足CPU时钟调整的实时性要求，而且节能效果差。

[0026] 本发明实施例中央微处理器时钟管理方法的基本处理流程，如图2所示，包括以下步骤：

[0027] 步骤101，获取指示CPU状态的信号；

[0028] 具体地，自适应CPU时钟管理(Adaptive CPU Clock Management，ACCM)模块获取CPU输出的指示CPU状态的信号；

[0029] 其中，所述CPU状态包括CPU空闲和CPU忙碌。

[0030] 步骤102，根据所述指示CPU状态的信号确定固定周期内CPU的空闲率；

[0031] 具体地，ACCM模块在固定周期内统计指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数，计算所述指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数与所述固定周期个数的比值得到CPU的空闲率；

[0032] 其中，所述固定周期为根据实际应用的实时性要求进行实验得到的最佳固定周期值，可以为1024个时钟周期或其他值。

[0033] 步骤103，根据所述空闲率和预存的CPU时钟管理策略管理时钟；

[0034] 具体地，ACCM模块将所述空闲率与所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率范围进行比较，所述空闲率在所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率范围内时，保持当前时钟频率；所述空闲率大于所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的上限时，依据所述CPU时钟管理策略中的时钟频率调整跨度调低时钟频率；所述空闲率小于所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的下限时，依据所述CPU时钟管理策略中的时钟频率调整跨度调高时钟频率；

[0035] 这里，可以根据连续在多个固定周期内计算得到的空闲率均大于当前时钟频率对应的空闲率的上限、或小于当前时钟频率对应的空闲率的下限时，再调整时钟频率；如此，可以避免由于CPU负载不稳定引起的时钟频率的频繁调整；

[0036] 其中，所述CPU时钟管理策略可以存储在寄存器内，所述CPU时钟管理策略包括：N个时钟频率，N为大于1的正整数、每个时钟频率对应的空闲率的上限和下限、时钟频率调整跨度、计算空闲率的周期以及调整时钟频率的条件；所述时钟频率调整跨度是指在进行时钟调整时一次调整的频率级别，即：一次调整一级时钟频率，或一次调整多级时钟频率；
设每个时钟频率对应一个档位，以CPU时钟管理策略中包括八个时钟频率为例，八个时钟频率对应八个档位，分别是档位0、档位1至档位7，档位0对应的时钟频率最高，档位7对应的时钟频率最低；可以配置使用八个档位，也可以配置使用八个档位中的任意几个；不同的时钟频率调整跨度对应的时钟频率调整示意图如图3所示，图3a为时钟频率的调高跨度和时钟频率的调低跨度均为一个档位的时钟频率调整示意图，图3b为时钟频率的调高跨度为两个档位、时钟频率的调低跨度为一个档位的时钟频率调整示意图，图3c为时钟频率的调高跨度为三个档位、时钟频率的调低跨度为一个档位的时钟频率调整示意图；在实际应用中，CPU时钟管理策略可根据实际应用灵活设定。

[0037] 在执行步骤103后，所述方法还包括：在CPU时钟管理策略中的确定空闲率的周期到达时，再执行步骤101至步骤103；本发明实施例中，在确定空闲率的周期到达时，即可实时调整CPU时钟频率。

[0038] 本发明实施例中，所述ACCM模块可位于任意包含CPU的系统内，在经过时钟频率调整后的CPU频率与所述系统的其他频率不同时，本发明实施例所述中央微处理器时钟管理方法还包括：对CPU频率和所述系统的其他频率进行同步或异步处理。

[0039] 本发明实施例中央微处理器时钟管理方法的基本处理流程，如图4所示，包括以下步骤：

[0040] 步骤201，ACCM模块配置CPU的起始时钟频率和CPU时钟管理策略；

[0041] 其中，所述CPU的起始时钟频率和所述CPU时钟管理策略配置于寄存器内，所述CPU时钟管理策略包括：N个时钟频率，N为大于1的正整数、每个时钟频率对应的空闲率的上限和下限、时钟频率调整跨度、确定空闲率的周期以及调整时钟频率的条件。

[0042] 步骤202，打开时钟频率调整的使能开关；

[0043] 这里，ACCM模块打开时钟频率调整的使能开关时，开始对CPU时钟进行管理。

[0044] 步骤203，获取CPU状态的信号；

[0045] 具体地，ACCM模块获取CPU输出的指示CPU状态的信号；

[0046] 其中，所述CPU状态包括CPU空闲和CPU忙碌。

[0047] 步骤204，根据所述指示CPU状态的信号确定固定周期内CPU的空闲率；

[0048] 具体地，ACCM模块在固定周期内统计指示指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数，计算所述指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数与所述固定周期个数的比值得到CPU的空闲率；

[0049] 这里，所述固定周期为1024个时钟周期，三次计算得到固定周期内CPU的空闲率分别为35％、36％和39％。

[0050] 步骤205，根据所述空闲率和预存的CPU时钟管理策略管理时钟；

[0051] 这里，本发明实施例中三次计算得到固定周期内CPU的空闲率分别为35％、36％和39％，CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的上限为30％，时钟频率调整跨度为一级；因此，三次计算得到固定周期内CPU的空闲率均大于CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的上限，将时钟频率调低一级。

[0052] 本发明实施例中，在CPU时钟管理策略中的确定空闲率的周期到达时，执行步骤203。

[0053] 为实现上述中央微处理器时钟管理方法，本发明实施例还提供一种中央微处理器时钟管理装置，所述装置的组成结构如图5所示，包括：获取模块11、确定模块12和管理模块13；其中，

[0054] 所述获取模块11，用于获取指示CPU状态的信号；

[0055] 所述确定模块12，用于根据所述指示CPU状态的信号确定固定周期内CPU的空闲率；

[0056] 所述管理模块13，用于根据所述空闲率和预存的CPU时钟管理策略管理时钟。

[0057] 上述实现方案中，所述管理模块13，具体用于将所述空闲率与所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率范围进行比较，所述空闲率在所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率范围内时，保持当前时钟频率；所述空闲率大于所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的上限时，依据所述CPU时钟管理策略中的时钟频率调整跨度调低时钟频率；所述空闲率小于所述CPU时钟管理策略中当前时钟频率对应的空闲率的下限时，依据所述CPU时钟管理策略中的时钟频率调整跨度调高时钟频率；

[0058] 上述实现方案中，可以在固定周期内多次计算得到的空闲率均大于当前时钟频率对应的空闲率的上限、或小于当前时钟频率对应的空闲率的下限时，再调整时钟频率；如此，可以避免由于CPU负载不稳定引起的时钟频率的频繁调整；

[0059] 其中，所述CPU时钟管理策略可以存储在寄存器内，所述CPU时钟管理策略包括：N个时钟频率，N为大于1的正整数、每个时钟频率对应的空闲率的上限和下限、时钟频率调整跨度、确定空闲率的周期以及调整时钟频率的条件；所述时钟频率调整跨度是指在进行时钟调整时一次调整的频率级别，即：一次调整一级时钟频率，或一次调整多级时钟频率。

[0060] 上述实现方案中，所述所述确定模块12，具体用于在固定周期内统计指指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数，计算所述指示CPU状态为空闲的时钟周期的个数与所述固定周期个数的比值得到CPU的空闲率。

[0061] 上述实现方案中，所述固定周期为根据实际应用的实时性要求进行实验得到的最佳固定周期值，可以为1024个时钟周期或其他值。

[0062] 上述实现方案中，所述管理模块13，还用于在管理时钟前，打开时钟频率调整的使能开关。

[0063] 本发明实施例中，所述中央微处理器时钟管理装置可位于任意包含CPU的系统内，在经过时钟频率调整后的CPU频率与所述系统的其他频率不同时，所述管理模块13，用于对系统内的CPU频率和系统内的其他频率进行同步或异步处理。

[0064] 需要说明的是，在实际应用中，所述获取模块11、确定模块12和管理模块13的功能可由位于任意包含CPU的系统内的中央处理器(CPU)、或微处理器(MPU)、或数字信号处理器(DSP)、或可编程门阵列(FPGA)实现。

[0065] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

标题	发布/更新时间	阅读量
微处理器-专利编号CN102591844B	2020-05-11	900
微处理器-专利编号CN100412790C	2020-05-11	948
微处理器-专利编号CN100368954C	2020-05-11	790
微处理器-专利编号CN1385782A	2020-05-13	227
微处理器-专利编号CN1180199A	2020-05-13	387
微处理器-专利编号CN1713104A	2020-05-12	334
微处理器-专利编号CN1132111C	2020-05-12	943
微处理器-专利编号CN1107272C	2020-05-12	91
微处理器-专利编号CN100354787C	2020-05-11	364
微处理器-专利编号CN106325810B	2020-05-13	295

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