1、移动平台功耗管理技术内容提要基于移动平台的应用特征低功耗管理技术新型ARM处理器的特征移动计算设备增长迅速平板电脑应用使用模式移动计算中处理器使用率功耗控制技术Low Power Compiler Optimizations Basically, reducing the instruction count reduces the required energy Redundant instruction elimination Induction variable elimination Local/global common sub-expression elimination Loop
2、unrolling, in-lining, software pipelining Loop transformation Many othersACPI状态 Global：G0、G1S1、G1S2、G1S3、G1S4、G2、G3 CPU：C0、C1、C2、C3外设：D0、D1、D2、D 9/62ACPI架构DPMDPM与DVFSCategorization of DPM Techniques Timeout policy Shutting down unused devices by a static timeout threshold Predictive technique Accord
3、ing to the workload history, decides when to shut down unused devices Stochastic process According to a random process model, decides when to shut down unused devicesOptions to Reduce Power Optimize power usage when active, e.g. Scale screen output One chip/core solution vs. more Reduce memory usage
4、 Scale processor and component speed/voltage Minimize power usage when inactive, e.g. Optimize start-up and shutdown times Reduce unnecessary system maintenance activities Shutdown power to as many components as possible针对不同功能部件的处理CPU节能技术处理器电源状态（C-State）会被周期性活动或驱动程序频繁产生的中断影响处在C0的时间不多处在C7的时间很少软件对系统功耗
5、的影响周期性活动影响大应将一些活动合并中断共享造成了系统活动增加执行ISRs判断中断源，每个ISR将激活总线和设备确保设备及驱动支持MSI（Message Signaled 确保设备及驱动支持（Interrupt）总线 USB运行时会周期性与系统保持通信禁用串行总线的联合电线源管理LPM PCI Express总线上应用L0s和L1状态 SATA总线上部分或完全休眠减少显示刷新降低外设功耗如果外设可自主工作，处理器可进入休眠状态如TI超低功耗MCUMSP430的LPM3模式TI的MSP430提供5种断电模式用32KHz晶振作为ACLK时钟；DCO用于CPU激活后的突发短暂运行；LPM3是最常用
6、的低功耗模式是最常用的低功耗模式是最常用的低功耗模式是最常用的低功耗模式。MSP430超低功耗应用原则最大化LPM3的时间用接口模块代替软件驱动功能。应用软件设计用中断控制程序运行。用可计算的分支代替标志位测试产生的分支。用快速查表代替软件的软件计算。在冗长的软件计算中使用单周期的CPU寄存器。避免频繁的子程序和函数调用。ARM体系结构演进基于ARM的应用Cortex新一代ARM微处理器 Cortex-A 系列的应用型处理器低成本的手机、智能手机、移动计算平台、数字电视、机顶盒、企业网络、打印机和服务器支持多种操作系统平台 Cortex-R实时处理器具有严格的实时响应限制的深层嵌入式系统是专为
7、高性能、可靠性和容错能力而设计，其行为具有高确定性是专为高性能、可靠性和容错能力而设计，其行为具有高确定性 Cortex-M更低成本应用基于ARMv7Cortex-A 系列 Cortex-A5、Cortex-A8、Cortex-A9和Cortex-A15处理器 ARMv7-A 体系结构对所有操作系统的支持对所有操作系统的支持指令集支持- ARM、Thumb-2、Thumb、Jazelle、DSP TrustZone安全扩展高级单精度和双精度浮点支持 NEON媒体处理引擎Cortex-ACortex A9ARM MPCore 技术技术技术技术加速器一致性端口加速器一致性端口加速器一致性端口加速器
8、一致性端口(ACP) 全局中断控制器全局中断控制器全局中断控制器全局中断控制器(GIC)侦测控制单元侦测控制单元侦测控制单元侦测控制单元(SCU)Cortex A9加速器一致性端口加速器一致性端口加速器一致性端口加速器一致性端口(ACP)，用于提高系统性能和降低系统用于提高系统性能和降低系统用于提高系统性能和降低系统用于提高系统性能和降低系统能耗能耗能耗能耗。先进总线接口单元先进总线接口单元先进总线接口单元先进总线接口单元(Advanced Bus Interface Unit)，用用用用于在高带宽设备中实现低延迟时间于在高带宽设备中实现低延迟时间于在高带宽设备中实现低延迟时间于在高带宽设备中
9、实现低延迟时间。多核多核多核多核TrustZone技术技术技术技术，结合中断虚拟结合中断虚拟结合中断虚拟结合中断虚拟，允许基于硬件的安允许基于硬件的安允许基于硬件的安允许基于硬件的安(paravirtualization)全和加强的类虚拟全和加强的类虚拟全和加强的类虚拟全和加强的类虚拟解决方案解决方案解决方案解决方案。通用中断控制器通用中断控制器通用中断控制器通用中断控制器(GIC)，用于软件移植和优化的多核通信用于软件移植和优化的多核通信用于软件移植和优化的多核通信用于软件移植和优化的多核通信。物理物理物理物理IP：提供在提供在提供在提供在Cortex-A9处理器上实现低功耗处理器上实现低功
10、耗处理器上实现低功耗处理器上实现低功耗、高性能高性能高性能高性能应用所需的众多标准单元库和存储器应用所需的众多标准单元库和存储器应用所需的众多标准单元库和存储器应用所需的众多标准单元库和存储器。标准单元包括功耗管理工具包标准单元包括功耗管理工具包标准单元包括功耗管理工具包标准单元包括功耗管理工具包，可实现动态和漏泄功耗节省技术可实现动态和漏泄功耗节省技术可实现动态和漏泄功耗节省技术可实现动态和漏泄功耗节省技术，例如时钟门控例如时钟门控例如时钟门控例如时钟门控、多电压岛和功率门控多电压岛和功率门控多电压岛和功率门控多电压岛和功率门控。还提供具有先进的功耗节还提供具有先进的功耗节还提供具有先进的功耗节还提供具有先进的功耗节省功能的存储编译器省功能的存储编译器省功能的存储编译器省功能的存储编译器。
