处理器核心、方法、装置、处理器、设备、介质及产品与流程

本公开涉及半导体，尤其涉及一种处理器核心、方法、装置、处理器、设备、介质及产品。

背景技术：

1、随着半导体技术的发展，处理器的工艺制程微缩，以提升处理器的性能。但是，对于处理器核心中的功能单元而言，处于空闲状态时存在泄露功耗，导致处理器核心的功耗高。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本公开提供了一种处理器核心、方法、装置、处理器、设备、介质及产品。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种处理器核心，所述处理器核心包括：

3、功能单元，所述功能单元用于进行数据处理；

4、开关电路，所述开关电路与所述功能单元电连接，且用于与供电电源电连接，所述开关电路用于使所述功能单元与所述供电电源之间断开或导通，以对所述功能单元断电或通电；

5、控制电路，所述控制电路与所述开关电路电连接，所述控制电路用于在休眠所述功能单元的情况下，控制所述开关电路将所述功能单元与所述供电电源之间断开；在唤醒所述功能单元的情况下，控制所述开关电路将所述功能单元与所述供电电源之间导通。

6、本实施例中，通过利用开关电路使功能单元与供电电源之间断开，能够减少功能单元在空闲状态下的泄露功耗，从而降低了处理器核心的功耗。

7、本公开的一些实施例中，所述控制电路包括：

8、预测器，所述预测器用于对所述功能单元的工作状态进行预测，产生目标请求，所述目标请求用于休眠或唤醒所述功能单元；

9、控制器，所述控制器与所述预测器以及所述开关电路电连接，所述控制器用于根据所述目标请求，控制所述开关电路将所述功能单元与所述供电电源之间断开或导通。

10、本实施例中，通过在控制电路中设置预测器和控制器，能够结合对功能单元的工作状态的预测情况来控制开关电路，从而在不影响功能单元运行的情况下减少功能单元的功耗。

11、本公开的一些实施例中，所述预测器用于在所述功能单元通电且所述工作状态保持空闲状态的时间超过第一预设时间的情况下，产生休眠请求作为所述目标请求；在所述功能单元断电且所述工作状态在第二预设时间内由空闲状态切换为忙碌状态的情况下，产生唤醒请求作为所述目标请求，所述第二预设时间与所述功能单元的唤醒延迟时间对应。

12、本实施例中，通过结合功能单元的供电状态和未来的工作状态来生成相应的目标请求，能够及时休眠和唤醒功能单元，从而提高了处理器核心的可靠性。

13、本公开的一些实施例中，所述预测器包括：

14、提取器，所述提取器接收第一指令，所述提取器用于从所述第一指令中提取单元标识，与所述单元标识匹配的目标单元用于执行所述第一指令；

15、计数器，所述计数器与所述提取器电连接，所述计数器用于在所述单元标识与所述功能单元匹配的情况下，清空计数值；在所述单元标识与所述功能单元不匹配的情况下，增加所述计数值；

16、判定器，所述判定器与所述计数器以及所述控制器电连接，所述判定器用于在所述功能单元通电且所述计数值大于或等于预设阈值的情况下，产生休眠请求作为所述目标请求。

17、本实施例中，通过在预测器中设置提取器、计数器和判定器，能够结合功能单元持续处于空闲状态的时间来确定是否产生休眠请求，从而提高了处理器核心的可靠性。

18、本公开的一些实施例中，所述预测器还包括：

19、第一寄存器，所述第一寄存器与所述计数器以及所述判定器电连接，所述第一寄存器用于在所述单元标识与所述功能单元匹配的情况下，按预设方向移动存储的每一位数值，并将第一数值写入当前位；在所述单元标识与所述功能单元不匹配的情况下，按所述预设方向移动存储的每一位数值，并将第二数值写入所述当前位；

20、其中，所述判定器用于在所述功能单元通电、所述计数值大于或等于所述预设阈值且所述第一寄存器存储的至少部分数值表征，所述功能单元在第三预设时间内保持空闲状态的情况下，产生所述休眠请求。

21、本实施例中，通过在预测器中设置第一寄存器，能够使判定器结合计数值和历史使用信息来判定是否产生休眠请求，从而降低了处理器核心的功耗。

22、本公开的一些实施例中，所述判定器还用于在所述功能单元断电且所述第一指令和/或所述第一寄存器存储的至少部分数值表征，所述功能单元在第二预设时间内由空闲状态切换为忙碌状态的情况下，产生唤醒请求作为所述目标请求，所述第二预设时间与所述功能单元的唤醒延迟时间对应。

23、本实施例中，通过使判定器提前产生唤醒请求来唤醒功能单元，避免因唤醒延迟而影响功能单元的使用，从而提高了处理器核心的可靠性。

24、本公开的一些实施例中，所述预测器还包括：

25、自适应单元，所述自适应单元与所述判定器电连接，所述自适应单元用于根据所述功能单元的误唤醒信息、在第四预设时间内休眠状态和唤醒状态切换的次数、预计使用信息中的至少一个，调整所述预设阈值，所述误唤醒信息根据唤醒请求和所述休眠请求间隔的时间确定。

26、本实施例中，通过在预测器中设置自适应单元，能够自适应的调整预设阈值使功能单元在合适的时间休眠，从而降低了处理器内核的功耗。

27、本公开的一些实施例中，所述功能单元的数量为多个，不同的所述功能单元用于进行数据处理的方式不同，不同的所述功能单元对应的所述预设阈值不同。

28、本实施例中，通过使不同的功能单元对应的预设阈值不同，能够充分使每个功能单元的功耗降到最低，从而降低了处理器核心的功耗。

29、本公开的一些实施例中，所述处理器核心还包括：

30、隔离单元，所述隔离单元与所述功能单元以及所述控制电路电连接，所述隔离单元用于对所述功能单元输出的第一信号和所述控制电路产生的隔离信号进行逻辑运算，得到输出至后级单元的第二信号，以在休眠所述功能单元的情况下对所述第一信号进行钳位，所述第一信号承载所述功能单元的输出数据，所述隔离信号在休眠所述功能单元的情况下使能。

31、本实施例中，通过在处理器核心中设置隔离单元，以在休眠功能单元的情况下对第一信号进行钳位使输出至后级单元的第二信号稳定，从而提高了处理器核心的可靠性。

32、本公开的一些实施例中，所述处理器核心还包括：

33、第二寄存器，所述第二寄存器与所述控制电路电连接，所述第二寄存器用于在所述控制电路的控制下，保留或恢复所述功能单元的状态信息。

34、本实施例中，通过在处理器核心中设置第二寄存器，以保留或恢复功能单元的状态信息使功能单元在唤醒后继续处理数据，从而提高了处理器核心的可靠性。

35、本公开的一些实施例中，所述开关电路包括多个并联的开关单元，所述开关单元的数量与所述功能单元运行时的峰值电流对应。

36、本实施例中，通过结合功能单元运行时的峰值电流来设置开关单元的数量，能够避免因开关单元的数量不足而引起开关单元的损坏，从而提高了处理器核心的可靠性。

37、本公开的一些实施例中，所述处理器核心包括着色器核心，所述功能单元包括融合乘加管线、特殊函数单元、加载/存储单元和纹理采样单元中的至少一种。

38、本实施例中，通过设置功能单元可单独休眠和唤醒的着色器核心，能够针对融合乘加管线、特殊函数单元、加载/存储单元和纹理采样单元中的至少一种单独进行功耗控制，从而降低了着色器核心的功耗。

39、根据本公开的第二方面，提供了一种处理器，所述处理器包括如上所述的处理器核心。

40、本实施例中，通过利用开关电路使处理器核心中的功能单元与供电电源之间断开，能够减少功能单元在空闲状态下的泄露功耗，从而降低了处理器的功耗。

41、本公开的一些实施例中，所述处理器包括图形处理器，所述处理器核心包括着色器核心。

42、本实施例中，通过利用开关电路使着色器核心中的功能单元与供电电源之间断开，能够减少功能单元在空闲状态下的泄露功耗，从而降低了图形处理器的功耗。

43、根据本公开的第三方面，提供了一种处理器核心的控制方法，所述处理器核心的控制方法包括：

44、对处理器核心中功能单元的工作状态进行预测；

45、在预测的所述工作状态满足预设条件的情况下，产生目标请求，所述目标请求用于休眠或唤醒所述功能单元；

46、根据所述目标请求，控制所述功能单元与供电电源之间断开或导通，以对所述功能单元断电或通电。

47、本实施例中，通过结合功能单元的工作状态的预测情况来控制功能单元与供电电源之间断开，能够在不影响功能单元运行的情况下减少功能单元在空闲状态下的泄露功耗，从而降低了处理器核心的功耗。

48、本公开的一些实施例中，所述在预测的所述工作状态满足预设条件的情况下，产生目标请求，包括：

49、在所述功能单元通电且所述工作状态保持空闲状态的时间超过第一预设时间的情况下，产生休眠请求作为所述目标请求；

50、在所述功能单元断电且所述工作状态在第二预设时间内由空闲状态切换为忙碌状态的情况下，产生唤醒请求作为所述目标请求，所述第二预设时间与所述功能单元的唤醒延迟时间对应。

51、本实施例中，通过结合功能单元的供电状态和未来的工作状态来生成相应的目标请求，能够及时休眠和唤醒功能单元，从而提高了处理器核心控制的可靠性。

52、本公开的一些实施例中，所述对处理器核心中功能单元的工作状态进行预测，包括：

53、接收第一指令；

54、从所述第一指令中提取单元标识，与所述单元标识匹配的目标单元用于执行所述第一指令；

55、根据所述单元标识，调整所述功能单元对应的计数值；

56、所述在预测的所述工作状态满足预设条件的情况下，产生目标请求，包括：

57、在所述功能单元通电且所述计数值大于或等于预设阈值的情况下，产生休眠请求作为所述目标请求。

58、本实施例中，通过利用第一指令中的单元标识进行计数，能够结合功能单元持续处于空闲状态的时间来确定是否产生休眠请求，从而提高了处理器核心控制的可靠性。

59、本公开的一些实施例中，所述根据所述单元标识，调整所述功能单元对应的计数值，包括：

60、在所述单元标识与所述功能单元匹配的情况下，清空所述计数值；

61、在所述单元标识与所述功能单元不匹配的情况下，增加所述计数值。

62、本实施例中，通过结合单元标识是否与功能单元匹配来清空或增加计数值，计数值能够反映功能单元持续处于空闲状态的时间，从而提高了处理器核心控制的可靠性。

63、本公开的一些实施例中，在所述从所述第一指令中提取单元标识之后，所述对处理器核心中功能单元的工作状态进行预测还包括：

64、在所述单元标识与所述功能单元匹配的情况下，按预设方向移动存储的每一位数值，并将第一数值写入当前位；

65、在所述单元标识与所述功能单元不匹配的情况下，按所述预设方向移动存储的每一位数值，并将第二数值写入所述当前位；

66、所述在所述功能单元通电且所述计数值大于或等于预设阈值的情况下，产生休眠请求作为所述目标请求，包括：

67、在所述功能单元通电、所述计数值大于或等于所述预设阈值且存储的至少部分数值表征，所述功能单元在第三预设时间内保持空闲状态的情况下，产生所述休眠请求。

68、本实施例中，通过结合功能单元持续处于空闲状态的时间和历史的工作状态来确定是否产生休眠请求，能够使功能单元在一定时间内持续处于休眠状态，从而降低了处理器核心的功耗。

69、本公开的一些实施例中，所述在预测的所述工作状态满足预设条件的情况下，产生目标请求还包括：

70、在所述功能单元断电且所述第一指令和/或存储的至少部分数值表征，所述功能单元在第二预设时间内由空闲状态切换为忙碌状态的情况下，产生唤醒请求作为所述目标请求，所述第二预设时间与所述功能单元的唤醒延迟时间对应。

71、本实施例中，通过结合第一指令和/或存储的至少部分位数值来产生唤醒请求，能够在功能单元处理数据之前将功能单元唤醒，从而提高了处理器核心控制的可靠性。

72、本公开的一些实施例中，所述处理器核心的控制方法还包括：

73、根据所述功能单元的误唤醒信息、在第四预设时间内休眠状态和唤醒状态切换的次数、预计使用信息中的至少一个，调整所述预设阈值，所述误唤醒信息根据唤醒请求和所述休眠请求间隔的时间确定。

74、本实施例中，通过结合误唤醒信息、切换的次数和预计使用信息中的至少一个来调整预设阈值，能够自适应的调整预设阈值使功能单元在合适的时间休眠，从而降低了处理器内核的功耗。

75、本公开的一些实施例中，所述根据所述目标请求，控制所述功能单元与供电电源之间断开或导通，包括：

76、在所述目标请求为休眠请求的情况下，控制所述功能单元与所述供电电源之间断开；

77、在所述目标请求为唤醒请求的情况下，控制所述功能单元与所述供电电源之间导通。

78、本实施例中，通过结合目标请求来控制功能单元和供电电源之间的状态，能够对功能单元断电或通电，从而提高了处理器核心控制的可靠性。

79、本公开的一些实施例中，所述目标请求用于休眠所述功能单元；在所述根据所述目标请求，控制所述功能单元与供电电源之间断开或导通之前，所述处理器核心的控制方法还包括：

80、产生处于使能状态的隔离信号；

81、对所述功能单元输出的第一信号和所述隔离信号进行逻辑运算，得到第二信号，以对所述第一信号进行钳位，所述第一信号承载所述功能单元的输出数据；

82、将所述第二信号输出至后级单元；或，

83、所述目标请求用于唤醒所述功能单元；在所述根据所述目标请求，控制所述功能单元与供电电源之间断开或导通之后，所述处理器核心的控制方法还包括：

84、产生处于禁用状态的隔离信号；

85、对所述功能单元输出的第一信号和所述隔离信号进行逻辑运算，得到第二信号，以对所述第一信号进行释放，所述第一信号承载所述功能单元的输出数据；

86、将所述第二信号输出至后级单元。

87、本实施例中，通过在休眠功能单元的情况下钳位第一信号，能够防止后级单元受干扰，从而提高了处理器核心控制的可靠性。通过在唤醒功能单元的情况下释放第一信号，能够避免后级单元无法运行，从而提高了处理器核心控制的可靠性。

88、本公开的一些实施例中，所述目标请求用于休眠所述功能单元；在所述根据所述目标请求，控制所述功能单元与供电电源之间断开或导通之前，所述处理器核心的控制方法还包括：

89、保存所述功能单元的状态信息；或，

90、所述目标请求用于唤醒所述功能单元；在所述根据所述目标请求，控制所述功能单元与供电电源之间断开或导通之后，所述处理器核心的控制方法还包括：

91、恢复所述功能单元的状态信息。

92、本实施例中，通过在功能单元断电之前保存功能单元的状态信息，避免功能单元的状态信息丢失，从而提高了处理器核心控制的可靠性。通过在功能单元通电之后恢复功能单元的状态信息，功能单元能够在断电前的基础上继续运行，从而提高了处理器核心控制的可靠性。

93、本公开的一些实施例中，所述目标请求用于休眠所述功能单元；在所述根据所述目标请求，控制所述功能单元与供电电源之间断开或导通之后，所述处理器核心的控制方法还包括：

94、关闭所述供电电源；或，

95、所述目标请求用于唤醒所述功能单元；在所述根据所述目标请求，控制所述功能单元与供电电源之间断开或导通之后，所述处理器核心的控制方法还包括：

96、开启所述供电电源。

97、本实施例中，通过在功能单元断电之后关闭供电电源，能够消除供电电源产生的功耗，从而降低了处理器核心的功耗。通过在功能单元导通之后开启供电电源，能够避免开关电路状态的切换引起的电路异常，从而提高了处理器核心控制的可靠性。

98、根据本公开的第四方面，提供了一种处理器核心的控制装置，所述处理器核心的控制装置包括：

99、预测模块，所述预测模块被配置为用于对处理器核心中功能单元的工作状态进行预测；

100、请求模块，所述请求模块被配置为用于在预测的所述工作状态满足预设条件的情况下，产生目标请求，所述目标请求用于休眠或唤醒所述功能单元；

101、控制模块，所述控制模块被配置为用于根据所述目标请求，控制所述功能单元与供电电源之间断开或导通，以对所述功能单元断电或通电。

102、本公开的一些实施例中，所述请求模块被配置为用于：

103、在所述功能单元通电且所述工作状态保持空闲状态的时间超过第一预设时间的情况下，产生休眠请求作为所述目标请求；

104、在所述功能单元断电且所述工作状态在第二预设时间内由空闲状态切换为忙碌状态的情况下，产生唤醒请求作为所述目标请求，所述第二预设时间与所述功能单元的唤醒延迟时间对应。

105、本公开的一些实施例中，所述预测模块被配置为用于：

106、接收第一指令；

107、从所述第一指令中提取单元标识，与所述单元标识匹配的目标单元用于执行所述第一指令；

108、根据所述单元标识，调整所述功能单元对应的计数值；

109、所述请求模块被配置为用于：

110、在所述功能单元通电且所述计数值大于或等于预设阈值的情况下，产生休眠请求作为所述目标请求。

111、本公开的一些实施例中，所述预测模块被配置为用于：

112、在所述单元标识与所述功能单元匹配的情况下，按预设方向移动存储的每一位数值并将第一数值写入当前位；

113、在所述单元标识与所述功能单元不匹配的情况下，按所述预设方向移动存储的每一位数值并将第二数值写入所述当前位；

114、所述请求模块被配置为用于：

115、在所述功能单元通电、所述计数值大于或等于所述预设阈值且存储的至少部分数值表征，所述功能单元在第三预设时间内保持空闲状态的情况下，产生所述休眠请求。

116、本公开的一些实施例中，所述请求模块被配置为用于：

117、在所述功能单元断电且所述第一指令和/或存储的至少部分数值表征，所述功能单元在第二预设时间内由空闲状态切换为忙碌状态的情况下，产生唤醒请求作为所述目标请求，所述第二预设时间与所述功能单元的唤醒延迟时间对应。

118、本公开的一些实施例中，所述控制模块被配置为用于：

119、产生处于使能状态的隔离信号；

120、对所述功能单元输出的第一信号和所述隔离信号进行逻辑运算，得到第二信号，以对所述第一信号进行钳位，所述第一信号承载所述功能单元的输出数据；

121、将所述第二信号输出至后级单元；或，

122、产生处于禁用状态的隔离信号；

123、对所述功能单元输出的第一信号和所述隔离信号进行逻辑运算，得到第二信号，以对所述第一信号进行释放，所述第一信号承载所述功能单元的输出数据；

124、将所述第二信号输出至后级单元。

125、本公开的一些实施例中，所述处理器核心的控制装置还包括：

126、存储模块，所述存储模块被配置为用于保存所述功能单元的状态信息；或，恢复所述功能单元的状态信息。

127、根据本公开的第五方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的处理器：或，

128、处理器；

129、用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

130、其中，所述处理器被配置为执行如上所述的处理器核心的控制方法。

131、根据本公开的第六方面，提供了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由终端的处理器执行时，使得所述终端能够执行如上所述的处理器核心的控制方法。

132、根据本公开的第七方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，所述计算机程序或指令被处理器执行时，实现如上所述的处理器核心的控制方法。

133、本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

134、处理器核心包括功能单元、开关电路和控制电路，开关电路在控制电路的控制下，使功能单元与供电电源之间断开或导通，以对功能单元断电或通电。通过利用开关电路使功能单元与供电电源之间断开，能够减少功能单元在空闲状态下的泄露功耗，从而降低了处理器核心的功耗。

135、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。