自适应电压频率调整方法和装置与流程

1.本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种自适应电压频率调整方法和装置。


背景技术：

2.随着动态电压频率调节(dynamic voltage frequency scaling，简称dvfs)技术的发展，dvfs被广泛应用于现今的各种处理器上，从而有效地管理电子系统的功耗以避免浪费。
3.目前的电压频率调节方案主要通过检测单元检测芯片中的每个路径或者外部中断发出的调整频率的需求，通过预先内置的电压-频率上限关系检索出新的频率和新的电压，然后分别配置到电压调节单元和时钟调节单元。
4.然而，由于电压频率调节方案需要对芯片内的每个路径一一进行检测，检测工作量较大，且响应速度较慢，容易造成性能损失或电力损耗较大的情况；另外，由于dvfs策略在优化功耗时要求先降低频率，再降低电压，在优化性能时要求先提升电压再提升频率，以便安全实现最优的性能功耗优化，因此，需要复杂的时序控制以保证安全，且其响应速度受限于时钟模块的频率稳定速度和电源模块的输出稳定速度，响应较慢，控制复杂程度较高。


技术实现要素：

5.本发明提供一种自适应电压频率调整方法和装置，用以解决现有技术中由于对各路径一一检测以致响应速度较慢的缺陷，简化电压频率调整控制过程，并提高了响应速度。
6.本发明提供一种自适应电压频率调整方法，包括：基于预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息，得到计数结果；根据所述计数结果和预先设置的电压频率调整规则，判断是否调整电压以及是否调整频率；根据所述判断得到的判断结果，对应调整电压和/或频率。
7.根据本发明提供的一种自适应电压频率调整方法，所述基于预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息，得到计数结果，包括：基于预先获取的时钟信号，对预先获取的各监测路径的延时信息进行与门逻辑运算，得到第一运算结果；基于预先获取的时钟信号，对预先获取的各监测路径的延时信息进行变频处理，并对经变频处理后的延时进行与门逻辑运算，得到第二运算结果；对所述第一运算结果和所述第二运算结果进行同或门逻辑运算，得到逻辑运算结果，并根据所述逻辑运算结果，驱动计数器进行计数，得到计数结果。
8.根据本发明提供的一种自适应电压频率调整方法，所述根据所述计数结果和预先设置的电压频率调整规则，判断是否调整电压以及是否调整频率，包括：基于所述计数结果，利用预先设置的电压频率调整规则，确定对应各所述监测路径的标准电压和标准频率；基于所述计数结果，获取对应监测路径的监测电压和监测频率；将所述监测电压与所述标准电压进行对比，判断是否调整电压；将所述监测频率与所述标准频率进行对比，判断是否调整频率。
9.根据本发明提供的一种自适应电压频率调整方法，所述调整电压，包括：将预先基于所述计数结果获取的监测电压与预设电压进行比对，并基于所述监测电压小于所述预设电压，对应增大电压步进；否则，减小所述电压步进；
10.所述调整频率，包括：将预先基于所述计数结果获取的监测频率与预设频率进行比对，并基于所述监测频率小于所述预设频率，对应增大频率步进；否则，减小所述频率步进。
11.根据本发明提供的一种自适应电压频率调整方法，在所述基于预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息，得到计数结果之前，包括：获取对应各所述监测路径的时钟信号。
12.根据本发明提供的一种自适应电压频率调整方法，所述获取对应各所述监测路径的时钟信号，包括：获取寄存器基于输入信号生成对应各所述监测路径的时钟信号；基于反相器将所述寄存器输出的时钟信号返回，并结合预先获取的触发信号进行与门逻辑运算，得到所述寄存器的输入信号。
13.根据本发明提供的一种自适应电压频率调整方法，在所述得到所述寄存器的输入信号之前，还包括：基于预设自适应电压频率调节参数，得到触发信号，其中，所述自适应电压频率调节参数包括启动信号、系统时钟信号、配置时间和重置次数中的至少一个。
14.根据本发明提供的一种自适应电压频率调整方法，在所述基于预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息，得到计数结果之前，还包括：基于所述时钟信息获取延时包中各所述监测路径的延时信息；或者，基于所述时钟信息，对各所述监测路径进行监测，并将监测得到的延时信息存储至延时包。
15.本发明还提供一种自适应电压频率调整装置，包括：值检测模块，基于预先获取的时钟信号和预先对各监测路径监测得到的监测信息，得到对应各所述监测路径的计数结果；系统控制模块，根据所述计数结果和预先设置的电压频率调整规则，判断是否调整电压以及是否调整频率；调整模块，根据所述判断得到的判断结果，对应调整电压和/或频率。
16.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述自适应电压频率调整方法的步骤。
17.本发明提供的自适应电压频率调整方法及装置，通过预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息驱动计数器计数，并根据得到的计数结果与预先设置的电压频率调整规则，判断是否需要调整频率以及判断是否需要调整电压，以便于根据判断结果进行相应的调整，避免了对各监测路径一一检测造成的延时，从而有效提高了响应速度，简化了电压频率调整控制的过程，确保在芯片正常运行的情况下尽可能降低能耗。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明提供的自适应电压频率调整方法的流程示意图；
20.图2是本发明提供的自适应电压频率调整方法的电路示意图之一；
21.图3是本发明提供的自适应电压频率调整方法的电路示意图之二；
22.图4是本发明提供的自适应电压频率调整装置的结构示意图；
23.图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.图1示出了本发明一种自适应电压频率调整方法的流程示意图，该方法包括：
26.s11，基于预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息，得到计数结果；
27.s12，根据计数结果和预先设置的电压频率调整规则，判断是否调整电压以及是否调整频率；
28.s13，根据判断得到的判断结果，对应调整电压和/或频率。
29.需要说明的是，本说明书中的s1n不代表自适应电压频率调整方法的先后顺序，下面具体结合图2-图3描述本发明的自适应电压频率调整方法。
30.步骤s11，基于预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息，得到计数结果。
31.在本实施例中，基于预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息，得到计数结果，包括：基于预先获取的时钟信号，对预先获取的各监测路径的延时信息进行与门逻辑运算，得到第一运算结果；基于预先获取的时钟信号，对预先获取的各监测路径的延时信息进行变频处理，并对经变频处理后的延时进行与门逻辑运算，得到第二运算结果；对第一运算结果和第二运算结果进行同或门逻辑运算，得到逻辑运算结果，并根据逻辑运算结果，驱动计数器进行计数，得到计数结果。
32.需要说明的是，在得到第一运算结果时，需要将预先获取的所有监测路径的延时信息进行与门逻辑运算，以得到第一运算结果；以及，在得到第二运算结果时，需要将预先获取的所有监测路径的延时信息进行变频处理，并将变频处理后的延时信息进行与门逻辑运算，得到第二运算结果。
33.另外，逻辑运算结果是对经变频处理得到的第二运算结果和未经变频处理的第一运算结果进行同或门逻辑运算得到的，通过将经变频处理和未经变频处理得到的运算结果进行同或门逻辑运算，以便于从各监测路径中得到延时最大的监测路径，从而便于后续对该监测路径进行频率和/或电压的判断，此外，变频处理可以在延时信息对应的监测频率满足芯片正常运行的情况下对相应监测频率进行调整，以降低能耗，延长对应硬件设备的使用寿命。
34.在本实施例中，第一运算结果是将所有获取的监测路径对应的延时信息进行与门逻辑运算得到的，若所有获取的监测路径对应的延时信息均为1，则得到的第一运算结果为1，否则，得到的第一运算结果为0；同样的，第二运算结果是将经变频处理后的所有延时信
息进行与门逻辑运算，若所有获取的监测路径对应的延时信息均为1，则得到的第二运算结果为1，否则，得到的第二运算结果为0。
35.逻辑运算结果是将第一运算结果和第二运算结果进行同或门逻辑运算，若第一运算结果和第二运算结果不同，则得到的逻辑运算结果为0，否则，得到的逻辑运算结果为1。
36.应当补充的是，关键路径可以为预先基于先验或者经验选择的各芯片路径中延时大于预设阈值的路径，关键路径的具体选择可根据实际设计需求设置，此处不作进一步地限定。
37.在一个可选实施例中，在基于预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息，得到计数结果之前，包括：获取对应各监测路径的时钟信号。应当注意，本实施例中的时钟信号可以来源于寄存器或其他电路，比如系统的时钟信号等，此处不作进一步限定，以下以时钟信号来源于寄存器进行举例说明，具体地：
38.获取对应各监测路径的时钟信号，包括：获取寄存器基于输入信号生成对应各监测路径的时钟信号；基于反相器将寄存器输出的时钟信号返回，并结合预先获取的触发信号进行与门逻辑运算，得到寄存器的输入信号。
39.在一个可选实施例中，在基于预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息，得到计数结果之前，还包括：基于时钟信息获取延时包中各监测路径的延时信息；或者，基于时钟信息，对各监测路径进行监测，并将监测得到的延时信息存储至延时包。
40.具体而言，参考图2，寄存器基于输入信号生成时钟信号并发送至延时包，以便于后续将时钟信号与获取的各监测路径的延时信息关联；在寄存器将时钟信号发送至延时包时，反相器将寄存器输送至延时包的时钟信号返回至与门逻辑电路，与此同时，与门逻辑电路还接收控制逻辑电路发出的触发信号，与门逻辑电路基于触发信号和返回的时钟信号进行与门逻辑运算，得到寄存器的输入信号并输入至寄存器，以便于对寄存器进行触发，使得寄存器基于输入信号产生时钟信号。
41.在一个可选实施例中，参考图3，在得到所述寄存器的输入信号之前，即在与门逻辑电路接收控制逻辑电路发出的触发信号之前，还包括：控制逻辑电路基于输入的自适应电压频率调节(adaptive voltage frequency scaling，简称为avfs)参数，得到触发信号。需要说明的是，本实施例中，自适应电压频率调节参数包括avfs启动信号、系统时钟信号、avfs配置时间和avfs重置次数中的至少一个，具体参数配置可根据实际设计需求设置，此处不作进一步地限定。
42.步骤s12，根据计数结果和预先设置的电压频率调整规则，判断是否调整电压以及是否调整频率。
43.具体而言，根据计数结果和预先设置的电压频率调整规则，判断是否调整电压以及是否调整频率，包括：基于计数结果，利用预先设置的电压频率调整规则，确定对应各监测路径的标准电压和标准频率；基于计数结果，获取对应监测路径的监测电压和监测频率；将监测电压与标准电压进行对比，判断是否调整电压；将监测频率与标准频率进行对比，判断是否调整频率。
44.需要说明的是，将监测电压与标准电压进行对比，包括：基于监测电压符合标准电压，则不调整电压，否则，调整电压；同样的，将监测频率与标准频率进行对比，包括：基于监测频率符合标准频率，则不调整频率，否则，调整频率。
45.此外，电压频率调整规则包括计数值以及计数值对应的标准电压和标准频率，比如电压频率调整规则参考下表：
46.计数值counters value标准电压voltage标准频率frequency10000.85v1ghz9000.82v900mhz8500.8v800mhz11000.89v1100mhz11500.92v1150mhz
47.基于计数结果，利用预先设置的电压频率调整规则，确定对应各监测路径的标准电压和标准频率，包括：基于计数结果，查找电压频率调整规则中符合计数结果的计数值；根据查找得到的计数值，确定与其对应的标准频率和标准电压。
48.应当注意，电压频率调整规则中的计数值、标准频率和标准电压可根据实际设计或使用需求进行设置，此处仅为示例性参考，不对电压频率调整规则做进一步地限定。
49.步骤s13，根据判断得到的判断结果，对应调整电压和/或频率。
50.在本实施例，调整电压，包括：将预先基于计数结果获取的监测电压与预设电压进行比对，并基于监测电压小于预设电压，对应增大电压步进；否则，减小电压步进。需要说明的是，预设电压可以预先基于经验、先验条件、实际设计需求或使用需求进行设置，此处不作进一步地限定。
51.另外，调整频率，包括：将预先基于计数结果获取的监测频率与预设频率进行比对，并基于监测频率小于预设频率，对应增大频率步进；否则，减小频率步进。同样的，预设频率可以预先基于经验、先验条件、实际设计需求或使用需求进行设置，此处不作进一步地限定。
52.在一个可选实施例中，自适应电压频率调整方法包括：
53.获取寄存器产生的时钟信号，其中，时钟信号基于反相器返回至寄存器内存储；
54.基于时钟信息，获取各监测路径的延时信息；
55.基于时钟信号和延时信息，得到计数结果；
56.根据计数结果和预先设置的电压频率调整规则，判断调整电压和/或调整频率，得到判断结果，并根据判断结果，对应调整电压和/或频率。
57.综上所述，本发明实施例通过预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息驱动计数器计数，并根据得到的计数结果与预先设置的电压频率调整规则，判断是否需要调整频率以及判断是否需要调整电压，以便于根据判断结果进行相应的调整，避免了对各监测路径一一检测造成的延时，从而有效提高了响应速度，简化了电压频率调整控制的过程，确保在芯片正常运行的情况下尽可能降低能耗。
58.下面对本发明提供的自适应电压频率调整装置进行描述，下文描述的自适应电压频率调整装置与上文描述的自适应电压频率调整方法可相互对应参照。
59.图4示出了一种自适应电压频率调整装置的结构示意图，该装置，包括：
60.值检测模块41，基于预先获取的时钟信号和预先对各监测路径监测得到的监测信息，得到对应各监测路径的计数结果；
61.系统控制模块42，根据监测信息、计数结果和预先设置的电压频率调整规则，判断
是否调整电压以及是否调整频率；
62.调整模块43，根据判断得到的判断结果，对应调整电压和/或频率。
63.在本实施例中，值检测模块41，包括：第一与门逻辑计算单元，基于预先获取的时钟信号，对预先获取的各监测路径的延时信息进行与门逻辑运算，得到第一运算结果；第二与门逻辑计算单元，基于预先获取的时钟信号，对预先获取的各监测路径的延时信息进行变频处理，并对经变频处理后的延时进行与门逻辑运算，得到第二运算结果；同或门逻辑计算单元，对第一运算结果和第二运算结果进行同或门逻辑运算，得到逻辑运算结果，并根据逻辑运算结果，驱动计数器进行计数，得到计数结果。
64.需要说明的是，第一运算结果是将所有获取的监测路径对应的延时信息进行与门逻辑运算得到的，若所有获取的监测路径对应的延时信息均为1，则得到的第一运算结果为1，否则，得到的第一运算结果为0；同样的，第二运算结果是将经变频处理后的所有延时信息进行与门逻辑运算，若所有获取的监测路径对应的延时信息均为1，则得到的第二运算结果为1，否则，得到的第二运算结果为0。
65.另外，逻辑运算结果是将第一运算结果和第二运算结果进行同或门逻辑运算，若第一运算结果和第二运算结果不同，则得到的逻辑运算结果为0，否则，得到的逻辑运算结果为1。
66.应当补充的是，关键路径可以为预先基于先验或者经验选择的各芯片路径中延时大于预设阈值的路径，关键路径的具体选择可根据实际设计需求设置，此处不作进一步地限定。
67.在一个可选实施例中，该装置，还包括：时钟获取模块，获取对应各监测路径的时钟信号。应当注意，本实施例中的时钟获取模块可以为寄存器或其他电路，即时钟信号可以来源于寄存器或其他电路，比如系统的时钟信号等，此处不作进一步限定，以下以时钟信号来源于寄存器进行举例说明，具体地，时钟获取模块，包括：信号获取单元，获取寄存器基于输入信号生成对应各监测路径的时钟信号；信号存储单元，基于反相器将寄存器输出的时钟信号返回，并结合预先获取的触发信号进行与门逻辑运算，得到寄存器的输入信号。
68.在一个可选实施例中，该装置，还包括：延时信息获取模块，用于获取各监测路径的延时信息。具体地，延时信息获取模块，包括：延时信息获取单元，基于时钟信息获取延时包中各监测路径的延时信息；或者，延时信息获取模块，包括：监测单元，基于时钟信息，对各监测路径进行监测，并将监测得到的延时信息存储至延时包。
69.在一个可选实施例中，该装置，还包括：触发信号获取模块，基于输入的自适应电压频率调节(adaptive voltage frequency scaling，简称为avfs)参数，得到触发信号。需要说明的是，触发信号获取模块可以采用控制逻辑电路，自适应电压频率调节参数包括avfs启动信号、系统时钟信号、avfs配置时间和avfs重置次数中的至少一个，具体参数配置可根据实际设计需求设置，此处不作进一步地限定。
70.系统控制模块42，包括：标准确定单元，基于计数结果，利用预先设置的电压频率调整规则，确定对应各监测路径的标准电压和标准频率；电压频率获取单元，基于计数结果，获取对应监测路径的监测电压和监测频率；第一对比单元，将监测电压与标准电压进行对比，判断是否调整电压；第二对比单元，将监测频率与标准频率进行对比，判断是否调整频率。
71.其中，标准确定单元，包括：查找子单元，基于计数结果，查找电压频率调整规则中符合计数结果的计数值；根据查找得到的计数值，标准获取子单元，确定与其对应的标准频率和标准电压。
72.第一对比单元，包括：第一对比子单元，基于监测电压符合标准电压，则不调整电压，否则，调整电压；同样的，第二对比单元，包括：第二对比子单元，基于监测频率符合标准频率，则不调整频率，否则，调整频率。
73.应当注意，电压频率调整规则中的计数值、标准频率和标准电压可根据实际设计或使用需求进行设置，此处仅为示例性参考，不对电压频率调整规则做进一步地限定。
74.调整模块43，包括：电压调整单元，根据判断结果，对应调整电压；频率调整单元，根据判断结果，对应调整频率。
75.具体而言，电压调整单元，包括：第一调整子单元，将预先基于计数结果获取的监测电压与预设电压进行比对，并基于监测电压小于预设电压，对应增大电压步进；否则，减小电压步进。
76.另外，频率调整单元，包括：第二调整子单元，将预先基于计数结果获取的监测频率与预设频率进行比对，并基于监测频率小于预设频率，对应增大频率步进；否则，减小频率步进。
77.需要说明的是，检测电压和监测频率为预先基于系统控制模块42的电压频率获取单元获取得到。
78.在一个可选实施例中，自适应电压频率调整装置包括：
79.时钟获取模块，产生时钟信号并发送至值检测模块，以及，基于反相器将时钟信号返回至寄存器内存储；
80.延时信息获取模块，基于时钟信息，获取各监测路径的延时信息；
81.值检测模块，基于时钟信号和延时信息，得到计数结果；
82.系统控制模块，根据计数结果和预先设置的电压频率调整规则，判断调整电压和/或调整频率，得到判断结果；
83.调整模块，根据判断结果，对应调整电压和/或频率。
84.综上所述，本发明实施例通过预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息驱动计数器计数，并根据得到的计数结果与预先设置的电压频率调整规则，判断是否需要调整频率以及判断是否需要调整电压，以便于根据判断结果进行相应的调整，避免了对各监测路径一一检测造成的延时，从而有效提高了响应速度，简化了电压频率调整控制的过程，确保在芯片正常运行的情况下尽可能降低能耗。
85.图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)51、通信接口(communications interface)52、存储器(memory)53和通信总线54，其中，处理器51，通信接口52，存储器53通过通信总线54完成相互间的通信。处理器51可以调用存储器53中的逻辑指令，以执行自适应电压频率调整方法，该方法包括：基于预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息，得到计数结果；根据监测信息、计数结果和预先设置的电压频率调整规则，判断是否调整电压以及是否调整频率；根据判断得到的判断结果，对应调整电压和/或频率。
86.此外，上述的存储器53中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独
立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
87.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的自适应电压频率调整方法，该方法包括：基于预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息，得到计数结果；根据监测信息、计数结果和预先设置的电压频率调整规则，判断是否调整电压以及是否调整频率；根据判断得到的判断结果，对应调整电压和/或频率。
88.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的自适应电压频率调整方法，该方法包括：基于预先获取的时钟信号和预先获取的各监测路径的延时信息，得到计数结果；根据监测信息、计数结果和预先设置的电压频率调整规则，判断是否调整电压以及是否调整频率；根据判断得到的判断结果，对应调整电压和/或频率。
89.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
90.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
91.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。