随心所动,厂商的CPU核管理策略介绍

随心所动,厂商的CPU核管理策略介绍

一、引文

随着CPU架构的发展,工艺的升级,带来性能提升,能效的提升(同性能下)。但是由于极限性能的增加,也带来了peak功耗的增加(大部分情况下,能效比的提升无法抵消这部分),CPU功耗优化一直是广大SOC厂商比较头疼的问题。

CPU功耗分为静态功耗和动态功耗:

静态功耗(static power):mos管内部的PN节产生的泄漏电流,只要当前单元被上电就会有,静态功耗主要与温度和电压有关。

动态功耗(dynamic power):芯片电路中的负载电容充放电造成,只要电路中有信号翻转就会产生动态功耗,动态功耗主要与频率和电压有关。其公式大体如下:

假设一个SOC有两个cluster,每个cluster有4个CPU,单个cluster的总功耗由cluster独有的模块(例如L3 cache)功耗与CPU的功耗两部分构成,单个cluster功耗构成如图1:

图1 cluster功耗拆解

CPU LPM(Low power mode)状态即C states分为三种状态C0,C1和C4, 以qcom某款芯片为例:

C0为正常的active状态。

C1为WFI(wait for interrupt)模式,等到有中断的时候从C1迁移至C0状态。C1模式下会关闭core clock,此时动态功耗会变得非常低,退出延迟为40ns。

C4会在C1的基础上关闭core logic以及L1/L2cache,退出延迟为500ns左右。

当CPU无任务运行时,idle状态下会进入低功耗模式节省功耗,此时CPU上仅存在静态功耗,假如CPU进入C1状态,其状态切换对整体功耗的影响如图2:

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