本文關(guān)鍵詞：基帶芯片中CPU的低功耗設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前市場(chǎng)上各種便攜式電子產(chǎn)品越來(lái)越普及,其中智能手機(jī)尤為突出,隨著智能手機(jī)功能的不斷豐富,它的耗電量也不斷攀升。但是目前智能手機(jī)等電子設(shè)備依然是依靠電池供電的。為了提升消費(fèi)者的使用體驗(yàn),在電池供電量一定的情況下,必須尋求延長(zhǎng)電池供電時(shí)間的辦法,所以如何降低智能手機(jī)等電子產(chǎn)品的功耗成為了目前業(yè)界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。智能手機(jī)中最重要的芯片是基帶芯片,用來(lái)負(fù)責(zé)手機(jī)的通信。目前主流的基帶芯片可以支持2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)制式,并且集成了上千萬(wàn)的門(mén)�；鶐酒腃PU是系統(tǒng)的運(yùn)算核心和控制中心,用來(lái)處理指令和數(shù)據(jù),是系統(tǒng)中最活躍的部分,隨著基帶芯片支持的功能越來(lái)越豐富,CPU的數(shù)據(jù)處理任務(wù)也越來(lái)越繁重,CPU消耗的能量也越來(lái)越高。所以降低基帶芯片的CPU的功耗對(duì)降低整個(gè)芯片的功耗是非常重要的,對(duì)促進(jìn)智能手機(jī)的發(fā)展也具有非常重要的意義。本文基于這一背景,對(duì)基帶芯片中的CPU進(jìn)行了低功耗設(shè)計(jì)。本文的主要的工作是對(duì)一款基于ARM核的手機(jī)基帶芯片CPU進(jìn)行了低功耗設(shè)計(jì),包含兩個(gè)單元模塊:CPU負(fù)載監(jiān)測(cè)單元和電壓調(diào)節(jié)控制單元。設(shè)計(jì)過(guò)程中主要使用了動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)技術(shù)。設(shè)計(jì)的主要思想是當(dāng)CPU的處理任務(wù)不繁重的時(shí)候,可以通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)其電壓和時(shí)鐘頻率來(lái)節(jié)省功耗。CPU負(fù)載監(jiān)測(cè)單元主要用來(lái)測(cè)量CPU的負(fù)載,該單元通過(guò)計(jì)算每個(gè)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的CPU活躍周期數(shù)所占的比例來(lái)判斷CPU的負(fù)荷情況,并根據(jù)負(fù)荷情況將CPU的性能級(jí)別請(qǐng)求信號(hào)發(fā)送給電壓調(diào)節(jié)控制單元。該單元包括四個(gè)子模塊:狀態(tài)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)計(jì)算、閾值比較和性能請(qǐng)求。電壓調(diào)節(jié)控制單元主要用來(lái)對(duì)CPU所在的VDD_CORE電壓域進(jìn)行動(dòng)態(tài)電壓和頻率調(diào)節(jié)。該單元對(duì)CPU等子模塊的性能請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行處理,最終向電壓管理單元PMU輸出一個(gè)電壓選擇信號(hào),使其為這些子模塊產(chǎn)生需要的電壓。同時(shí)該單元還向時(shí)鐘產(chǎn)生單元CGU請(qǐng)求各子模塊所需的時(shí)鐘頻率,由CGU產(chǎn)生其所需的頻率。該單元保證了各個(gè)子模塊的電壓和頻率請(qǐng)求變化之后,電路可以正確地做出響應(yīng),為各模塊提供所需的電壓和時(shí)鐘頻率。本文對(duì)上述兩個(gè)單元分別進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果證明了這兩個(gè)單元功能的正確性。該基帶芯片流片后的測(cè)試數(shù)據(jù)表明,芯片的功耗降低了近60%。測(cè)試結(jié)果說(shuō)明這兩個(gè)單元實(shí)現(xiàn)了對(duì)基帶芯片CPU的動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié),有效地降低了CPU的功耗,對(duì)降低基帶芯片整體功耗有重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：基帶芯片 CPU 動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié) 低功耗
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP332
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符號(hào)對(duì)照表10-11
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表11-15
• 第一章 緒論15-19
• 1.1 選題背景15
• 1.2 集成電路的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 低功耗的研究意義16-17
• 1.4 本文內(nèi)容安排17-19
• 第二章 CMOS電路低功耗設(shè)計(jì)原理19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 CMOS電路功耗產(chǎn)生19-22
• 2.2.1 動(dòng)態(tài)功耗19-21
• 2.2.2 靜態(tài)功耗21-22
• 2.3 CMOS電路功耗的優(yōu)化22-23
• 2.3.1 動(dòng)態(tài)功耗的優(yōu)化22-23
• 2.3.2 靜態(tài)功耗的優(yōu)化23
• 2.4 低功耗設(shè)計(jì)層次23-24
• 2.5 本章小節(jié)24-25
• 第三章 基帶芯片中的低功耗設(shè)計(jì)25-35
• 3.1 基帶芯片簡(jiǎn)介25-27
• 3.1.1 基于ARM的SOC架構(gòu)25-26
• 3.1.2 基帶芯片架構(gòu)26-27
• 3.2 基帶芯片低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)27-33
• 3.2.1 多電壓域技術(shù)27-29
• 3.2.2 門(mén)控時(shí)鐘技術(shù)29
• 3.2.3 門(mén)控電源技術(shù)29-32
• 3.2.4 動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)技術(shù)32-33
• 3.3 本章小節(jié)33-35
• 第四章 基帶芯片中CPU的低功耗設(shè)計(jì)35-59
• 4.1 CPU負(fù)載監(jiān)測(cè)單元35-40
• 4.1.1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)（Time tracking）模塊36-37
• 4.1.2 狀態(tài)計(jì)算（Averaging）模塊37-38
• 4.1.3 閾值比較（Threshold checking）模塊38-39
• 4.1.4 性能請(qǐng)求（Performance tracking）模塊39-40
• 4.2 CPU負(fù)載監(jiān)測(cè)單元的驗(yàn)證40-47
• 4.2.1 驗(yàn)證步驟及環(huán)境41-42
• 4.2.2 測(cè)試平臺(tái)的搭建42-43
• 4.2.3 測(cè)試用例的編寫(xiě)43-44
• 4.2.4 CPU負(fù)載監(jiān)測(cè)單元的仿真44-47
• 4.3 電壓調(diào)節(jié)控制單元47-55
• 4.3.1 VReq Map模塊48-49
• 4.3.2 Wait Clk Ack狀態(tài)機(jī)49-51
• 4.3.3 VStab Gen模塊51
• 4.3.4 電壓梯度控制狀態(tài)機(jī)51-55
• 4.4 電壓調(diào)節(jié)控制單元的驗(yàn)證55-58
• 4.5 本章小節(jié)58-59
• 第五章 總結(jié)59-61
• 參考文獻(xiàn)61-63
• 致謝63-65
• 作者簡(jiǎn)介65-66

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 叢秋波;;京芯半導(dǎo)體獲3G基帶芯片等核心技術(shù)轉(zhuǎn)讓[J];電子設(shè)計(jì)技術(shù);2009年10期

2 杜照海;陳詠恩;;基于藍(lán)牙基帶芯片的的布局技術(shù)[J];集成電路應(yīng)用;2003年11期

3 ;展訊:開(kāi)拓業(yè)務(wù)新領(lǐng)域,推出商用AVS芯片[J];中國(guó)新通信;2007年18期

4 hiker;;基帶芯片 智能手機(jī)不能沒(méi)有你[J];電腦愛(ài)好者;2012年21期

5 ;90納米TD—SCDMA/GSM雙模芯片問(wèn)世[J];集成電路應(yīng)用;2005年11期

6 王錦山;;移動(dòng)終端基帶芯片設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析[J];移動(dòng)通信;2007年10期

7 ;華力創(chuàng)通開(kāi)發(fā)出HwaNavChip-1[J];數(shù)字通信世界;2011年S1期

8 ;通用雙�！軤柾瞥�3G基帶芯片組及軟件[J];每周電腦報(bào);2005年05期

9 ;對(duì)比ADI兩代TD-SCDMA射頻IC得到的啟示[J];電子設(shè)計(jì)技術(shù);2008年02期

10 ;創(chuàng)毅視訊展示TD-LTE研發(fā)成果[J];移動(dòng)通信;2009年19期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 田萬(wàn)廷;劉新陽(yáng);陳波峰;陳月峰;欒心芙;;WCDMA Node B基帶芯片的設(shè)計(jì)[A];2003中國(guó)通信專(zhuān)用集成電路技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2003年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 安勇龍;基帶芯片：更快更強(qiáng)更集成[N];中國(guó)電子報(bào);2007年

2 欣明;互芯獲“手機(jī)基帶芯片自主創(chuàng)新獎(jiǎng)”[N];中國(guó)電子報(bào);2006年

3 記者　 周曉娟;成于芯片[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2006年

4 ;“互芯”開(kāi)創(chuàng)手機(jī)基帶芯片新紀(jì)元[N];人民郵電;2006年

5 本報(bào)記者 伊佳;測(cè)量“展訊速度”[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2007年

6 ;國(guó)產(chǎn)手機(jī)迎來(lái)“芯”動(dòng)時(shí)刻[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2006年

7 聶洪彥;互芯開(kāi)創(chuàng)中國(guó)手機(jī)基帶芯片完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)新紀(jì)元[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2006年

8 萬(wàn)林;中國(guó)企業(yè)應(yīng)接盤(pán)博通基帶芯片業(yè)務(wù)[N];中國(guó)電子報(bào);2014年

9 孫t;展訊：“3G第一股”盈利靠2G[N];第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào);2007年

10 記者 安勇龍;基帶芯片：整合未竟 交鑰匙模式引發(fā)爭(zhēng)議[N];中國(guó)電子報(bào);2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 史曉鋒;DVB-C基帶芯片的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 倪鵬;28nm低功耗移動(dòng)基帶芯片的IR Drop分析與優(yōu)化[D];西安電子科技大學(xué);2016年

2 李丹;基帶芯片中CPU的低功耗設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2016年

3 奚宏亞;手機(jī)基帶芯片處理器負(fù)載計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[D];西安電子科技大學(xué);2016年

4 馬林;手機(jī)基帶芯片的低功耗研究與設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2012年

5 楊崢嶸;手機(jī)基帶芯片中系統(tǒng)功耗控制模塊的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[D];西安電子科技大學(xué);2013年

6 李宏孝;基帶芯片的低功耗時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

7 惲林峰;LTE基帶芯片HardPHY子系統(tǒng)的FPGA驗(yàn)證[D];電子科技大學(xué);2012年

8 邱進(jìn)超;40納米3G手機(jī)基帶芯片的物理實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 沈欣舞;EGV3手機(jī)基帶芯片中GPTU模塊的驗(yàn)證[D];西安電子科技大學(xué);2010年

10 趙乾;GPS基帶芯片的系統(tǒng)級(jí)功能驗(yàn)證[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：基帶芯片中CPU的低功耗設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：296765