基帶芯片中cpu的低功耗設(shè)計

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1、園誦図謂ｓｌｍ誦圍巧聲權(quán)觀蛛ｇｓｚｌ碩±學位論文＇目．＊圓基帶孩片中ＣＰＵ的低功耗設(shè)計＾１作者姓名奎趕＾１＿學校導師姓名、職碌李她妮副教授企業(yè)導師姓名Ｖ脅陳魏塗髙工申請學位類別工程碩壬Ｓ學校代碼１０７０１學號１３１１１２２９０３分類號ＴＮ４密級公開西安電子科技大學碩±學位論文基帶芯片中ＣＰＵ的低功耗設(shè)計作者姓名：李丹領(lǐng)域：軟件工程學位類別：工程碩±學校導師姓名；李麵妮副教授、職稱企業(yè)導師

2、姓名、職稱；魏壁高：?。海崳妼W院：微電子學院提交日期：２０１６年３月LowPowerDesignforCPUofBasebandChipAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByLiDanSupervisor:LiYaniAssociateProfessorWeiKunSeniorEngineerMarch2016西

3、安電子科技大學學位論文獨創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）聲明秉承學校嚴謹?shù)膶W風和優(yōu)良的科學道德，本人聲明所呈交的論文是我個人在導師指導下進行的研巧工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加標注和致謝中所羅列的內(nèi)容レッ外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果；也不包含一為獲得西安電子科技大學或其它教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我同工作的同事對本研巧所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學位論文若有不實之處一，本人承擔切法律責任。本人簽名：轉(zhuǎn)：興?。牐眨Щ撸牐?/p>

4、日期西安電子科技大學關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解西安電子科技大學有關(guān)保留和使用學位論文的規(guī)定，即；研究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于西安電子科技大學。學校有權(quán)保留送交論文的復印件，允許查閱、借閱論文，；學校可公布論文的全部或部分內(nèi)容允許采用影印、縮印或其它復制手段保存論文。同時本人保證，結(jié)合學位論文研究成果完成的論、。文發(fā)明專利等成果，署名單位為西安電子科技大學保密的學位論文在年解密后適用本授權(quán)書。＿：銅導師簽名：本人簽名＿心。：作１儀：從化１

5、￡日期日期、１：摘要摘要目前市場上各種便攜式電子產(chǎn)品越來越普及，其中智能手機尤為突出，隨著智能手機功能的不斷豐富，它的耗電量也不斷攀升。但是目前智能手機等電子設(shè)備依然是依靠電池供電的。為了提升消費者的使用體驗，在電池供電量一定的情況下，必須尋求延長電池供電時間的辦法，所以如何降低智能手機等電子產(chǎn)品的功耗成為了目前業(yè)界的一個研究熱點。智能手機中最重要的芯片是基帶芯片，用來負責手機的通信。目前主流的基帶芯片可以支持2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)制式，并且集成了上千萬的門。基帶芯片的CPU是系統(tǒng)的運算核心和控制中

6、心，用來處理指令和數(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越豐富，CPU的數(shù)據(jù)處理任務(wù)也越來越繁重，CPU消耗的能量也越來越高。所以降低基帶芯片的CPU的功耗對降低整個芯片的功耗是非常重要的，對促進智能手機的發(fā)展也具有非常重要的意義。本文基于這一背景，對基帶芯片中的CPU進行了低功耗設(shè)計。本文的主要的工作是對一款基于ARM核的手機基帶芯片CPU進行了低功耗設(shè)計，包含兩個單元模塊：CPU負載監(jiān)測單元和電壓調(diào)節(jié)控制單元。設(shè)計過程中主要使用了動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)技術(shù)。設(shè)計的主要思想是當CPU的處理任務(wù)不繁

7、重的時候，可以通過動態(tài)調(diào)節(jié)其電壓和時鐘頻率來節(jié)省功耗。CPU負載監(jiān)測單元主要用來測量CPU的負載，該單元通過計算每個監(jiān)測周期內(nèi)的CPU活躍周期數(shù)所占的比例來判斷CPU的負荷情況，并根據(jù)負荷情況將CPU的性能級別請求信號發(fā)送給電壓調(diào)節(jié)控制單元。該單元包括四個子模塊：狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)計算、閾值比較和性能請求。電壓調(diào)節(jié)控制單元主要用來對CPU所在的VDD_CORE電壓域進行動態(tài)電壓和頻率調(diào)節(jié)。該單元對CPU等子模塊的性能請求信號進行處理，最終向電壓管理單元PMU輸出一個電壓選擇信號，使其為這些子模塊產(chǎn)生需要的電壓。同

8、時該單元還向時鐘產(chǎn)生單元CGU請求各子模塊所需的時鐘頻率，由CGU產(chǎn)生其所需的頻率。該單元保證了各個子模塊的電壓和頻率請求變化之后，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鐘頻率。本文對上述兩個單元分別進行了仿真驗證，仿真結(jié)果證明了這兩個單元功能的正確性。該基帶芯片流片后的測試數(shù)據(jù)表明，芯片的功耗降低了近60%。測試結(jié)果說明這兩個單元實現(xiàn)了對基帶芯片CPU的動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)，有效地降低了C