[发明专利]用于系统管理的有限状态机

说明书

技术领域

本发明涉及用于系统管理的混合有限状态机（FSM）。本发明具体地涉及用于计算机芯片上的系统管理的混合FSM。

背景技术

现今的复杂片上系统（SOC）包含硅的单个裸片上的多种不同功能模块，包括数十亿个晶体管。这些SOC通常包含一个或多个嵌入式处理器、片上存储器、用于例如密码术的硬件加速器以及用于人类接口技术的外围控制器（例如，键盘、屏幕）等。使用不同频率和潜在地甚至不同协议、经由总线的层级来互连所有这些单元，利用专用总线桥将这些总线段相连接。

首要的是系统管理控制器，其通常连接至负责用于SOC的适当功率和时钟供给的主应用处理器，系统管理控制器与潜在地片外的电压调节器、PLL以及时钟分频器和时钟脉冲门进行相互作用。

图1示出了现有技术的SOC 11的实施例，其中，系统管理12连接至与多个模块相连接的外围总线15、时钟供给13和电压供给14；键盘114、触摸板115、音频116、LCD 117和摄像机118连接至外围总线15；外围总线15经由总线桥119连接至处理器总线16；应用处理器18、RAM 19、密码机110和以太网111连接至处理器总线16；处理器总线16经由总线桥120连接至存储器总线17；以及ROM 112和闪存113连接至存储器总线17。

这些芯片的系统管理也变得越发复杂，并且简单的开/关/待机的时间漫长。尤其对于移动设备，采用积极主动的功率管理以延长电池寿命，而且具有壁插电源的系统也尝试控制功率消耗以最小化热设计功率，从而允许针对更好的用户体验的更慢的风扇速度和/或更紧凑的情况。此外，现代SOC需要若干个不同时钟和电压，这通常还需要特定的定序。因此，现代系统管理具有各种各样的任务要处理：

· 控制系统提升（ramp-up），即，按具体顺序开启电压和时钟

· 将系统带入和带出待机，即，关闭系统的大多数部分

· 再次，确保适当定序

· 系统的部分可能保持处于保留，即，防止休眠状态中的数据丢失

· 待机还意味着：当关闭SOC的其余部分时，系统管理保持被供电（始终开启域）

· 对唤醒事件起作用

· 在正常操作期间对功率消耗进行微调，这包括：

· 放慢或关闭当前不需要的系统部分的时钟；

· 当需要处理能力时，暂时提高时钟速度；

· 根据时钟速度，动态提高/降低电压。

在抽象级，系统管理是一种有限状态机（FSM），其存储状态向量，该状态向量可以：包含系统状态，例如休眠、慢处理、高速处理等；以及作用于输入，例如功率和时钟请求、唤醒事件等；以及生成输出，例如电压控制、时钟使能等。

在物理级，存在实质上两种方案来实现该FSM：

a）如图2所示的硬接线的。状态向量25是触发器的阵列，并且组合逻辑22处理输入21，以基于当前状态23，计算接下来的状态24并通过输出逻辑26来生成输出27。

b）作为如图3所示的嵌入式处理器中的程序：状态向量35仅是处理器的存储器36中的位置，并且软件代码32处理输入条件以计算接下来的状态和输出向量。处理器31可以是系统管理单元中的专用小型嵌入式处理器，或者该任务与其其他任务一起由主应用处理器来处理。

这两种方案均具有其优势和缺点：

· 硬接线的FSM较小且容易包含始终开启的功率域。然而，在其状态及这些状态的转移的意义上，其在功能上也是固定的。当调整变得必要时，这可能成为有问题的，因为这随后会需要硅自旋。

· 嵌入式处理器上的软件相对容易调整，从而添加或删除状态或转移仅需要新程序。然而，嵌入式处理器需要相对较大的硅面积、更多功率，并且在待机期间通常还需要比硬接线FSM将需要的更高的时钟。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有改进效率的有限状态机和相应系统。具体地，目的是提供一种具有改进灵活性和较小硅覆盖区（footprint）的有限状态机和相应系统。

该目的利用独立权利要求的特征来实现的。从属权利要求涉及本发明的其他方面。

本发明涉及一种可编程的有限状态机，其被配置为在接收到输入符号之后从当前状态转移至接下来的状态，所述输入符号包括多个输入，接下来的状态和当前状态中的每一个由N个比特表示，并且每个输入符号由I个比特表示，所述有限状态机还被配置为生成包括多个输出的输出符号，所述输出符号由W个比特表示，所述输出符号取决于当前状态，其中，FSM是混合FSM。