利用3d工作量執(zhí)行動(dòng)態(tài)電壓和頻率縮放策略的半導(dǎo)體器件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用三維工作量執(zhí)行動(dòng)態(tài)電壓和頻率縮放策略的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件其包括：圖形處理器單元，其被配置成接收三維輸入數(shù)據(jù)；以及中央處理單元，其被配置成接收所述三維輸入數(shù)據(jù)并且基于所述三維輸入數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)所述圖形處理器單元的頻率和操作電壓。所述圖形處理器單元基于調(diào)節(jié)后的頻率和操作電壓對(duì)所述三維輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理。
【專(zhuān)利說(shuō)明】利用3D工作量執(zhí)行動(dòng)態(tài)電壓和頻率縮放策略的半導(dǎo)體器件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求在2012年9月4日于韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2012-0097465號(hào)韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該專(zhuān)利申請(qǐng)被全文引用在此以作參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例涉及半導(dǎo)體器件(例如，系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC))以及操作該半導(dǎo)體器件的方法，更具體而言，涉及能夠動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)操作頻率和操作電壓的半導(dǎo)體器件(例如，SoC)以及操作該半導(dǎo)體器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]從電池接收其功率的便攜式設(shè)備可能包括SoC。所述SoC可能支持復(fù)雜的功能，例如處理器功能、多媒體功能、圖形功能、接口功能以及安全性功能。然而，由于便攜式設(shè)備的SoC支持這些復(fù)雜的功能，因此它可能迅速地耗盡電池的功率。便攜式設(shè)備可能包括圖形處理器單元。然而，當(dāng)圖形處理器單元(GPU)連續(xù)操作時(shí)會(huì)出現(xiàn)不必要的功率消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件(例如，SoC)包括:圖形處理器單元(GPU)，其被配置成接收3D輸入數(shù)據(jù)；以及中央處理單元(CPU)，其被配置成接收所述3D輸入數(shù)據(jù)并且基于所述3D輸入數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的頻率和操作電壓。所述GPU基于調(diào)節(jié)后的頻率和操作電壓對(duì)所述3D輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理。
[0006]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件(例如，SoC)包括:GPU，其被配置成接收第一 3D輸入數(shù)據(jù)并且生成第一輸出；顯示控制器，其被配置成基于所述第一輸出生成第二輸出，所述第二輸出包括所述第二輸出的幀更新率；以及CPU，其被配置成接收第二 3D輸入數(shù)據(jù)和所述第二輸出并且基于所述第二 3D輸入數(shù)據(jù)和所述第二輸出來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的頻率和操作電壓。所述GPU基于調(diào)節(jié)后的頻率和操作電壓對(duì)所述第二 3D輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理。
[0007]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件(例如，SoC)包括:GPU，其被配置成接收3D輸入數(shù)據(jù)并且基于所述輸入數(shù)據(jù)生成經(jīng)處理的圖像數(shù)據(jù)；顯示控制器，其被配置成基于所述經(jīng)處理的圖像數(shù)據(jù)生成幀更新率；以及中央處理單元，其被配置成接收所述幀更新率和所述輸入數(shù)據(jù)并且基于所述輸入數(shù)據(jù)和所述幀更新率中的至少一個(gè)調(diào)節(jié)所述GPU的頻率和操作電壓。
[0008]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例，一種對(duì)包括圖形處理器單元(GPU)和顯示控制器的半導(dǎo)體器件(例如，系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC))進(jìn)行操作的方法包括:接收輸入到所述GPU的輸入數(shù)據(jù)和從所述顯示控制器輸出的輸出數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)數(shù)據(jù)；以及基于接收到的信息調(diào)節(jié)所述GPU的操作頻率和操作電壓。[0009]基于輸入到所述GPU的輸入數(shù)據(jù)的每一幀的頂點(diǎn)或紋理的數(shù)量以及紋理的分辨率等級(jí)來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的操作頻率和操作電壓。
[0010]基于從所述顯示控制器輸出的輸出數(shù)據(jù)的幀更新率來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的操作頻率和操作電壓。
[0011]基于頂點(diǎn)或紋理的數(shù)量以及紋理的分辨率等級(jí)和幀更新率來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的操作頻率和操作電壓。
[0012]基于這樣一個(gè)數(shù)值來(lái)確定所述GPU的操作頻率和操作電壓，所述數(shù)值是通過(guò)對(duì)頂點(diǎn)的數(shù)量和幀更新率中的每一個(gè)加權(quán)計(jì)算得出的。
[0013]當(dāng)頂點(diǎn)的數(shù)量和幀更新率中的至少一個(gè)沒(méi)有落在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)時(shí)，改變所述GPU的操作頻率和操作電壓。
[0014]當(dāng)頂點(diǎn)的數(shù)量和幀更新率兩者都沒(méi)有落在各自的預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)時(shí)，改變所述GPU的操作頻率和操作電壓。
[0015]按照預(yù)設(shè)的速率重復(fù)地執(zhí)行對(duì)所述GPU的操作頻率和操作電壓的調(diào)節(jié)。
[0016]基于頂點(diǎn)的數(shù)量、幀更新率和GPU進(jìn)行操作的時(shí)間周期相對(duì)于測(cè)量GPU是否操作的時(shí)間周期的比值來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的操作頻率和操作電壓。舉例來(lái)說(shuō)，基于頂點(diǎn)的數(shù)量、幀更新率和第一時(shí)間周期相對(duì)于第二時(shí)間周期的比值來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的操作頻率和操作電壓，其中所述GPU在第一時(shí)間周期期間操作，所述第一時(shí)間周期期間處于所述第二時(shí)間周期的一部分內(nèi)，并且在所述第二時(shí)間周期期間測(cè)量所述GPU是否進(jìn)行了操作。
[0017]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例，一種系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)包括:圖形處理器單元(GPU)，其被配置成接收輸入數(shù)據(jù)，基于所述輸入數(shù)據(jù)生成第一輸出數(shù)據(jù)，并且輸出所述第一輸出數(shù)據(jù)；顯示控制器，其被配置成基于所述第一輸出數(shù)據(jù)生成第二輸出數(shù)據(jù)，并且輸出所述第二輸出數(shù)據(jù)；以及中央控制單元(CPU)，其被配置成基于所述輸入數(shù)據(jù)和所述第二輸出數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的操作頻率和操作電壓。
[0018]基于所述輸入數(shù)據(jù)的每一幀的頂點(diǎn)或紋理的數(shù)量以及紋理的分辨率等級(jí)來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的操作頻率和操作電壓。
[0019]基于所述第二輸出數(shù)據(jù)的幀更新率來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的操作頻率和操作電壓。
[0020]基于所述第二輸出數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)的數(shù)量和幀更新率來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的操作頻率和操作電壓。
[0021]基于頂點(diǎn)的數(shù)量、幀更新率和GPU進(jìn)行操作的時(shí)間周期相對(duì)于GPU執(zhí)行三維處理的時(shí)間周期的比值來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的操作頻率和操作電壓。
[0022]基于這樣一個(gè)數(shù)值來(lái)調(diào)節(jié)所述GPU的操作頻率和操作電壓，所述數(shù)值是通過(guò)對(duì)頂點(diǎn)的數(shù)量、幀更新率和GPU進(jìn)行操作的時(shí)間周期相對(duì)于GPU執(zhí)行三維處理的時(shí)間周期的比值中的每一個(gè)加權(quán)計(jì)算得出的。
[0023]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例，一種系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)包括:圖形處理器單元(GPU)，其被配置成接收數(shù)據(jù)；以及中央控制單元，其被配置成通過(guò)分析輸入到GPU的數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)所述GPU上的工作量。當(dāng)所述預(yù)測(cè)的工作量超過(guò)閾值時(shí)，所述CPU將所述GPU的操作頻率設(shè)定成第一頻率，并且將所述GTO的操作電壓設(shè)定成第一電壓；否則所述CPU將所述GPU的操作頻率設(shè)定成第二頻率，并且將所述GPU的操作電壓設(shè)定成第二電壓。所述第一頻率高于所述第二頻率，并且所述第一電壓高于所述第二電壓。[0024]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述GPU在第一周期期間操作，其中所述GPU只在所述第一周期的一部分期間執(zhí)行三維處理，并且所述部分相對(duì)于所述第一周期的比值對(duì)應(yīng)于所述工作量。輸入到所述GPU的數(shù)據(jù)包括多個(gè)幀，其中所述工作量基于每個(gè)幀內(nèi)的頂點(diǎn)的數(shù)量。所述SoC還包括連接在所述CPU與所述GPU之間的時(shí)鐘管理單元CMU，其中所述CPU控制所述CMU以便:當(dāng)所述預(yù)測(cè)的工作量超過(guò)閾值時(shí)，將具有所述第一頻率的時(shí)鐘信號(hào)輸出到所述GPU ;否則將具有所述第二頻率的時(shí)鐘信號(hào)輸出到所述GPU。所述SoC還包括連接在所述CPU與所述GPU之間的功率管理集成電路PMIC，其中所述CPU控制所述PMIC以便:當(dāng)所述預(yù)測(cè)的工作量超過(guò)閾值時(shí)，將具有所述第一電壓的電源信號(hào)輸出到所述GPU;否則將具有所述第二電壓的電源信號(hào)輸出到所述GPU。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]結(jié)合附圖根據(jù)下面的詳細(xì)描述，將更加清楚地理解本發(fā)明構(gòu)思的各個(gè)示例性實(shí)施例，其中:
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的電子系統(tǒng)的框圖；
[0027]圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放(DVFS)控制單元與其他設(shè)備之間的關(guān)系的框圖；
[0028]圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的基于三維(3D) DVFS執(zhí)行的信號(hào)處理的框圖；
[0029]圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的測(cè)量圖形處理器單元(GPU)上的工作量的方法的時(shí)序圖；
[0030]圖5是示意性地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的操作半導(dǎo)體器件(例如，系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC))的方法的流程圖；
[0031]圖6A是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的操作半導(dǎo)體器件(例如，SoC)的方法的流程圖；
[0032]圖6B是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的操作半導(dǎo)體器件(例如，SoC)的方法的流程圖；
[0033]圖6C是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的操作半導(dǎo)體器件(例如，SoC)的方法的流程圖；
[0034]圖7是包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件(例如，SoC)的電子系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]在下文中將參考附圖對(duì)本發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行更加全面的說(shuō)明，在附圖中示出了本發(fā)明的各實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以按照多種不同的形式具體實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)當(dāng)解釋為將本發(fā)明限定于在此所闡述的各實(shí)施例。在附圖中，為了清除起見(jiàn)會(huì)夸大各層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸。相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的元件。
[0036]應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)一個(gè)元件被稱(chēng)作“連接”或“耦接”至另一個(gè)元件時(shí)，所述一個(gè)元件可以直接連接或耦接至另一個(gè)元件，或者也可以存在有中間元件。如本文中所使用的那樣，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“該”旨在同樣包括復(fù)數(shù)形式，除非在上下文中另外明確地進(jìn)行了表示。
[0037]圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的電子系統(tǒng)10的框圖。圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放(DVFS)控制單元115與其他設(shè)備之間的關(guān)系的框圖。參考圖1，電子系統(tǒng)10可以被實(shí)現(xiàn)為手持式設(shè)備，例如移動(dòng)電話、智能電話、平板計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、企業(yè)數(shù)字助理(EDA)、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、便攜式多媒體播放器(PMP)、個(gè)人/便攜式導(dǎo)航設(shè)備(PND)、手持式游戲控制臺(tái)或者電子書(shū)閱讀器。
[0038]電子系統(tǒng)10包括半導(dǎo)體器件100、存儲(chǔ)器設(shè)備190和顯示設(shè)備195。半導(dǎo)體器件100包括中央處理單元(CPU) 110、只讀存儲(chǔ)器(ROM) 120、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 130、定時(shí)器135、圖形處理器單元(GPU)140、時(shí)鐘管理單元(CMU)145、顯示控制器150、存儲(chǔ)器控制器170以及總線180。盡管未示出，但半導(dǎo)體器件100還可以包括其他設(shè)備或總線。電子系統(tǒng)10還可以包括功率管理集成電路(PMIC) 160。
[0039]盡管PMIC160在圖1中被示出為位于半導(dǎo)體器件100外部，但是在本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例中，PMIC160位于半導(dǎo)體器件100內(nèi)部。PMIC160可以包括電壓控制器161 (例如電壓控制單元)和電壓生成單元165。
[0040]CPUllO (也被稱(chēng)為處理器)可以處理或執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器設(shè)備190中的程序和/或數(shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō)，CPUllO可以根據(jù)從時(shí)鐘信號(hào)生成器(未示出)接收的時(shí)鐘信號(hào)處理或執(zhí)行程序和/或數(shù)據(jù)。
[0041]CPUllO可以被實(shí)現(xiàn)為多核處理器。多核處理器是包括至少兩個(gè)獨(dú)立且真實(shí)的處理器(被稱(chēng)為核)的一個(gè)計(jì)算部件。所述至少兩個(gè)處理器的每一個(gè)都能夠讀取和執(zhí)行程序指令。因?yàn)槎嗪颂幚砥髂軌蛲瑫r(shí)地驅(qū)動(dòng)多個(gè)加速器，所以包括多核處理器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以執(zhí)行多個(gè)加速操作。
[0042]如果需要的話，可以將存儲(chǔ)在R0M120、RAMl30和存儲(chǔ)器設(shè)備190中的程序和/或數(shù)據(jù)加載到CPUllO的存儲(chǔ)器。
[0043]R0M120可以存儲(chǔ)程序和/或數(shù)據(jù)。R0M120可以被實(shí)現(xiàn)為可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)或者電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)。
[0044]RAM130可以臨時(shí)地存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)或指令。舉例來(lái)說(shuō)，在CPUllO的控制之下或者根據(jù)存儲(chǔ)在R0M120中的引導(dǎo)代碼，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器120或190中的程序和/或數(shù)據(jù)可以被臨時(shí)地存儲(chǔ)在RAM130中。RAM130可以被實(shí)現(xiàn)為動(dòng)態(tài)RAM (DRAM)或者靜態(tài)RAM (SRAM)0
[0045]GPU140處理數(shù)據(jù)以便生成要被顯示的信號(hào)，該數(shù)據(jù)是通過(guò)存儲(chǔ)器控制器170從存儲(chǔ)器設(shè)備190中讀取的。
[0046]功率管理單元PMU141可以位于GPU140的內(nèi)部或者位于GPU140的前端。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，GPU140是圖形加速器。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，PMU141位于GPU140的外部。PMU141可以被配置成測(cè)量GPU140的性能。舉例來(lái)說(shuō)，PMU141可以測(cè)量給定時(shí)間段內(nèi)輸入到GPU140的數(shù)據(jù)量，以及/或者測(cè)量在給定時(shí)間段內(nèi)從GPU140輸出的數(shù)據(jù)量，并且測(cè)量GPU140的存儲(chǔ)器使用情況。
[0047]CMU145生成操作時(shí)鐘信號(hào)。CMU145可以包括時(shí)鐘生成設(shè)備(例如，鎖相環(huán)(PLL)、延遲鎖相環(huán)(DLL)和晶體振蕩器中的至少一個(gè))。
[0048]操作時(shí)鐘信號(hào)可以被提供到GPU140。操作時(shí)鐘信號(hào)還可以被提供到另一個(gè)設(shè)備，例如存儲(chǔ)器控制器170等。
[0049]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，CMU145在圖2的DVFS控制單元115的控制之下改變操作時(shí)鐘信號(hào)的頻率。舉例來(lái)說(shuō)，DVFS控制單元115預(yù)測(cè)要被放到GPU140上的工作量，并且基于對(duì)所述工作量的預(yù)測(cè)結(jié)果從多個(gè)預(yù)設(shè)策略(至少兩個(gè)策略)中選擇一個(gè)。所述多個(gè)預(yù)設(shè)策略(例如，第一 DVFS策略或第二 DVFS策略)中的每一個(gè)都可以具有預(yù)設(shè)的操作頻率和操作電壓。
[0050]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，DVFS控制單元115根據(jù)所選擇的策略控制CMU145。因此，CMU145在DVFS控制單元115的控制之下，改變操作時(shí)鐘信號(hào)的頻率以便執(zhí)行所選擇的策略(例如，第一或第二策略)。
[0051]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，電壓控制單元161基于由DVFS控制單元115所選擇的第一或第二策略控制電壓生成單元165。電壓生成單元165可以在電壓控制單元161的控制之下，基于所選擇的第一或第二策略生成GPU140的操作電壓，并且將所述操作電壓輸出到GPU140。舉例來(lái)說(shuō)，電壓生成單元165基于由所選擇的策略指示的電壓生成GPU140的操作電壓。
[0052]存儲(chǔ)器控制器170被配置成與存儲(chǔ)器設(shè)備190相接口。存儲(chǔ)器控制器170控制存儲(chǔ)器設(shè)備190的總體操作，并且控制主機(jī)與存儲(chǔ)器設(shè)備190之間的各種數(shù)據(jù)的交換。舉例來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)器控制器170可以響應(yīng)于來(lái)自主機(jī)的請(qǐng)求，控制向存儲(chǔ)器設(shè)備190寫(xiě)入數(shù)據(jù)或者從存儲(chǔ)器設(shè)備190讀取數(shù)據(jù)。
[0053]這里，主機(jī)可以是主設(shè)備，例如CPU110、GPU140和顯示控制器150中的至少一種。
[0054]存儲(chǔ)器設(shè)備190是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的設(shè)備，并且可以存儲(chǔ)操作系統(tǒng)(OS)、各種程序和各種數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器設(shè)備190可以是DRAM，但不限于此。
[0055]舉例來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)器設(shè)備190可以是非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備，例如閃存、相變RAM(PRAM)、磁阻RAM (MRAM)、電阻RAM (ReRAM)或者鐵電RAM (FeRAM)0根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例，存儲(chǔ)器設(shè)備190是位于半導(dǎo)體器件100內(nèi)部的內(nèi)置存儲(chǔ)器。
[0056]這些設(shè)備110至150以及170可以通過(guò)總線180彼此通信。
[0057]顯示設(shè)備195可以顯示從顯示控制器150接收的輸出圖像信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，顯示設(shè)備195可以被實(shí)現(xiàn)為液晶顯示器(IXD)、發(fā)光二極管(LED)顯示器、有機(jī)LED (OLED)顯示器或者有源矩陣OLED (AMOLED)顯示器。
[0058]顯示控制器150控制顯示設(shè)備195的操作。
[0059]DVFS控制單元115可以被實(shí)現(xiàn)為軟件(S/W)或者固件。DVFS控制單元115可以被實(shí)現(xiàn)為程序，被安裝到存儲(chǔ)器120、130或190中，并且當(dāng)半導(dǎo)體器件100上電時(shí)由CPUllO執(zhí)行。
[0060]DVFS 控制單元 115 可以控制存儲(chǔ)器 120、130、190、定時(shí)器 135、GPU140, CMU145,PMIC160以及其他模塊。存儲(chǔ)器120、130、190、定時(shí)器135、GPU140、CMU145和PMIC160可以分別被實(shí)現(xiàn)為硬件(H/W)。
[0061]操作系統(tǒng)(OS)和中間件可以介于DVFS控制單元115與存儲(chǔ)器120、130、190、定時(shí)器 135、GPU140、CMU145 和 PMIC160 之間。
[0062]圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的基于三維(3D) DVFS執(zhí)行的信號(hào)處理的框圖。參考圖1至圖3，GPU140可以從R0M120、RAM130或者存儲(chǔ)器設(shè)備190接收第一輸入數(shù)據(jù)DATA_1_IN (例如，3D數(shù)據(jù))和第二輸入數(shù)據(jù)DATA_2_IN (例如，3D數(shù)據(jù))。所述第一輸入數(shù)據(jù)DATA_1_IN和第二輸入數(shù)據(jù)DATA_2_IN包含用于顯示3D圖像的信息。舉例來(lái)說(shuō)，用于顯示3D圖像的信息可以包括頂點(diǎn)和紋理數(shù)據(jù)。GPU140通過(guò)處理要被顯示的第一輸入數(shù)據(jù)DATA_1_IN來(lái)生成第一輸出數(shù)據(jù)DATA_0UT_1，并且將所述第一輸出數(shù)據(jù)DATA_0UT_1輸出到幀緩沖器。幀緩沖器可以包括在R0M120、RAMl30或者存儲(chǔ)器設(shè)備190中。
[0063]顯示控制器150從存儲(chǔ)器設(shè)備190的幀緩沖器接收所述第一輸出數(shù)據(jù)DATA_0UT_1。然后，顯示控制器150基于所述第一輸出數(shù)據(jù)DATA_0UT_1生成第二輸出數(shù)據(jù)DATA_0UT_2,并且將所述第二輸出數(shù)據(jù)DATA_0UT_2輸出到顯示設(shè)備195。
[0064]在本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例中，CPUllO接收第一輸入數(shù)據(jù)DATA_1_IN，通過(guò)PMU141來(lái)計(jì)算GPU140上的工作量，并且基于工作量來(lái)調(diào)節(jié)GPU140的操作頻率和操作電壓，以便對(duì)第一輸入數(shù)據(jù)DATA_1_IN執(zhí)行圖像處理。
[0065]在本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例中，CPUllO接收第二輸入數(shù)據(jù)DATA_2_IN和第二輸出數(shù)據(jù)DATA_0UT_2，通過(guò)PMU141來(lái)計(jì)算GPU140上的工作量，并且基于所接收的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)GPU140的操作頻率和操作電壓，以便對(duì)第二輸入數(shù)據(jù)DATA_2_IN執(zhí)行圖像處理。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，CPUllO通過(guò)DVFS控制單元115控制CMU145以便調(diào)節(jié)GPU140的操作頻率，并且控制PMIC160以便調(diào)節(jié)GPU140的操作電壓。為了便于解釋?zhuān)旅鎸⒖紙D5至圖6C更加詳細(xì)地描述所述操作。
[0066]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，在時(shí)刻1，第一輸入數(shù)據(jù)DATA_1_IN被輸出至CPUllO和GPU140 ;在時(shí)刻2，GPU140處理第一輸入數(shù)據(jù)DATA_1_IN以生成用于輸出至存儲(chǔ)器120/130/190的經(jīng)處理的圖像數(shù)據(jù)DATA_0UT_1 ;在時(shí)刻3，存儲(chǔ)器將經(jīng)處理的圖像數(shù)據(jù)DATA_0UT_1輸出至顯示控制器150 ;在時(shí)刻4，顯示控制器150基于經(jīng)處理的圖像數(shù)據(jù)DATA_0UT_1將幀更新率提供至CPUllO ;在時(shí)刻5，CPUllO基于第一輸入數(shù)據(jù)DATA_1_IN和/或幀更新率改變GPU140的操作頻率和/或操作電壓；以及在時(shí)刻6，GPU140對(duì)第二輸入數(shù)據(jù)DATA_2_IN執(zhí)行圖像處理。
[0067]圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的測(cè)量GPU上的工作量的方法的時(shí)序圖。3D工作量可以被表示為GPU的操作時(shí)間(即，(T1+T2+T3))相對(duì)于預(yù)定的測(cè)量時(shí)間TS的比值。舉例來(lái)說(shuō)，在測(cè)量的時(shí)間TS期間，GPU可以在一組周期(例如，Tl、T2和T3)期間執(zhí)行3D圖像處理，并且在另外的第二組周期(例如，從TS開(kāi)始到Tl之前的周期、在Tl和T2之間的周期、在T2和T3之間的周期以及從T3之后到TS結(jié)束的周期)期間執(zhí)行不同于3D處理的其他處理(例如，初始化、2D處理、其他任務(wù)等等)。GPU也可以在一個(gè)或多個(gè)所述第二周期期間處于空閑，或者在一個(gè)或多個(gè)所述第二周期的一部分期間處于空閑。GPU在3D工作上的操作時(shí)間等于針對(duì)各自的3D工作的操作時(shí)間Tl、T2和T3的總和。在本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例中，針對(duì)所述各自的3D工作的操作時(shí)間Tl、T2和T3中的每一個(gè)都包括在3D圖形流水線中執(zhí)行幾何處理(GP)和像素處理(PP)所需的時(shí)間，并且可以利用GPU開(kāi)始3D工作的時(shí)間點(diǎn)與GPU完成3D工作的時(shí)間點(diǎn)之間的差來(lái)測(cè)量所述操作時(shí)間。GPU開(kāi)始3D工作的時(shí)間點(diǎn)可以被定義為3D驅(qū)動(dòng)器向GPU指派3D工作且GPU由此被驅(qū)動(dòng)的時(shí)間點(diǎn)。GPU完成3D工作的時(shí)間點(diǎn)可以被定義為GPU通過(guò)中斷向3D驅(qū)動(dòng)器輸出事件的時(shí)間點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，GPU上的工作量WL_GPU可以通過(guò)等式I進(jìn)行計(jì)算:
[0068][等式I]
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件，其包括: 圖形處理器單元，其被配置成接收三維輸入數(shù)據(jù)；以及 中央處理單元，其被配置成接收所述三維輸入數(shù)據(jù)并且基于所述三維輸入數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)所述圖形處理器單元的頻率和操作電壓， 其中所述圖形處理器單元基于調(diào)節(jié)后的頻率和操作電壓對(duì)所述三維輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述三維輸入數(shù)據(jù)包括所述三維輸入數(shù)據(jù)的每一幀的頂點(diǎn)的數(shù)量。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述三維輸入數(shù)據(jù)還包括所述三維輸入數(shù)據(jù)的每一幀的紋理的數(shù)量。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體器件是系統(tǒng)級(jí)芯片。
5.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中當(dāng)頂點(diǎn)的數(shù)量和紋理的數(shù)量中的至少一個(gè)沒(méi)有落在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)時(shí)，改變所述圖形處理器單元的操作頻率和操作電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其中當(dāng)頂點(diǎn)的數(shù)量和紋理的數(shù)量都沒(méi)有落在各自的預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)時(shí)，改變所述圖形處理器單元的操作頻率和操作電壓。
7.—種半導(dǎo)體器件,其包括: 圖形處理器單元，其被配置成接收第一三維輸入數(shù)據(jù)并且生成第一輸出； 顯示控制器，其被配置成基于所述第一輸出生成第二輸出，所述第二輸出包括所述第二輸出的幀更新率；以及 中央處理單元，其被配置成接收第二三維輸入數(shù)據(jù)和所述第二輸出并且基于所述第二三維輸入數(shù)據(jù)和所述第二輸出來(lái)調(diào)節(jié)所述圖形處理器單元的頻率和操作電壓， 其中所述圖形處理器單元基于調(diào)節(jié)后的頻率和操作電壓對(duì)所述第二三維入數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一三維輸入數(shù)據(jù)和所述第二三維輸入數(shù)據(jù)分別包括所述第一三維輸入數(shù)據(jù)和所述第二三維輸入數(shù)據(jù)的每一幀的頂點(diǎn)的數(shù)量。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一三維輸入數(shù)據(jù)和所述第二三維輸入數(shù)據(jù)還分別包括所述第一三維輸入數(shù)據(jù)和所述第二三維輸入數(shù)據(jù)的每一幀的紋理的數(shù)量。
10.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述半導(dǎo)體器件是系統(tǒng)級(jí)芯片。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體芯片，其中當(dāng)頂點(diǎn)的數(shù)量和所述幀更新率中的至少一個(gè)沒(méi)有落在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)時(shí)，改變所述圖形處理器單元的操作頻率和操作電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體芯片，其中當(dāng)頂點(diǎn)的數(shù)量和所述幀更新率都沒(méi)有落在各自的預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)時(shí)，改變所述圖形處理器單元的操作頻率和操作電壓。
13.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體芯片，其中當(dāng)頂點(diǎn)的數(shù)量、紋理的數(shù)量以及所述幀更新率都沒(méi)有落在各自的預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)時(shí)，改變所述圖形處理器單元的操作頻率和操作電壓。
【文檔編號(hào)】G06F1/32GK103677208SQ201310397845
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】吳林范 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社