华为海思 MCU 芯片的动态电压和频率调节技术(DVFS)是一种根据芯片运行负载,动态调整工作电压和频率,以实现节能目的的技术。以下是其详细介绍:
- 工作原理:DVFS 技术的原理基于处理器能耗与工作电压的平方成正比,与频率成正比。当系统负载较低时,DVFS 会降低处理器的运行频率和电压,从而减少功耗;当负载升高时,则相应地增加电压和频率,以满足性能需求。
实现方式:
- 硬件实现:海思芯片通常集成电源管理单元(PMU)来实现 DVFS 功能。如 Hi3716CV200、Hi3719C/MV100 等芯片方案,可通过 PMU 实现 CPU 和 GPU 的动态调压,也可通过类 SVB(Static Voltage Binning)技术,即 DC-DC 结合 PWM 实现 CPU、GPU 和 CORE 的电压动态调节。具体来说,通过海思芯片的 PWM 波形输出管脚,经过 RC 滤波后输出不同电压的直流电平,该直流电平经电阻网络叠加到 DC-DC 的反馈电压输入端,实现 DC-DC 输出电压的调节。
- 软件实现:通常使用操作系统或芯片驱动程序来控制芯片的工作电压和频率。软件会收集系统运行时的状态信息,如 CPU 负载、内存使用情况等,以此作为决策依据,通过相关接口向硬件发送指令,实现电压和频率的调整。
- 控制策略:DVFS 首先需要根据系统场景分类制定性能的 Profile。例如将 CPU 频率分为 400MHz、600MHz、800MHz 等多个 Profile,每个 Profile 对应不同的电压值。硬件功率控制器(HPC)根据预先设定的 DVFS 算法,依据速度监视器、性能监视器和温度传感器的反馈数据,通过 PMU 接口控制外部 PMU/DC-DC,动态调节 CPU、GPU、CORE 的电压,保证芯片在满足性能要求的同时,以最经济的功耗运行。
- 应用芯片举例:Hi3518EV300 是海思推出的高性能、低功耗多媒体处理芯片,集成了 PMU,能为不同电源域提供精细管理,可针对不同运行需求和状态,调节各电源域和时钟域的工作状态和速度,实现动态功耗控制,使其在嵌入式视频设备中能有效降低整体能耗,延长设备续航时间。