專利名稱：一種快速開機的soc芯片及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種SOC芯片及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的進(jìn)步，手持設(shè)備的智能化已經(jīng)越來越多，但是由于智能設(shè)備軟件復(fù)雜硬件繁多，需要在啟動時讀取大量的初始化程序，而由于初始化程序通常存儲于外存，而外存的讀取速度非常慢，造成了智能手持設(shè)備的開機速度普遍較慢。而部分設(shè)備為了提高開機速度，會在開機后打開高速緩存，先將外存的程序一起搬運到高速緩存后，再通過高速緩存進(jìn)行輔助啟動，這樣相對讀取一條外存指令馬上執(zhí)行一條，可以減少部分開機時間，但是這種方法仍然在耗時最長的部分:將外存的程序搬運芯片內(nèi)部這部分的時間沒有減少。造成了智能手持設(shè)備的開機速度普遍較慢。緩慢的開機速度驗證影響了用戶體驗，如果有辦法提高手持設(shè)備的啟動速度，是十分有意義的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一，在于提供一種快速開機的SOC芯片，有效提高智能手持設(shè)備的開機速度，且耗電量非常小。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一是這樣實現(xiàn)的:一種快速開機的SOC芯片，包括CPU和高速緩存，所述CPU通過該高速緩存連接外存，且該CPU和高速緩存均連接電源通路控制器；關(guān)機時，CPU將啟動需要的程序指令從外存讀入高速緩存；再次開機時，CPU復(fù)位后讀取高速緩存內(nèi)啟動需要的程序指令。其中，所述高速緩存為帶有低電壓數(shù)據(jù)保持功能的存儲器，在所述電源通路控制器的控制下實現(xiàn)在關(guān)機狀態(tài)下以最低電壓保持?jǐn)?shù)據(jù)。進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的快速開機的SOC芯片還包括現(xiàn)場保留存儲器，所述現(xiàn)場保留存儲器連接所述CPU，所述現(xiàn)場保留存儲器在進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)前，保留關(guān)機前的關(guān)鍵變量和程序指針的現(xiàn)場信息。進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的快速開機的SOC芯片還包括第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器，所述第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器連接所述CPU，用于標(biāo)注當(dāng)前的關(guān)機狀態(tài)是否為第一次關(guān)機。其中，該現(xiàn)場保留存儲器和/或第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器均為帶有低電壓數(shù)據(jù)保持功能的存儲器，在所述電源通路控制器的控制下實現(xiàn)在關(guān)機狀態(tài)下以最低電壓保持?jǐn)?shù)據(jù)。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二，在于提供一種快速開機的SOC芯片的實現(xiàn)方法，有效提高智能手持設(shè)備的開機速度，且耗電量非常小。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二是這樣實現(xiàn)的:一種快速開機的SOC芯片的實現(xiàn)方法，將SOC芯片的CPU通過高速緩存連接外存，且該CPU和高速緩存均連接電源通路控制器；關(guān)機時，CPU收到用戶的關(guān)機操作動作時控制關(guān)閉屏幕，將啟動需要的程序指令從外存讀入高速緩存；接著，CPU控制所述電源通路控制器關(guān)閉除CPU和高速緩存之外的所有電源；然后CPU控制電源通路控制器降低高速緩存的供電電壓到維持?jǐn)?shù)據(jù)水平并關(guān)閉CPU電源；再次開機時，電源通路控制器收到喚醒源的喚醒信號后，首先提升高速緩存的供電電壓到正常工作水平；然后恢復(fù)芯片整體供電；接著控制CPU復(fù)位；CPU復(fù)位后讀取高速緩存內(nèi)啟動需要的程序指令。其中，所述高速緩存為帶有低電壓數(shù)據(jù)保持功能的存儲器，在所述電源通路控制器的控制下實現(xiàn)在關(guān)機狀態(tài)下以最低電壓保持?jǐn)?shù)據(jù)。進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的快速開機的SOC芯片的實現(xiàn)方法還將所述CPU連接一現(xiàn)場保留存儲器，所述現(xiàn)場保留存儲器在進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)前，保留關(guān)機前的關(guān)鍵變量和程序指針的現(xiàn)場信息，在再次開機時，CPU能直接讀取現(xiàn)場保留存儲器中的現(xiàn)場信息進(jìn)行現(xiàn)場恢復(fù)，完成現(xiàn)場恢復(fù)動作。進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的快速開機的SOC芯片的實現(xiàn)方法還將所述CPU連接一第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器，用于標(biāo)注當(dāng)前的關(guān)機狀態(tài)是否為第一次關(guān)機；所述CPU在開機過程中會查詢第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器中的第一次關(guān)機狀態(tài)指示位的狀態(tài)，如果第一次關(guān)機狀態(tài)指示位有效，則直接讀取現(xiàn)場保留存儲器中的現(xiàn)場信息進(jìn)行現(xiàn)場恢復(fù)，完成現(xiàn)場恢復(fù)動作；如果指示位無效，則按照正常開機從頭運行。其中，所述現(xiàn)場保留存儲器和/或所述第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器為帶有低電壓數(shù)據(jù)保持功能的存儲器，在所述電源通路控制器的控制下實現(xiàn)在關(guān)機狀態(tài)下以最低電壓保持?jǐn)?shù)據(jù)。其中，所述關(guān)機時，CPU收到用戶的關(guān)機操作動作時控制關(guān)閉屏幕后快速進(jìn)入用戶可感知的關(guān)機狀態(tài)，后續(xù)流程均進(jìn)入后臺運行。本發(fā)明具有如下優(yōu)點:1.本發(fā)明采用高速緩存連接CPU外存，關(guān)機時，CPU將啟動需要的程序指令從外存讀入高速緩存，CPU復(fù)位后讀取高速緩存內(nèi)啟動需要的程序指令，由于開機程序在關(guān)機時已經(jīng)存放于高速緩存中，再次開機時節(jié)省了耗時最多的外存搬運時間，因此可大幅加快開機速度；2.本發(fā)明所述的快速開機的SOC芯片還包括現(xiàn)場保留存儲器，可以恢復(fù)上次關(guān)機時的現(xiàn)場，方便用戶繼續(xù)使用；另外本發(fā)明所述的快速開機的SOC芯片還包括第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器，可以方便判斷是否恢復(fù)上次關(guān)機時的現(xiàn)場；3.本發(fā)明的高速緩存、現(xiàn)場保留存儲器以及第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器均為帶有低電壓數(shù)據(jù)保持功能的存儲器，其在電源通路控制器的控制下可以實現(xiàn)在關(guān)機狀態(tài)下以最低電壓保持?jǐn)?shù)據(jù)，在最低電壓保持?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)下，供電電壓很低，耗電量非常??；4.本發(fā)明CPU收到用戶的關(guān)機操作動作時控制關(guān)閉屏幕后快速進(jìn)入用戶可感知的關(guān)機狀態(tài)，后續(xù)流程均進(jìn)入后臺運行，由于快速關(guān)閉屏幕將程序移到后臺運行，不影響進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)的響應(yīng)速度。


下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1為本發(fā)明快速開機的SOC芯片一較佳實施例的結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2為本發(fā)明快速開機的SOC芯片的電源控制結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的快速開機的SOC芯片及其實現(xiàn)方法的一較佳實施例，圖中的實線代表控制線和數(shù)據(jù)通路，虛線代表電源供電。該實施例的SOC芯片包括CPU、高速緩存、現(xiàn)場保留存儲器、第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器以及其它電路，所述CPU通過該高速緩存連接外存，且該CPU和高速緩存均連接電源通路控制器；所述現(xiàn)場保留存儲器、第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器均連接CPU ;電源通路控制器再連接喚醒源和SOC芯片的其它電路。圖中各部分電路的功能如下:所述喚醒源負(fù)責(zé)實現(xiàn)整機系統(tǒng)開機喚醒；所述電源通路控制器，接收喚醒源和CPU配置，控制CPU復(fù)位，并向SOC芯片中的各個電路提供電源和控制這些電源的開關(guān)和電壓；所述CPU負(fù)責(zé)控制整個SOC芯片和配置電源通路控制器；所述高速緩存(即CACHE)是中央處理器和外存之間的高速小容量存儲器，用于提高cpu訪問速度；所述現(xiàn)場保留存儲器負(fù)責(zé)在進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)前，保留關(guān)機前的關(guān)鍵變量和程序指針等現(xiàn)場信息，用于開始時恢復(fù)關(guān)機前的應(yīng)用現(xiàn)場；所述第一次關(guān)機狀態(tài)指示位用于標(biāo)注當(dāng)前的關(guān)機狀態(tài)是否為第一次關(guān)機；所述外存是芯片外的存儲器，存儲啟動程序和所用應(yīng)用的數(shù)據(jù).相對cpu對高速緩存訪問速度，CPU對外存訪問較慢；所述其他電路指在SOC芯片中除已標(biāo)注的模塊外其他所有的邏輯電路。其快速開機的原理是:關(guān)機時，CPU將啟動需要的程序指令從外存讀入高速緩存；再次開機時，CPU復(fù)位后讀取高速緩存內(nèi)啟動需要的程序指令。其現(xiàn)場恢復(fù)的原理是:所述現(xiàn)場保留存儲器在進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)前，保留關(guān)機前的關(guān)鍵變量和程序指針的現(xiàn)場信息，在再次開機時，CPU能直接讀取現(xiàn)場保留存儲器中的現(xiàn)場信息進(jìn)行現(xiàn)場恢復(fù)，完成現(xiàn)場恢復(fù)動作。所述第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器，用于標(biāo)注當(dāng)前的關(guān)機狀態(tài)是否為第一次關(guān)機；所述CPU在開機過程中會查詢第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器中的第一次關(guān)機狀態(tài)指示位的狀態(tài)，如果第一次關(guān)機狀態(tài)指示位有效，則直接讀取現(xiàn)場保留存儲器中的現(xiàn)場信息進(jìn)行現(xiàn)場恢復(fù)，完成現(xiàn)場恢復(fù)動作；如果指示位無效，則按照正常開機從頭運行。該實施例中，所述高速緩存、現(xiàn)場保留存儲器和第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器均為帶有低電壓數(shù)據(jù)保持功能的存儲器，在所述電源通路控制器的控制下實現(xiàn)在關(guān)機狀態(tài)下以最低電壓保持?jǐn)?shù)據(jù)，使耗電量非常小。如圖2所示，電源通路控制器負(fù)責(zé)給SOC芯片中的各個電路提供電源和控制這些電源的開關(guān)和電壓。本發(fā)明在正常工作模式下，在整個系統(tǒng)上電工作后，CPU需要對電源通路控制器進(jìn)行配置，配置的內(nèi)容是:電源通路控制器中對收到喚醒源的喚醒信號后的處理行為流程。本發(fā)明方法具體包括如下三種流程:
一、關(guān)機流程:1.CPU收到用戶的關(guān)機操作動作；2.CPU將當(dāng)前程序指針PC和其他系統(tǒng)現(xiàn)場需要保留的關(guān)鍵變量存入現(xiàn)場保留存儲器，同時將第一次關(guān)機狀態(tài)指示位的值置為有效狀態(tài)；3.CPU控制關(guān)閉屏幕，快速進(jìn)入用戶可感知的關(guān)機狀態(tài)，后續(xù)流程進(jìn)入后臺運行；4.CPU將啟動需要的程序指令從外存讀入cache (即高速緩存)；5.CPU控制電源通路控制器關(guān)閉除CPU和cache之外的所有電源；6.CPU控制電源通路控制器降低cache的供電電壓到維持?jǐn)?shù)據(jù)水平并關(guān)閉CPU電源；二、普通開機流程(非第一次開機):電源通路控制器中對收到喚醒源的喚醒信號后的處理行為流程是在系統(tǒng)正常工作模式下CPU已經(jīng)配置好的。1.電源通路控制器收到喚醒源的喚醒信號后，首先提升高速緩存供電電壓到正常工作水平；2.恢復(fù)SOC芯片整體供電；3.控制CPU復(fù)位；4.CPU復(fù)位后讀取cache中的啟動需要的程序指令，由于cache中已保留外存啟動代碼地址中的對應(yīng)數(shù)據(jù)，所以CPU訪問外存啟動代碼地址都可以在cache中命中，相對cache剛上電后cache無效造成CPU直接訪問外存，大大降低了訪問時間；5.CPU啟動過程中會查詢第一次關(guān)機狀態(tài)指示位的狀態(tài)，如果指示位有效，則直接讀取現(xiàn)場保留存儲器中的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場恢復(fù)，完成現(xiàn)場恢復(fù)動作；如果指示位無效，則按照正常開機從頭運行。三、第一次開機流程:1.電源通路控制器一開始給所有電路供電；2.CPU復(fù)位后讀取cache中的啟動需要的程序指令，由于cache中數(shù)據(jù)無效，所以CPU在cache miss后訪問外存啟動代碼，由于訪問外存，所以時間較長；3.CPU啟動過程中會查詢第一次關(guān)機狀態(tài)指示位的狀態(tài)，此時指示位無效，按照正常開機從頭運行；4.系統(tǒng)初始化完成后，CPU需要對電源通路控制器進(jìn)行配置，配置的內(nèi)容是:電源通路控制器中對收到喚醒源的喚醒信號后的處理行為流程。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用于對本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種快速開機的SOC芯片，其特征在于:包括CPU和高速緩存，所述CPU通過該高速緩存連接外存，且該CPU和高速緩存均連接電源通路控制器；關(guān)機時，CPU將啟動需要的程序指令從外存讀入高速緩存；再次開機時，CPU復(fù)位后讀取高速緩存內(nèi)啟動需要的程序指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速開機的SOC芯片，其特征在于:所述高速緩存為帶有低電壓數(shù)據(jù)保持功能的存儲器，在所述電源通路控制器的控制下實現(xiàn)在關(guān)機狀態(tài)下以最低電壓保持?jǐn)?shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種快速開機的SOC芯片，其特征在于:還包括現(xiàn)場保留存儲器，所述現(xiàn)場保留存儲器連接所述CPU，所述現(xiàn)場保留存儲器在進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)前，保留關(guān)機前的關(guān)鍵變量和程序指針的現(xiàn)場信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速開機的SOC芯片，其特征在于:還包括第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器，所述第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器連接所述CPU，用于標(biāo)注當(dāng)前的關(guān)機狀態(tài)是否為第一次關(guān)機。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種快速開機的SOC芯片，其特征在于:該現(xiàn)場保留存儲器和/或第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器均為帶有低電壓數(shù)據(jù)保持功能的存儲器，在所述電源通路控制器的控制下實現(xiàn)在關(guān)機狀態(tài)下以最低電壓保持?jǐn)?shù)據(jù)。
6.一種快速開機的SOC芯片的實現(xiàn)方法，其特征在于:將SOC芯片的CPU通過高速緩存連接外存，所述高速緩存為帶有低電壓數(shù)據(jù)保持功能的存儲器，且該CPU和高速緩存均連接電源通路控制器； 關(guān)機時，CPU收到用戶的關(guān)機操作動作時控制關(guān)閉屏幕，將啟動需要的程序指令從外存讀入高速緩存；接著，CPU控制所述電源通路控制器關(guān)閉除CPU和高速緩存之外的所有電源；然后CPU控制電源通路控制器降低高速緩存的供電電壓到維持?jǐn)?shù)據(jù)水平并關(guān)閉CPU電源；再次開機時，電源通路控制器收到喚醒源的喚醒信號后，首先提升高速緩存的供電電壓到正常工作水平；然后恢復(fù)SOC芯片整體供電；接著控制CPU復(fù)位；CPU復(fù)位后讀取高速緩存內(nèi)啟動需要的程序指令。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種快速開機的SOC芯片的實現(xiàn)方法，其特征在于:所述高速緩存在所述電源通路控制器的控制下實現(xiàn)在關(guān)機狀態(tài)下以最低電壓保持?jǐn)?shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種快速開機的SOC芯片的實現(xiàn)方法，其特征在于:將所述CPU連接一現(xiàn)場保留存儲器，所述現(xiàn)場保留存儲器在進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)前，保留關(guān)機前的關(guān)鍵變量和程序指針的現(xiàn)場信息，在再次開機時，CPU能直接讀取現(xiàn)場保留存儲器中的現(xiàn)場信息進(jìn)行現(xiàn)場恢復(fù)，完成現(xiàn)場恢復(fù)動作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種快速開機的SOC芯片的實現(xiàn)方法，其特征在于:將所述CPU連接一第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器，用于標(biāo)注當(dāng)前的關(guān)機狀態(tài)是否為第一次關(guān)機；所述CPU在開機過程中會查詢第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器中的第一次關(guān)機狀態(tài)指示位的狀態(tài)，如果第一次關(guān)機狀態(tài)指示位有效，則直接讀取現(xiàn)場保留存儲器中的現(xiàn)場信息進(jìn)行現(xiàn)場恢復(fù)，完成現(xiàn)場恢復(fù)動作；如果指示位無效，則按照正常開機從頭運行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種快速開機的SOC芯片的實現(xiàn)方法，其特征在于:所述現(xiàn)場保留存儲器和/或所述第一次關(guān)機狀態(tài)指示位存儲器為帶有低電壓數(shù)據(jù)保持功能的存儲器。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種快速開機的SOC芯片的實現(xiàn)方法，其特征在于:所述關(guān)機時，CPU收到用戶的關(guān)機操作動作時控制關(guān)閉屏幕后快速進(jìn)入用戶可感知的關(guān)機狀態(tài)，后續(xù)流程均 進(jìn)入后臺運行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種快速開機的SOC芯片及其實現(xiàn)方法，其中，快速開機的SOC芯片包括CPU和高速緩存，所述CPU通過該高速緩存連接外存，且該CPU和高速緩存均連接電源通路控制器；關(guān)機時，CPU將啟動需要的程序指令從外存讀入高速緩存；再次開機時，CPU復(fù)位后讀取高速緩存內(nèi)啟動需要的程序指令。本發(fā)明由于開機程序在關(guān)機時已經(jīng)存放于高速緩存中,再次開機時節(jié)省了耗時最多的外存搬運時間，因此可大幅加快開機速度。
文檔編號G06F15/76GK103150288SQ20131008124
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者廖裕民 申請人:福州瑞芯微電子有限公司