WIFI存储器功率最小化制造技术

本公开内容涉及在空闲时段期间，使WiFi片上系统(SOC)的功耗最小化。公开的架构包括用于能够独立加电/断电的WiFi SoC的嵌入式处理器的存储体以及将虚拟地址转换成物理地址并生成异常以处理对没有对应物理地址的虚拟地址的存取的存储器管理单元(MMU)。该架构能够实施需求分页方案，由此因存取不在嵌入式存储器之内的代码/数据造成的MMU错误导致处理器从片外辅助存储器抓取代码/数据。为了使页面错误最小化，该架构在嵌入式处理器的存储器之内存储以短周期反复存取或不容忍存取代码/数据的延迟的WiFi客户端代码/数据。

Power Minimization of WIFI Memory

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】WIFI存储器功率最小化相关申请的交叉引用本申请要求享有2016年11月28日提交的，题为“WIFIMEMORYPOWERMINIMIZATION”的美国临时专利申请No.62/427,107和2017年10月31日提交的，题为“WIFIMEMORYPOWERMINIMIZATION”的美国实用专利申请No.15/799,481的优先权，据此以引用方式将上述申请的内容并入本文。
概括地说，下文涉及无线通信，更具体而言，涉及用于使WiFi客户端的存储器功率需求最小化的系统和方法。
技术介绍
无线通信系统得到广泛部署，以提供各种类型的通信内容，例如语音、视频、分组数据、消息传送、广播等。Wi-Fi或WiFi(例如，IEEE802.11)是允许电子设备连接到无线局域网(WLAN)的技术。WiFi网络可以包括接入点(AP)，该接入点可以与一个或多个其它计算设备通信。AP可以耦合到网络，例如因特网，并可以使连接的设备能够经由网络进行通信或与其它耦合到AP的设备进行通信。移动电子设备(例如，蜂窝电话、平板计算机、膝上型计算机等)在普及性和使用方面已经取得发展。为了跟上消费需求增加的步伐，移动设备已经变得特征更加丰富，并且现在通常包括多个片上系统(SOC)，这些SOC包括WiFiSoC。在一些情况下，移动设备可能具有有限量的电池电量。于是，WLAN中未主动经由网络发射/接收信息的移动设备的无线客户端可以进入休眠(或空闲状态)以节省功率，其中无线客户端在休眠状态中不主动发送/接收信息。这些无线客户端可以进一步周期性地唤醒一短时间段，以检查消息，例如，AP发送的信标帧，以通告存在WLAN。
技术实现思路
对于移动WiFi产品而言，突发活动业务之间的空闲时段期间的功耗是主要的竞争性性能标杆。在待机时，WiFi客户端能够休眠简短的间隔，但必须要周期性唤醒以侦听WiFi客户端所关联的WiFi接入点发送的信标。WiFi客户端能够通过智能算法来最小化侦听信标所需要的功率，该智能算法实现尽可能晚的开始侦听信标、尽可能早的终止侦听、使用低功率RF硬件进行侦听、在硬件之内对所接收的信标进行基本处理以及仅侦听每个第N个信标，而非侦听每个信标。这些信标接收功率优化，统称为“DTIM模式”，允许WiFi客户端的嵌入式处理器休眠延长的时间，并仅在看到特别感兴趣的信标时才唤醒。有了这些DTIM模式功率优化，对WiFi客户端的待机功耗的最大剩余贡献者中的一个贡献者就是维持WiFi客户端的嵌入式处理器的存储器内容所需的功率。在系统仅仅侦听每个第N个信标时，这个问题变得尤其严重。例如，在“DTIM10”操作模式中，其中，WiFi客户端唤醒以侦听接入点发送的每个第10个信标，WiFi客户端的嵌入式处理器使用的存储器的泄露电流可能很容易贡献WiFi系统功耗的50％以上。对于具有代码从其中运行的片上SRAM存储器的离散/SoC的WiFi解决方案，这是一个特别的问题。进一步优化WiFi客户端待机功耗需要使维持客户端的嵌入式处理器的存储器的内容所需的功率最小化。一种解决方案是将待机模式期间WiFi嵌入式处理器使用的代码烧入只读(ROM)存储器中，从成本和功率的角度讲，这中解决方案相对于RAM存储器是更廉价的。部分由于ROM存储器的性质，这种解决方案可能是不充分的。例如，ROM内容是不可改变的；从而在WiFi嵌入式处理器的待机模式代码之内修改错误或添加新特征变得极其复杂。ROM仅适合于永不改变的代码或数据。从本质上讲，WiFi嵌入式处理器使用的绝大部分数据会改变；WiFi嵌入式处理器的数据中的大部分数据需要存储在读/写存储器中，以允许WiFi嵌入式处理器修改其自己的数据。随着产品的ROM代码由于错误或不足的特征而变得过时，能够执行ROM写入，其中新制造的设备被赋予更新的ROM内容。不过，这给商业支持具有过时的ROM内容的旧设备和具有更新的ROM内容的新设备两个造成了巨大困难。另一解决方案是经由诸如PCIe的连接桥接直接存取辅助存储器之内的代码或数据，辅助存储器通常是作为更大平台一部分的双倍数据速率(DDR)存储体。这种解决方案也有一些缺点。作为一个示例，存在安全风险：某个其它处理器或外围设备将能够通过修改存储于辅助存储器中的WiFi嵌入式处理器的代码而破坏WiFi嵌入式处理器。为了避免这种风险，辅助存储器必须不能被其它处理器或外围设备存取。不过，在很多WiFi系统中，提供受保护的辅助存储器是不可行的。作为另一示例，对于存取辅助存储器会涉及唤醒休眠主/应用处理器的系统而言，在辅助存储器中存储WiFi嵌入式处理器的代码或数据的解决方案不能在主/应用处理器休眠时的操作模式期间使用。通常地，存取辅助存储器，例如DDR存储体需要更大的平台以退出最低功率状态。不过，那些待机时段精确地是WiFi嵌入式处理器会需要依赖于辅助存储器的时候，以使WiFi嵌入式处理器自己的存储器消耗的功率最小化。在一些实施例中，由公开的用于使诸如WiFi片上系统(SOC)的WiFi客户端在空闲时段期间功耗最小化的系统和技术解决除其它问题之外的上述问题。公开的技术提供了一种全新的用于节省存储器功率的架构，这种架构能够减少50％的泄露，还能够动态调整。该架构能够包括用于能够独立加电/断电的WiFiSoC的嵌入式处理器的存储体。该架构能够包括存储器管理单元(MMU)以将虚拟地址转换成物理地址，并生成例外以处理对没有对应物理地址的虚拟地址的存取。该架构能够实施需求分页方案，由此存取不在嵌入式存储器之内的代码/数据造成的MMU错误导致处理器从芯片外辅助存储器抓取代码/数据。为了使页面错误最小化，该架构能够识别以短周期(例如，相继存取之间流逝的少量时间)反复存取的WiFi客户端代码/数据或者识别存在不能容忍存取代码/数据的延迟，并在嵌入式处理器的存储器之内存储这样的代码/数据的情况。能够静态或动态地做出这种反复存取代码/数据的确定。该架构还能够从嵌入式处理器的存储器去除未存取的页面并使空置存储体断电。该架构还允许WiFiSoC有几条路线存取平台DDR，从而避免该过程中涉及应用处理器的此前系统中看到的显著功率影响。因此，一个方面涉及一种系统，包括：主机系统，其包括主机存储器和被配置为在活动模式和待机模式中操作的主机处理器，其中，相比于在活动模式中，主机处理器在操作于待机模式中时，消耗较低功率；以及WiFi系统，其包括存储用于控制WiFi系统的操作的指令的计算机可读存储器，被配置为用于存储WiFi系统的操作期间可使用的代码和数据中的一者或两者的嵌入式存储器，该嵌入式存储器包括驻留存储器部分和可分页存储器部分，以及由计算机可读存储器中的指令配置的嵌入式处理器，该指令配置嵌入式处理器以响应于确定主机处理器正操作于待机模式中，使可分页存储器的未映射部分断电。另一方面涉及一种方法，包括在一个或多个计算设备的控制下进行以下操作：在片上系统的嵌入式处理器和主机系统之间建立通信，片上系统和主机系统在设备之内协作操作，片上系统包括嵌入式处理器和包括可分页存储器的嵌入式存储器，主机系统包括主机存储器和被配置为至少在待机模式中操作的主机处理器；经由片上系统识别主机处理器正操作于待机模式中；以及响应于识别主机处理器正操作于待机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：主机系统，包括主机存储器和被配置为在活动模式和待机模式中操作的主机处理器，其中，相比于在所述活动模式中，所述主机处理器在操作于所述待机模式中时消耗更低功率；以及WiFi系统，包括：计算机可读存储器，其存储指令以控制所述WiFi系统的操作；嵌入式存储器，其被配置为用于存储在所述WiFi系统的操作期间可使用的代码和数据中的一者或两者，所述嵌入式存储器包括驻留存储器部分和可分页存储器部分；以及嵌入式处理器，其由所述计算机可读存储器中的所述指令配置，所述指令配置所述嵌入式处理器以响应于确定所述主机处理器正操作于所述待机模式中，而使所述可分页存储器的未映射部分断电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.28 US 62/427,107;2017.10.31 US 15/799,4811.一种系统，包括：主机系统，包括主机存储器和被配置为在活动模式和待机模式中操作的主机处理器，其中，相比于在所述活动模式中，所述主机处理器在操作于所述待机模式中时消耗更低功率；以及WiFi系统，包括：计算机可读存储器，其存储指令以控制所述WiFi系统的操作；嵌入式存储器，其被配置为用于存储在所述WiFi系统的操作期间可使用的代码和数据中的一者或两者，所述嵌入式存储器包括驻留存储器部分和可分页存储器部分；以及嵌入式处理器，其由所述计算机可读存储器中的所述指令配置，所述指令配置所述嵌入式处理器以响应于确定所述主机处理器正操作于所述待机模式中，而使所述可分页存储器的未映射部分断电。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述WiFi系统包括WiFi片上系统，并且其中，所述计算机可读存储器、所述嵌入式处理器和所述嵌入式WiFi存储器是集成到所述芯片中的。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述指令配置所述嵌入式处理器以将页面从所述主机存储器抓取到所述可分页存储器部分中，而不将所述主机处理器从所述待机模式唤醒。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述指令配置所述嵌入式处理器以执行以下操作：在所述主机处理器正操作于所述待机模式中时，继续使所述可分页存储器的任何新的未映射部分断电；在所述主机处理器正操作于所述待机模式中时，向所述驻留存储器提供功率；以及在所述主机处理器恢复在所述活动模式中操作时，向所述驻留存储器和所述整个可分页存储器提供功率。5.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述主机处理器正操作于所述待机模式中时，所述指令配置所述嵌入式处理器以执行以下操作：识别针对不在所述可分页存储器中的被请求页面的页面错误状况；以及从所述主机存储器抓取所述页面。6.根据权利要求5所述的系统，其中，在所述主机处理器正操作于所述待机模式中时，所述指令配置所述嵌入式处理器以执行以下操作：对所述可分页存储器的一部分加电以存储所述页面；执行与所述页面相关的过程；以及响应于结束所述过程以及确定针对所述页面已过去最近最少使用(LRU)超时时间，执行以下操作：从所述可分页存储器驱逐所述页面，以及使所述可分页存储器的所述部分断电。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述指令配置所述嵌入式处理器以至少部分地基于硬件页面表中的条目的周期性无效，确定针对所述页面已过去所述LRU超时时间。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述WiFi系统包括所述硬件页面表。9.一种方法，包括在一个或多个计算设备的控制下进行以下操作：在片上系统的嵌入式处理器和主机系统之间建立通信，所述片上系统和所述主机系统在设备之内协作操作，所述片上系统包括嵌入式处理器和包括可分页存储器的嵌入式存储器，所述主机系统包括主机存储器和被配置为至少在待机模式中操作的主机处理器；经由所述片上系统，识别所述主机处理器正操作于所述待机模式中；以及响应于识别所述主机处理器正操作于所述待机模式中，使所述可分页存储器的未映射部分断电。10.根据权利要求9所述的方法，还包括驱逐先前存储于所述可分页存储器的部分中的页面。11.根据权利要求9所述的方法，还包括允许先前存储于所述可分页存储器的部分中的页面的数据或代码由于使所述可分页存储器的所述部分断电而丢失。12.根据权利要求9所述的方法，还包括：经由所述嵌入式处理器，确定要从具有在待机模式中操作的所述主机处理器的所述主机系统的所述主机存储器抓取页面；以及将所述页面从所述主机存储器抓取到所述片上系统的嵌入式存储器中，而不将所述主机处理器从所述休眠状态唤醒。13.根据权利要求9所述的方法，还包括：在所述主机处理器正操作于所述待机模式中的同时，使所述可分页存储器的任何未映射部分断电；接收所述主机处理器已经恢复在活动模式中进行操作的指示；以及响应于接收到所述指示，向整个可分页存储器提供功率。14.根据权利要求9所述的方法，还包括：识别针对不在所述可分页存储器中的被请求页面的页面错误状况；以及从所述主机存储器抓取所述页面。15.根据权利要求14所述的方法，其中，抓取所述页面还包括：对所述可分页存储器中对应于所述页面的数据大小的一部分加电；以及在所述可分页存储器的所述部分中存储所述页面。16.根据权利要求15所述的方法，还包括：执行与所述页面相关的过...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·霍姆乔杜里，D·达尔比，M·克里希纳，H·辛格，R·孔达，B·津达姆内迪，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US