中央处理器、处理器模块以及电子设备的制作方法

1.本公开属于电子技术领域，特别涉及一种中央处理器、处理器模块以及电子设备。


背景技术：

2.中央处理器是电子计算机的运算和控制核心，为电子计算机的重要组成部分。
3.在相关技术中，中央处理器的整体功耗，为计算单元和接口单元等功能单元的总和。为了保证中央处理器的正常工作，通常会将中央处理器的整体功耗限制在散热设计功耗(thermal design power，tdp)以内。
4.然而，由于中央处理器在设计时，就会给各接口单元预留需要的功耗，所以即使是接口单元闲置，这部分的功耗也无法分配给计算单元使用，导致计算单元所分配到的功耗较低，计算单元只能以较低的频率和工作核心数运行，无法进一步提升运算能力。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种中央处理器、处理器模块以及电子设备，能够保证中央处理器的运算能力。所述技术方案如下：
6.第一方面，本公开实施例提供了一种中央处理器，所述中央处理器包括控制单元、开关单元和n个接口单元，n≥2，且n为整数；
7.n个所述接口单元均通过所述开关单元与所述控制单元相连；
8.所述控制单元和所述开关单元被配置为，通过所述控制单元控制所述开关单元，使得m个所述接口单元得电，m≤n，且m为正整数。
9.在本公开的一种实现方式中，所述开关单元包括n个开关子单元；
10.第a个所述开关子单元分别与所述控制单元和第a个所述接口单元相连，a≤n，且a为正整数。
11.在本公开的一种实现方式中，所述开关子单元包括电源输入端、信号输入端和电源输出端；
12.所述电源输入端与所述中央处理器的供电端相连；
13.所述信号输入端与所述控制单元的信号输出端相连；
14.所述电源输出端与所述接口单元的电源输入端相连。
15.在本公开的一种实现方式中，所述开关子单元为逻辑门电路。
16.在本公开的一种实现方式中，所述开关子单元为一次性可编程存储器。
17.在本公开的一种实现方式中，所述接口单元为内存接口单元、超速通道互联upi接口单元和高速串行计算机扩展总线pcie接口单元中的至少一种。
18.在本公开的一种实现方式中，所述控制单元具有至少两种控制规格；
19.每一种所述控制规格所对应的所述接口单元的总功耗不相同。
20.在本公开的一种实现方式中，所述控制单元具有第一种控制规格、第二种控制规格和第三种控制规格；
21.所述第一种控制规格所对应的所述接口单元的总功耗，小于所述第二种控制规格所对应的所述接口单元的总功耗；
22.所述第二种控制规格所对应的所述接口单元的总功耗，小于所述第三种控制规格所对应的所述接口单元的总功耗。
23.在本公开的一种实现方式中，当所述控制单元为所述第一种控制规格时，3个所述内存接口单元得电，4个所述pcie接口单元得电，3个所述upi接口单元得电。
24.在本公开的一种实现方式中，当所述控制单元为所述第二种控制规格时，3个所述内存接口单元得电，1个所述pcie接口单元得电，3个所述upi接口单元得电。
25.在本公开的一种实现方式中，当所述控制单元为所述第三种控制规格时，2个所述内存接口单元得电，1个所述pcie接口单元得电，3个所述upi接口单元得电。
26.第二方面，本公开实施例提供了一种处理器模块，所述处理器模块包括主板和第一方面所述的中央处理器；
27.所述主板具有处理器插座、内存接口、超速通道互联upi接口、高速串行计算机扩展总线pcie接口和电源接口，所述内存接口、所述upi接口、所述pcie接口和所述电源接口均与所述处理器插座相连；
28.所述中央处理器插接在所述处理器插座内。
29.第三方面，本公开实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括内存条、网卡、电源和第二方面所述的处理器模块；
30.所述内存条插接在所述内存接口内；
31.所述网卡插接在所述pcie接口内；
32.所述电源与所述电源接口相连。
33.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
34.中央处理器在工作时，根据接口单元的使用情况，控制不同数量的接口单元得电。当需要使用m个接口单元时，通过所述控制单元控制所述开关单元，使得m个所述接口单元得电，即保证了m个接口单元能够正常工作。相应的，此时有n-m个接口单元失电，即不消耗中央处理器的整体功耗。
35.也就是说，本公开实施例提供的中央处理器，能够根据需求，调整得电的接口单元数量，使得需要使用的接口单元得电，而闲置的接口单元则失电，避免了闲置的接口单元浪费中央处理器的整体功耗，使得中央处理器的计算单元能够分配到更多的功耗，从而保证了计算单元的频率和工作核心数，进而保证了计算单元的运算能力。
附图说明
36.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是本公开实施例提供的中央处理器的结构示意图；
38.图2是本公开实施例提供的开关子单元的结构示意图；
39.图3是本公开实施例提供的处理器模块的结构示意图；
40.图4是本公开实施例提供的电子设备的结构示意图。
41.图中各符号表示含义如下：
42.10、控制单元；
43.20、开关单元；
44.210、开关子单元；211、电源输入端；212、信号输入端；213、电源输出端；
45.30、接口单元；
46.40、供电端；
47.100、主板；
48.1010、处理器插座；1020、内存接口；1030、upi接口；1040、pcie接口；1050、电源接口；
49.200、中央处理器；
50.1000、内存条；2000、网卡；3000、电源；4000、处理器模块。
具体实施方式
51.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
52.中央处理器是电子计算机的运算和控制核心，为电子计算机的重要组成部分。
53.在相关技术中，中央处理器的整体功耗，为计算单元和接口单元等功能单元的总和。为了保证中央处理器的正常工作，通常会将中央处理器的整体功耗限制在散热设计功耗以内。
54.然而，闲置状态下的接口单元会浪费中央处理器的整体功耗，导致计算单元所分配到的功耗较低，影响计算单元的运算能力。
55.为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种中央处理器，图1为中央处理器的结构示意图，结合图1，在本实施例中，该中央处理器包括控制单元10、开关单元20和n个接口单元30，n≥2，且n为整数。n个接口单元30均通过开关单元20与控制单元10相连。
56.控制单元10和开关单元20被配置为，通过控制单元10控制开关单元20，使得m个接口单元30得电，m≤n，且m为正整数。
57.中央处理器在工作时，根据接口单元30的使用情况，控制不同数量的接口单元30得电。当需要使用m个接口单元30时，通过控制单元10控制开关单元20，使得m个接口单元30得电，即保证了m个接口单元30能够正常工作。相应的，此时有n-m个接口单元30失电，即不消耗中央处理器的整体功耗。
58.也就是说，本公开实施例提供的中央处理器，能够根据需求，调整得电的接口单元30数量，使得需要使用的接口单元30得电，而闲置的接口单元30则失电，避免了闲置的接口单元30浪费中央处理器的整体功耗，使得中央处理器的计算单元能够分配到更多的功耗。在计算单元分配到更多的功耗后，就能够使得计算单元具有足够的功耗配额来提升自身的频率，或者是增加工作核心数，从而保证了计算单元的运算能力。
59.需要说明的是，计算单元的频率和工作核心数，既能够一同调整，也能够择一调整，本公开对此不作限制。
60.容易理解的是，当m＝n时，相当于所有的接口单元30均需要使用，无闲置的接口单
元30。在此情况下，开关单元20控制所有的接口单元30均得电。也就是说，即使是在所有的接口单元30均需要使用的情况下，也能够保证所有的接口单元30正常使用。
61.在本实施例中，中央处理器为x86指令集处理器、arm指令集处理器、无内部互锁流水级的微处理器(microprocessor without interlocked pipelined stages，mips)中的任一种。
62.由前文可知，控制单元10和开关电路为控制接口单元30得电或者失电的关键，下面对控制单元10和开关电路进行介绍。
63.继续参见图1，在本实施例中，开关单元20包括n个开关子单元210，第a个开关子单元210分别与控制单元10和第a个接口单元30相连，a≤n，且a为正整数。
64.开关子单元210的数量和接口单元30的数量相同，且开关子单元210与接口单元30一一对应，各接口单元30通过各自对应的开关子单元210与控制单元10相连。如此设计，能够通过各开关子单元210对各自对应的接口单元30的得电或者失电进行控制，提高了开关单元20的控制精准度。
65.图2为开关子单元210的结构示意图，结合图2，在本实施例中，开关子单元210包括电源输入端211、信号输入端212和电源输出端213。电源输入端211与中央处理器的供电端40相连，信号输入端212与控制单元10的信号输出端相连，电源输出端213与接口单元30的电源输入端相连。
66.在上述实现方式中，电源输入端211用于接收中央处理器的供电端40传输来的电流，在开关子单元210导通的情况下，能够将电流通过电源输出端213传输至接口单元30，使得接口单元30得电。信号输入端212用于接收使能信号，通过该使能信号控制开关子单元210导通或者关闭。
67.可选的，开关子单元210为逻辑门电路，或者一次性可编程存储器。逻辑门电路和一次性可编程存储器所达到的效果基本相同，当开关子电路的电源输入端211通电，信号输入端212接收到高电平使能信号时，开关子单元210导通，使得接口单元30得电。
68.在本实施例中，控制单元10为gpio(general purpose input and output，通用输入输出)控制单元10，其包括gpio引脚和寄存器，gpio引脚与开关子单元210的信号输入端212相连，寄存器中写有控制程序。控制单元10对于开关单元20的控制方式有两种，下面分别进行介绍。
69.第一种控制方式，在控制单元10内记录有多种规格，不同规格对应不同的得电的接口单元30数量，以及相应的计算单元的频率和工作核心数。在中央处理器第一次启动时，采用默认的模式运行。操作者通过命令行或者工具调整规格，从而调整相应的得电的接口单元30数量，以及相应的计算单元的频率和工作核心数。
70.第二种控制方式，在控制单元10内记录有多种规格，不同规格对应不同的得电的接口单元30数量，以及相应的计算单元的频率和工作核心数。在中央处理器启动时，自动识别外围设备(与接口单元30对应的设备)的连接情况，将识别到的连接情况与记录的规格进行对比匹配，选择并应用最为合适的规格。举例来说，控制单元10内记录有三种规格，分别为三个接口单元30得电，四个接口单元30得电，五个接口单元30得电。若识别到连接有三个外围设备，则在三种规格中，选择应用三个接口单元30得电的规格。
71.也就是说，在本实施例中，上述控制方式为弹性调整方式，方式可以是命令行、
bios(basic input output system，基本输入输出系统)选项、手动设置相关寄存器等。
72.在本实施例中，接口单元30为内存接口单元、超速通道互联upi(ultra path interconnect)接口单元、高速串行计算机扩展总线pcie(peripheral component interconnect express)接口单元中的至少一种。
73.在上述实现方式中，内存接口用于连接内存条，upi接口单元用于连接其他的中央处理器，pcie接口单元用于连接具有pcie接口的设备，例如网卡等。
74.示例性的，pcie接口单元为pcie x16接口单元。
75.在其他实施例中，接口单元30还可以是直接媒体dmi(direct media interface)接口，dmi接口用于连接南北桥。
76.可选的，当接口单元30为pcie接口单元时，利用pcie协议规定，能够将pcie接口单元调整为l1.2节能模式，处于该节能模式下的pcie接口单元的功耗极低。如此一来，能够通过将闲置的pcie接口单元调整为l1.2节能模式，以此降低能耗，使得中央处理器的计算单元能够分配到更多的功耗，从而保证了计算单元的频率和工作核心数，进而保证了计算单元的运算能力。并且，当接口单元30为内存接口单元和upi接口单元时，同样能够通过类似的节能功能，来使得中央处理器的计算单元能够分配到更多的功耗，从而保证了计算单元的频率和工作核心数，进而保证了计算单元的运算能力。另外，针对upi接口单元来说，其还支持降带宽、降速等容错机制。
77.在本实施例中，控制单元10具有至少两种控制规格，每一种控制规格所对应的接口单元30的总功耗不相同。
78.在上述实现方式中，通过使控制单元10处于不同的控制规格，能够调整接口单元30的总功耗。由于中央处理器的整体功耗一定，所以通过调整接口单元30的总功耗，即能够调整计算单元所能够分配到的功耗，从而调整计算单元的频率和工作核心数。
79.可选的，控制单元具有第一种控制规格、第二种控制规格和第三种控制规格。第一种控制规格所对应的接口单元的总功耗，小于第二种控制规格所对应的接口单元的总功耗，第二种控制规格所对应的接口单元的总功耗，小于第三种控制规格所对应的接口单元的总功耗。
80.也就是说，第一种控制规格、第二种控制规格、第三种控制规格下的接口单元的总功耗依次增大。如此一来，能够便于控制逻辑的设计，保证了中央处理器的可靠性。
81.表一为中央处理器的整体功耗计算表，参见表一。
82.a规格即为第一种控制规格，b规格即为第二种控制规格，c规格即为第三种控制规格。三种规格中，计算单元的工作核心数均为28个，而频率则分别为3.0ghz、3.1ghz和3.2ghz。也就是说，这三种规格采取了工作核心数保持不表，调整频率的方式。
83.当控制单元为第一种控制规格时，3个内存接口单元得电，4个pcie接口单元得电，3个upi接口单元得电。在第一种控制规格下，3个内存接口单元的总功耗为15w，4个pcie接口单元的总功耗为16w，3个upi接口单元的总功耗为12w，即第一种控制规格所对应的接口单元的总功耗为43w。另外，缓存单元的数量为28个，总功耗为28w，其他单元(dmi接口单元)的数量为1个，总功耗为12w。因此，剩余给计算单元的功耗为270w-83w＝187w。由于计算单元的工作核心为28个，所以单个工作核心所需的功耗不得超过6.678w，因此选择频率为3.0ghz的计算单元。
84.当控制单元为第二种控制规格时，3个内存接口单元得电，1个pcie接口单元得电，3个upi接口单元得电。相较于第一种控制规格来说，第二种控制规格仅有1个pcie接口单元得电，如此一来，节省的功耗就能够分配给计算单元，从而选择频率为3.1ghz的计算单元。
85.当控制单元为第三种控制规格时，2个内存接口单元得电，1个pcie接口单元得电，3个upi接口单元得电。相较于第一种控制规格来说，第三种控制规格仅有2个内存单元得电，1个pcie接口单元得电，如此一来，就能够进一步的节省功耗并分配给计算单元，从而选择频率为3.2ghz的计算单元。
86.表一
[0087][0088]
表二为中央处理器的整体功耗计算表，参见表二。
[0089]
在表二中，控制单元10内记录有a、b两种规格。两种规格中，计算单元的频率和工作核心数均不相同。也就是说，这两种规格采取了同时调整频率和工作核心数的方式。
[0090]
表二
[0091][0092]
下面以规格a为例进行说明，在规格a中，缓存单元的数量为26个，总功耗为26w，内存接口单元的数量为3个，总功耗为15w，pcie接口单元的数量为4个，总功耗为16w，upi接口单元的数量为3个，总功耗为12w，其他单元的数量为1个，总功耗为12w。因此，剩余给计算单元的功耗为270w-83w＝187w。综合频率和工作核心数，选择频率为3.1ghz，工作核心为26个的计算单元。
[0093]
而对于规格b来说，其需要使用的pcie接口单元仅为1个，upi接口单元仅为2个，所以仅需要将1个pcie接口单元得电，2个upi接口单元得电，如此一来，就能够节省功耗并分配给计算单元，从而选择频率为3.2ghz，工作核心为28个的计算单元。
[0094]
图3为本公开实施例提供的一种处理器模块的结构示意图，结合图3，在本实施例中，该处理器模块包括主板100和图1和2所示的中央处理器200。主板100具有处理器插座1010、内存接口1020、超速通道互联upi接口1030、高速串行计算机扩展总线pcie接口1040和电源接口1050，内存接口1020、upi接口1030、pcie接口1040和电源接口1050均与处理器插座1010相连。中央处理器200插接在处理器插座1010内。
[0095]
内存接口1020用于插接内存条，upi接口1030用于连接其他的中央处理器200，pcie接口1040用于连接网卡，电源接口1050用于连接电源。在中央处理器200插接到处理器插座1010后，内存接口单元与内存接口1020相连，upi接口单元与upi接口1030相连，pcie接口单元与pcie接口1040相连，供电端与电源接口1050相连。也就是说，通过主板100，实现了对于中央处理器200的承载安装，并实现了中央处理器200的各接口单元与各外部设备之间的连接。
[0096]
在处理器模块工作时，处理器模块内的中央处理器工作。中央处理器根据接口单元的使用情况，控制不同数量的接口单元得电。当需要使用m个接口单元时，通过控制单元
控制开关单元，使得m个接口单元得电，即保证了m个接口单元能够正常工作。相应的，此时有n-m个接口单元失电，即不消耗中央处理器的整体功耗。
[0097]
也就是说，本公开实施例提供的中央处理器，能够根据需求，调整得电的接口单元数量，使得需要使用的接口单元得电，而闲置的接口单元则失电，避免了闲置的接口单元浪费中央处理器的整体功耗，使得中央处理器的计算单元能够分配到更多的功耗，从而保证了计算单元的频率和工作核心数，进而保证了计算单元的运算能力。
[0098]
图4为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图，结合图4，在本实施例中，该电子设备包括内存条1000、网卡2000、电源3000和图4的处理器模块4000。内存条1000插接在内存接口1020内，网卡2000插接在pcie接口1040内，电源3000与电源接口1050相连。
[0099]
在电子设备工作时，处理器模块内的中央处理器工作。中央处理器根据接口单元的使用情况，控制不同数量的接口单元得电。当需要使用m个接口单元时，通过控制单元控制开关单元，使得m个接口单元得电，即保证了m个接口单元能够正常工作。相应的，此时有n-m个接口单元失电，即不消耗中央处理器的整体功耗。
[0100]
也就是说，本公开实施例提供的中央处理器，能够根据需求，调整得电的接口单元数量，使得需要使用的接口单元得电，而闲置的接口单元则失电，避免了闲置的接口单元浪费中央处理器的整体功耗，使得中央处理器的计算单元能够分配到更多的功耗，从而保证了计算单元的频率和工作核心数，进而保证了计算单元的运算能力。
[0101]
在本实施例中，电子设备为手机、电脑、工作站和服务器中的任一种。
[0102]
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。