所有的事物都应该尽量简单，但是不能太过简单。
--阿尔伯特·爱因斯坦
继续上上周的话题，今天来看看ARM的主要IP在PCSA下是如何配合工作的。忘了PCSA是什么的，可以往前翻翻《ARM系列 -- PCSA（一）》。
首当其冲，必须是处理器。开始前先介绍一个集群（cluster）的概念。根据百度百科，“集群是一组相互独立的、通过高速网络互联的计算机，它们构成了一个组，并以单一系统的模式加以管理。一个客户与集群相互作用时，集群像是一个独立的服务器。集群配置是用于提高可用性和可缩放性”。
简单说，就是把一些CPU core打包在一起，构成一个CPU集群。集群包含内核外部的逻辑，包括一个共享缓存、snoop控制逻辑、支持通过核心断电进行调试，以及其他基础结构逻辑。所以，cluster的电源域必须在内部所有core打开之前打开，并且只有在所有core关闭后才可以关闭。
下面是ARM给的部分A系列内核的功耗特性：
Core的上电唤醒通常是下面几个事件触发的：
- 系统启动
- 中断控制器（generic interrupt controller，GIC）的中断请求
- OSPM请求
- Always-on域的唤醒
- 调试请求
Cluster的上电唤醒可以是由core上电请求触发，也可以是外部其他请求，比如snoop。
图1 cluster的电源控制
ACINACTM（ACE）或SINACT（CHI）被拉高后，通知cluster不会再发送任何事务给处理器。AINACTS被拉高后，告诉cluster不必通过ACP（accelerator coherency port）接收任何事务。Cluster随后通过缓存清空接口告诉SCP或其它控制逻辑，可以进行缓存清空处理。
STANDBYWFIL2指示cluster处于idle状态，可以做下电操作。当STANDBYWFIL2拉高，意味着：
- 所有core处于WFI
- ACINACTM或SINACT为高
- AINACTS为高
- Cluster内部为静止状态
Cluster的上电过程如下图，图中的delay取决于具体设计需要：
- SCP发出唤醒；
- SCP拉低ACINACTM或SINACT；
- SCP对PPU操作
1)PPU打开cluster的电源开关
2)PPU拉高ISOLATEn，无效isolation cell
3)PPU拉高CLKEN，使能clock gating
4)PPU拉低RESETn，使cluster进入复位
5)PPU发出Q-channel静止退出的请求
6)PPU拉高RESETn
7)PPU等待Q-channel握手返回
8)PPU发中断给SCP
9)SCP拉低AINACTS
图2 cluster上电顺序
Cluster的下电顺序基本上跟上电相反，但是下电前需要通过软件检查cache是否清空等问题。
图3 cluster下电顺序
Core的电源控制和cluster差不多。
图4 Core的电源控制
STANDBYWFI指示core是否处于WFI（wait for interrupt）状态；WARMRSTREQ和DBGRSTREQ是core的复位请求；DBGPWRDUP表明core是否上电，core上电后该信号需要被拉高，core下电前该信号需要被拉低。
Core的上电和下电顺序如下图，大家自行分析。
图5 core上电顺序
图6 core下电顺序
在ARM的SoC设计中，有一个重要的组件/IP，就是中断控制器（generic interrupt controller，简称GIC）。目前中断架构发展到GICv3，符合GICv3架构的IP有两个，分别是GIC-500和GIC-600。GIC-600采用分布式设计，符合大规模SoC物理实现，我们只看GIC-600跟PCSA相关的内容。关于GIC-600的详细介绍放到以后。
图7 GIC600在系统中的功耗管理
上图是一个2个cluster，每个cluster包含4个core的例子。上图的Distributor，Redistributor，ITS，Collator和Wake Request都是GIC-600的组件。Distributor相当于一个中央处理单元，可以通过Wake Request组件发唤醒请求给SCP；SCP会把core的状态通过cpu\_active信号发给Redistributor，其中redistributor是负责跟cluster通信的组件；除了这些，还有控制时钟和电源的Q-channel。wake\_request和cpu\_active信号是每个core各自一根。
时钟控制的Q-channel可以给SCP，也可以给其它的控制模块，取决于GIC-600在SoC中的逻辑层次和时钟控制策略。电源控制的Q-channel要接给SCP。
ARM体系中，SMMU也是重要的组成部分，对应的IP是MMU-600。其时钟和电源的控制分别如下图：
图8 MMU-600的时钟控制连接
图9 MMU-600电源控制连接
CMN-600是ARM目前最新的SoC内部一致性网格式网络IP，在PCSA下给出的连接建议如下图：
图10 CMN-600电源控制连接
其它设备略去不表了。在PCSA文档的最后，给出了一个设计例子，如下图，不同颜色表示不同电压域，虚线框包围的部分表示可以开关电源，实线框包围的部分表示没有电源开关。
图11 系统案例
Core的power state如下：
Cluster的power state：
GPU的power state：
整个SoC的power state：
作者：老秦谈芯
来源：https://mp.weixin.qq.com/s/uRUSCHWYzH_aSXw6hK-akw
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