原创 更多更快地“睡眠”

作者：王小庆, EDN China 技术编辑  发表时间：2005-12-05

有一次，我在参加一个大型研讨会时，不小心将同声传译的耳机线头从插孔中拔了出来，但当时我正在翻阅资料，还没意识到我的错误操作的发生。大概在二三十秒之后，我突然意识到耳机没有声音传出，才发现同声传译的无线接收终端已经关机了。当时，我的第一反应是找到终端上“ON”或“POWER”字样的按钮并赶快按动下去，但是我没有找到。当我任意按动了终端机上的一个按键时，它的液晶屏亮了。
 
而后我发现，这个无线接收终端当耳机插线拔出大概20秒之后，就会自动“关闭”系统，当然这不是真正或完全地关闭，而是系统判别在耳机离开机身片刻以后就不需继续工作，进入“假关闭”状态，让尽可能多的器件“睡”一会。当 广告编辑 
终端机任何一个键被按动而发出指令信号时，其系统中与相应操作有关的器件就马上“醒来”运转了。

在两三年前，INTEL曾经发起了一场针对笔记本电脑的“剪辫子”革命，具体口号是勇敢地将以太网连线、外设连线和电源线统统剪断，笔记本电脑产品应该仍旧可以“毫无影响”地连续工作10小时左右。我们在这里抛开那些无线通信和网络技术不谈，单看INTEL剪断电源线的勇气缘自何处，答案是“睡眠”模式和迅速“唤醒”技术。由于电脑中的器件甚至模块能够在与操作任务不相关时立即进入休眠，因此它们对于电池能量的消耗也降至了最低，同时当它们有操作任务时，又能马上进入正常的工作状态，从而不会对整个系统应用功能的执行造成任何影响。当然，这时又会有其他一些没有操作任务的器件或模块开始进入“睡眠”了。
实际上，“睡眠唤醒”技术在今天的电子设计方案中已经越来越普及。我们身边有一个更常见的例子就是自动手扶滚梯。以前的滚梯是永远以那样的速度在那里转动，从不停歇。现在，你可以发现，当没有人站在滚梯上时，它的运转速度明显下降了，而当有人登上去后，其速度马上就达到正常的水平。前几天我去德国慕尼黑出差时，发现那里地铁站设置的滚梯在没有人乘搭的时候居然是静止的（至少看起来是这样），我走了上去，滚梯马上开始转动了。

由此我也联想到，随着用户和市场需求的提升，我们手中的终端设备，尤其是手机和PDA以及一些主要的数码消费电子产品，需要具备极高的性能。但这也正是终端厂商们面临的最关键的技术挑战，我说的不是技术性能实现上的挑战，而是要求极高性能的终端却必须具有极低功耗所带来的挑战。说道这里，我想恐怕光是强调“睡眠”和“唤醒”的功能可能已经不够了，因为执行3G业务的手机可能没有什么器件能找到很多机会去“休息”。那么更加应该强调的，我想主要有两个方面：一是让能有机会“睡眠”的器件，以更快地速度去“睡”并且同样也以更快的速度“醒来”；二是要开发出更加有效的操作任务执行架构和分配模式，让器件有更多的机会“睡眠”。

对于上面提到的第一方面，我想主要可以通过精简指令和增加内部带宽来实现。而对于第二个方面来说，我认为或许业界也都在酝酿着一个打破“ARM+DSP”经典结构的变革。这应该是继笔记本电脑“剪辫子”变革之后一场新的设计浪潮。设计者们正在考虑并已经开发出一些方法，将复杂的操作功能打碎，再分配给更多表面上看起来比CPU或DSP“弱小”的单元，它们有些实际上就是更小型化的CPU，有些是专门执行某些功能的模块。但是，这些单元实际上被设计成能以更高的效率和更强的能力来完成其所得到的操作任务。这样一来，就有更多的模块可以工作，也有更多的模块能够休息。如果是对于3G手机来说，当用户依然在那里“噼里啪啦”地只是使用语音通信功能的时候，手机中那些负责媒体处理、视频编解码、流量管理的模块就可以“歇歇”了，反之亦然。
 
对于更加庞大的系统，比如用到大规模阵列处理器的设备而言，我想“睡眠”和“唤醒”技术还是同样重要的。正是因为系统中采用的是处理器阵列，所以就更加应该找到最合理的处理器通信与任务分配机制，达到任务处理效率提升和功耗节省这样“一箭双雕”的结果。还记得美国作家丹.布朗在《数字城堡》中描述的那个万能解密机吗？那个大家伙拥有300万颗邮票大小的处理器，性能强大到能在10分钟之内从10的64次方这么多种可能中找到正确的答案，好比在3英里长的沙滩上找到其中一粒沙子。但是这一如此强大的设备最终毁于大火，原因是处理器经过太长时间的运转而温度过高，使得300万颗芯片燃烧起来。试想如果丹.布朗能让这台解密机采用有效的“睡眠唤醒”技术，相信它就不会付之焦土了。