低功耗模式之WFE和WFI的区别

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• 1. 概念：
• 2. WFI和WFE
  • 2.1 相同点
  • 2.2 不同点
  • 2.3 使用场景

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1. 概念：

WFI(Wait for interrupt)和WFE(Wait for event)是两个让ARM核进入low-power standby模式的指令，由ARM architecture定义，由ARM core实现。

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2. WFI和WFE

2.1 相同点

WFI和WFE的功能非常类似，以ARMv8-A为例（参考DDI0487A_d_armv8_arm.pdf的描述），主要是“将ARMv8-A PE(Processing Element, 处理单元)设置为low-power standby state”。

需要说明的是，ARM architecture并没有规定“low-power standby state”的具体形式，因而可以由ARM core自行发挥，根据ARM的建议，一般可以实现为standby（关闭clock、保持供电）、dormant、shutdown等等。但有个原则，不能造成内存一致性的问题。以Cortex-A57 ARM core为例，它把WFI和WFE实现为“put the core in a low-power state by disabling the clocks in the core while keeping the core powered up”，即我们通常所说的standby模式，保持供电，关闭clock。

2.2 不同点

那它们的区别体现在哪呢？主要体现进入和退出的方式上。
对WFI来说，执行WFI指令后，ARM core会立即进入low-power standby state，直到有WFI Wakeup events发生。
而WFE则稍微不同，执行WFE指令后，根据Event Register（一个单bit的寄存器，每个PE一个）的状态，有两种情况：如果Event Register为1，该指令会把它清零，然后执行完成（不会standby）；如果Event Register为0，和WFI类似，进入low-power standby state，直到有WFE Wakeup events发生。

2.3 使用场景

1. WFI
   WFI一般用于cpuidle。
2. WFE
   WFE的一个典型使用场景，是用在spinlock中（可参考arch_spin_lock，对arm64来说，位于arm64/include/asm/spinlock.h中）。spinlock的功能，是在不同CPU core之间，保护共享资源。使用WFE的流程是：

a）资源空闲
b）Core1访问资源，acquire lock，获得资源
c）Core2访问资源，此时资源不空闲，执行WFE指令，让core进入low-power state
d）Core1释放资源，release lock，释放资源，同时执行SEV指令，唤醒Core2
e）Core2获得资源

以往的spinlock，在获得不到资源时，让Core进入busy loop，而通过插入WFE指令，可以节省功耗，也算是因祸（损失了性能）得福（降低了功耗）吧。