專利名稱：管理計(jì)算系統(tǒng)中的電流和功耗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算系統(tǒng)，更具體來(lái)說(shuō)，涉及有效的管芯功耗管理。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代集成電路(IC)的功耗對(duì)于每一代半導(dǎo)體芯片來(lái)說(shuō)已日益成為一個(gè)設(shè)計(jì)問(wèn)題。由于功耗增加，用來(lái)控制環(huán)境溫度的成本更高的冷卻系統(tǒng)(如更大的風(fēng)扇、更大的散熱片和系統(tǒng))被用來(lái)移除過(guò)多的熱量和防止IC故障。然而，冷卻系統(tǒng)增加了系統(tǒng)成本。IC功率消耗約束不但對(duì)于便攜式計(jì)算機(jī)和移動(dòng)通信裝置是問(wèn)題，而且對(duì)于可包括多個(gè)處理器核心或核心以及核心內(nèi)的多個(gè)管線的高性能超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)的微處理器也是問(wèn)題。為了管理功耗，芯片級(jí)功耗管理系統(tǒng)可將功耗信用從第一管芯上的組件轉(zhuǎn)移到第二管芯上的組件。在這種情況下，第一管芯上的組件可以對(duì)應(yīng)于給定的正常或高功耗的模式操作。相比之下，第二管芯上的組件可具有低于給定的閾值的活動(dòng)級(jí)別。在一些情況下，這些管芯上的組件可耦接到單獨(dú)的電壓層。將功耗從活動(dòng)的第二組件轉(zhuǎn)移到相對(duì)不活動(dòng)的第一組件可允許第二組件進(jìn)一步增加其活動(dòng)級(jí)別或在更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)維持其當(dāng)前的活動(dòng)級(jí)別。在這種情況下，芯片上的性能可提高，而無(wú)需冷卻系統(tǒng)的進(jìn)一步冷卻操作。然而，將功耗轉(zhuǎn)移到第二管芯上的組件可能會(huì)加重用于第二組件的支持系統(tǒng)(如穩(wěn)壓器)的負(fù)擔(dān)。如本領(lǐng)域中眾所周知的，處理器能夠消耗最大的功率，其大于熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)。TDP為冷卻系統(tǒng)可消耗的功耗量。因此，為防止故障，處理器通常在TDP值內(nèi)操作。該TDP值可在組件中的邏輯內(nèi)用來(lái)選擇工作模式。例如，可至少基于TDP值來(lái)選擇工作電壓和頻率組合。相似地，穩(wěn)壓器能夠供應(yīng)峰值電流，其大于熱設(shè)計(jì)電流(TDC)。TDC為對(duì)于給定工作條件(如正常到高工作條件)供應(yīng)的電流的量。在一些情況下，TDC的值可能不足以支持上述的第二組件的增加的活動(dòng)(其中增加的活動(dòng)由功耗轉(zhuǎn)移來(lái)促使)。盡管通過(guò)允許組件之間的功耗轉(zhuǎn)移可提高芯片上的性能，但更改穩(wěn)壓器來(lái)支持更高的TDC的成本可觀。鑒于以上所述，需要用于有效的管芯功耗管理的有效方法和機(jī)構(gòu)。發(fā)明概述構(gòu)思了用于管芯上的有效功耗轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，半導(dǎo)體芯片包括兩個(gè)或更多個(gè)計(jì)算單元(⑶)以及功耗管理器。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)CU可利用不同的穩(wěn)壓器。至少兩個(gè)CU以數(shù)個(gè)離散的功耗性能狀態(tài)(P狀態(tài))中的任何一個(gè)操作。也可以使指示每個(gè)CU的活動(dòng)級(jí)別的數(shù)據(jù)可用。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，CU測(cè)量相應(yīng)的活動(dòng)級(jí)別并將指示測(cè)量的級(jí)別的數(shù)據(jù)傳遞到(或以其它方式使該數(shù)據(jù)可用于)功耗管理器。在一個(gè)實(shí)施方案中，功耗管理器檢測(cè)給定的CU的活動(dòng)級(jí)別何時(shí)低于給定的閾值。然后，功耗管理器可選擇給定的CU之外的多個(gè)CU中的一個(gè)或多個(gè)CU來(lái)接收給定的CU捐助的功耗信用。功耗管理器可至少部分基于相應(yīng)的活動(dòng)級(jí)別來(lái)確定捐助給選定的CU的功耗信用的數(shù)量。功耗管理器將相應(yīng)數(shù)量的功耗信用傳遞給選定的CU。響應(yīng)于接收到額外的(捐助的)功耗信用，選定的CU可過(guò)渡到不同的P狀態(tài)。此外，構(gòu)思了一個(gè)或多個(gè)選定的CU中的特定CU在其工作負(fù)載增加時(shí)可在更高的性能P狀態(tài)下操作的實(shí)施方案。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)改變工作電壓和頻率，特定的⑶可維持對(duì)應(yīng)于更高的P狀態(tài)的平均功耗，而不管變化的工作負(fù)載。例如，當(dāng)工作電壓降低時(shí)，特定CU獲取的電流可增加以大體上維持相對(duì)恒定的平均功耗。在一些實(shí)施方案中，可建立給定的組件(如穩(wěn)壓器)的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)。已建立的TDC可表示最大電流獲取，高于最大電流獲取則無(wú)法保證安全和穩(wěn)定的操作。在各種實(shí)施方案中，功耗信用的轉(zhuǎn)移可導(dǎo)致超過(guò)TDC的增加的電流。在這種情況下，功耗管理器或其它組件可檢測(cè)此狀況并促使超過(guò)TDC的組件減少其電流獲取。在一個(gè)實(shí)施方案中，功耗管理器通過(guò)移除先前捐助給組件的功耗信用來(lái)促使組件減少其電流獲取。移除此類(lèi)功耗信用從而可促使組件操作所在的P狀態(tài)的降低、降低功耗并減少組件的電流獲取。參照以下描述和附圖，這些和其它實(shí)施方案將被進(jìn)一步理解。附圖簡(jiǎn)述

圖1為半導(dǎo)體芯片的一個(gè)實(shí)施方案的一般化的框圖。圖2為半導(dǎo)體芯片的功耗性能狀態(tài)過(guò)渡的一個(gè)實(shí)施方案的一般化示意圖。圖3為半導(dǎo)體芯片的功耗性能狀態(tài)過(guò)渡的另一實(shí)施方案的一般化框圖。圖4為功耗借調(diào)降低額定值表的一個(gè)實(shí)施方案的一般化框圖。圖5為對(duì)應(yīng)于功耗管理系統(tǒng)的電氣特征的一個(gè)實(shí)施方案的一般化框圖。圖6為功耗管理單元的一個(gè)實(shí)施方案的一般化框圖。圖7為用于管芯上的有效功耗轉(zhuǎn)移的方法的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖。圖8為具有管芯上的功耗管理的處理器的一個(gè)實(shí)施方案的一般化框圖。盡管可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和使用替代形式，附圖中以舉例地方式示出了特定實(shí)施方案，且本文中詳細(xì)地描述了這些實(shí)施方案。然而，應(yīng)理解，附圖及對(duì)附圖的詳細(xì)描述不是為了將本發(fā)明限于所公開(kāi)的特定形式，相反，本發(fā)明將涵蓋落入由隨附權(quán)利要求書(shū)所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同形式和替代形式。
具體實(shí)施方案在以下描述中，闡述了大量特定的細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可以在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。在一些實(shí)例中，未詳細(xì)示出眾所周知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以避免使本發(fā)明晦澀難懂。參照?qǐng)D1，示出了半導(dǎo)體芯片100的一個(gè)實(shí)施方案的一般化框圖。為了便于說(shuō)明，未示出用于與其它組件(如存儲(chǔ)器控制器、網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)、外圍裝置等)通信的管芯102的接口。管芯102可包括耦接到功耗管理單元130的處理塊160。處理塊160可包括計(jì)算單元120a - 120d。如本文所使用的，由后接字母的參考數(shù)字指示的元件可由單獨(dú)的該數(shù)字來(lái)總體指示。例如，計(jì)算單元120a — 120d可統(tǒng)稱為計(jì)算單元120。可使用任何晶體管系列來(lái)實(shí)現(xiàn)管芯102。實(shí)例包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和雙極結(jié)晶體管(BJT)0每個(gè)計(jì)算單元120可在單獨(dú)的電壓層上操作。相應(yīng)地，每個(gè)計(jì)算單元120可耦接到單獨(dú)的穩(wěn)壓器110。例如，計(jì)算單元120a耦接到穩(wěn)壓器110a。計(jì)算單元120d耦接到穩(wěn)壓器 IlOd0在一個(gè)實(shí)施方案中，計(jì)算單元120可為處理器。每個(gè)計(jì)算單元120可為通用處理器、圖形處理器、專用協(xié)處理器等之一?；蛘?，每個(gè)計(jì)算單元120可為專用集成電路(ASIC)。可將功耗目標(biāo)指派給管芯102。功耗目標(biāo)為管芯102的熱設(shè)計(jì)功耗值。熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)也稱為熱設(shè)計(jì)功耗值，其表示計(jì)算機(jī)中的冷卻系統(tǒng)能夠消耗的最大功耗量。例如，膝上型處理器的冷卻系統(tǒng)可被設(shè)計(jì)為20瓦TDP。因此，確定了冷卻系統(tǒng)能夠消耗20瓦而不超過(guò)處理器內(nèi)的晶體管的最大結(jié)溫。在一個(gè)實(shí)施方案中，在管芯102的硅前模型上執(zhí)行的功耗模型可執(zhí)行功耗測(cè)量。隨后，在設(shè)計(jì)周期中，可在檢測(cè)階段和調(diào)適階段期間對(duì)實(shí)際制造的硅片執(zhí)行功耗測(cè)量。管芯102的峰值功耗值可通過(guò)在核心上執(zhí)行高功耗病毒應(yīng)用的管芯102的功能故障來(lái)界定。高功耗病毒應(yīng)用的非額定形式可用于設(shè)定管芯102的熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)。此非額定代碼及其對(duì)應(yīng)的功耗可用于設(shè)定每個(gè)計(jì)算單元120的工作電壓和頻率，以用于重新分級(jí)目的。功耗管理單元130可將用于管芯102的功耗信用的總數(shù)與管芯102的給定TDP值相關(guān)聯(lián)。功耗管理單元130可向每個(gè)計(jì)算單元120分配單獨(dú)的給定數(shù)量的功耗信用。關(guān)聯(lián)的功耗信用的總和等于用于管芯102的功耗信用的總數(shù)。功耗管理單元130可被配置來(lái)隨時(shí)間調(diào)整用于每個(gè)計(jì)算單元120的功耗信用的數(shù)量。這些調(diào)整可基于從每個(gè)計(jì)算單元120向功耗管理單元130傳遞的功耗配置文件。例如，每個(gè)計(jì)算單元120可確定每個(gè)給定的時(shí)間間隔期間的相應(yīng)功耗數(shù)?？衫枚喾N技術(shù)中的任何一種來(lái)確定給定計(jì)算單元的功耗，下文將進(jìn)一步討論這些技術(shù)。在一些實(shí)施方案中，給定的計(jì)算單元可利用置于管芯102的各部分的對(duì)應(yīng)于給定的計(jì)算單元120的模擬或數(shù)字熱傳感器。熱傳感器提供關(guān)于管芯何時(shí)由于增加的計(jì)算活動(dòng)而在特定區(qū)域中變熱的信息。然而，這些傳感器對(duì)每個(gè)熱變化作出響應(yīng)，不論變化是由給定的計(jì)算單元120中功耗的計(jì)算相關(guān)的提升還是由外部環(huán)境因素(如環(huán)境溫度的升高)而驅(qū)動(dòng)。即使當(dāng)給定計(jì)算單元內(nèi)切換電容的量在時(shí)間間隔內(nèi)未發(fā)生變化時(shí)，傳感器也可以報(bào)告由于環(huán)境溫度升高而造成的更高的熱狀況。此外，通常在功耗的計(jì)算相關(guān)的提升和溫度提高之間存在時(shí)間延遲。因此，熱傳感器可能不是功耗的準(zhǔn)確測(cè)量?jī)x器。在各種實(shí)施方案中，給定的計(jì)算單元120可利用電流傳感器。在一些實(shí)施方案中，此類(lèi)電流傳感器可測(cè)量單元內(nèi)的電路獲取的電流量，但可以具有與讀數(shù)相關(guān)的相對(duì)較大的不準(zhǔn)確性。此外，這些傳感器可報(bào)告一組多個(gè)核心或邏輯塊而不是每個(gè)個(gè)體組件的電流使用情況。因此，可能難以得知的是，組件之中的任何一個(gè)和哪一個(gè)是否已進(jìn)入功耗的計(jì)算相關(guān)的提升。在其它實(shí)施方案中，給定的計(jì)算單元可采集一定數(shù)量的預(yù)先選擇的信號(hào)樣本并從采樣的信號(hào)來(lái)確定功耗使用值。在特定時(shí)鐘周期期間選擇哪些信號(hào)來(lái)采樣可對(duì)應(yīng)于該選擇與給定的計(jì)算單元120內(nèi)切換節(jié)點(diǎn)電容的量相關(guān)的程度。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，路由到本地時(shí)鐘分布?jí)K的時(shí)鐘啟用信號(hào)可為被選擇來(lái)采樣和提供可靠且準(zhǔn)確的功耗使用值的信號(hào)?？稍诿總€(gè)給定的間歇周期期間獲取對(duì)應(yīng)于采樣的信號(hào)的采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)。要使用的間歇周期的數(shù)目的確定可取決于所需的準(zhǔn)確度和對(duì)采樣的數(shù)據(jù)的信任程度?？墒褂脩?yīng)用的真實(shí)功耗和從采樣估計(jì)的功耗的統(tǒng)計(jì)分析和測(cè)量值來(lái)產(chǎn)生電子數(shù)據(jù)表或查找表?？蛇x擇信任級(jí)別和誤碼率來(lái)進(jìn)一步發(fā)展統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)時(shí)功耗估計(jì)方法的實(shí)例包括于2008年4月11日提交的序列號(hào)為 12/101，598、標(biāo)題為 “Sampling Chip Activity for Real Time PowerEstimation”的申請(qǐng),該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用方式并入本文。當(dāng)給定的計(jì)算單元120確定對(duì)應(yīng)的功耗使用值時(shí)，該值被傳遞到功耗管理單元130。該值可通過(guò)上述方法中的任何一種或任何其它可用的方法來(lái)確定。功耗管理單元130可具有響應(yīng)于接收到功耗使用值而改變分配給每個(gè)計(jì)算單元120的功耗信用的數(shù)量的能力。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱信用的值可表示為在模擬和測(cè)試期間確定的給定單位的值。例如，如果管芯102包括三個(gè)計(jì)算單元120且每個(gè)計(jì)算單元在高工作負(fù)載期間產(chǎn)生相似的熱能量，則每個(gè)計(jì)算單元可具有分配的十個(gè)熱功耗信用。與上述實(shí)例相對(duì)，三個(gè)計(jì)算單元可在高工作負(fù)載期間產(chǎn)生不同的熱能級(jí)別。在高工作負(fù)載下，第一計(jì)算單元可產(chǎn)生第三計(jì)算單元產(chǎn)生的熱能的三倍。第二計(jì)算單元在高工作負(fù)載下可產(chǎn)生第三計(jì)算單元產(chǎn)生的熱能的兩倍。因此，功耗管理單元130可最初將15個(gè)熱功耗信用指派(或“分配”)給第一計(jì)算單元，將10個(gè)熱功耗信用指派(或“分配”)給第二計(jì)算單元，并將5個(gè)熱功耗信用指派(或“分配”)給第三計(jì)算單元?；蛘?，功耗管理單元130可將單獨(dú)的TDP值指派給每個(gè)計(jì)算單元，其中每個(gè)計(jì)算單元120在對(duì)應(yīng)的指派的TDP值下并發(fā)地操作使得管芯102的熱能達(dá)到但不超過(guò)其被給定的總體TDP值。當(dāng)給定的計(jì)算單元不具有高或中等的工作負(fù)載時(shí)，其活動(dòng)級(jí)別可降低到給定的閾值之下。相應(yīng)地，其測(cè)量的功耗使用值也下降。所導(dǎo)致的下降的功耗使用值被傳遞至功耗管理單元130。響應(yīng)于降低的功耗使用值，功耗管理單元130可重新分發(fā)管芯102的功耗信用。例如，功耗管理單元130可將確定的不活動(dòng)的計(jì)算單元的功耗信用借給被確定為高度活動(dòng)的計(jì)算單元。在一個(gè)實(shí)施方案中，功耗管理單元130可提高高度活動(dòng)的計(jì)算單元的TDP，從而促使該單元維持或甚至提高其高的活動(dòng)級(jí)別。此高度活動(dòng)的計(jì)算單元產(chǎn)生的額外的熱能可在管芯的體硅之間、在管芯的背面上的金屬之間、通過(guò)散熱片以及通過(guò)由系統(tǒng)風(fēng)扇冷卻的周?chē)h(huán)境消散。相對(duì)不活動(dòng)的計(jì)算單元有助于額外產(chǎn)生的熱能的消散，從而允許高度活動(dòng)的計(jì)算單元維持高性能。將現(xiàn)代微處理器內(nèi)的核心作為計(jì)算單元120的實(shí)例，這些核心允許有關(guān)其工作模式的靈活性?？稍诤诵奶幚砉ぷ髫?fù)載(軟件應(yīng)用的指令)時(shí)實(shí)時(shí)選擇工作頻率和工作電壓的組合。此實(shí)時(shí)調(diào)整的原因是試圖在限制功耗的同時(shí)維持高性能，對(duì)于每一代的微處理器，功耗是越來(lái)越高的。諸如現(xiàn)代的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)芯片的集成電路(IC)的功耗與表達(dá)式afCV2成比例。符號(hào)α為切換因子，或節(jié)點(diǎn)在時(shí)鐘周期期間充電或放電的可能性。符號(hào)f為芯片的工作頻率。符號(hào)C為將在時(shí)鐘周期中被充電或放電的等效電容或切換電容。符號(hào)V為芯片的工作電壓。為了降低芯片的功耗并減少晶體管內(nèi)的靜電場(chǎng)，可在工作期間降低電源電壓V。然而，對(duì)電源電壓的降低有限制。該降低減少了可流經(jīng)晶體管的電流的量，且因此增大了通過(guò)晶體管的傳播延遲。如果降低閾值電壓以便更早地打開(kāi)晶體管并用于維持性能，則晶體管泄漏電流增加。晶體管泄漏電流增加使功耗和邏輯故障的可能性都增加了。 除了實(shí)時(shí)調(diào)整工作電壓以嘗試降低功耗之外，也考慮功耗表達(dá)式中的其它因素。例如，每一代核心上裝置和金屬線的幾何尺寸都在減小。超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)增加了具有多個(gè)管線、更大的高速緩存以及更復(fù)雜的邏輯的管芯上集成電路的密度。因此，可每時(shí)鐘周期切換的節(jié)點(diǎn)的數(shù)量顯著增加了。工作頻率也已隨著每一代而提高?？赏ㄟ^(guò)在非使用時(shí)段期間對(duì)芯片中的某些塊或單元禁用時(shí)鐘信號(hào)來(lái)降低針對(duì)這些區(qū)域的切換因子α。因此，雖然可調(diào)整工作電壓和切換因子以使其隨著每一代IC下降，但I(xiàn)C功耗表達(dá)式中的其它項(xiàng)增大了并造成功耗的總體增加。對(duì)于此功耗增加，一些解決方案包括微體系結(jié)構(gòu)和電路級(jí)技術(shù)。用于平衡功耗和性能的微體系結(jié)構(gòu)和電路級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)借助于實(shí)時(shí)估計(jì)功耗的嘗試。前文描述了用于實(shí)時(shí)估計(jì)功耗的某些方法。運(yùn)行應(yīng)用時(shí)，如果計(jì)算單元120內(nèi)的核心的實(shí)時(shí)功耗不但已知(或已被估計(jì))而且已傳遞到功耗管理單元130，則在一個(gè)實(shí)施方案中，功耗管理單元130可從幾個(gè)給定的離散的P狀態(tài)中選擇一個(gè)離散的功耗性能狀態(tài)(P狀態(tài))。選定的P狀態(tài)可介于最聞性能狀態(tài)和最低功耗狀態(tài)之間。最聞性能狀態(tài)包括最聞工作頻率，而最低功耗狀態(tài)包括最低工作頻率。中間的離散的功耗性能狀態(tài)(P狀態(tài))包括工作頻率和工作電壓的組合的給定標(biāo)度值。下文提供了在P狀態(tài)之間過(guò)渡的說(shuō)明。應(yīng)注意，計(jì)算單元120中的一個(gè)或多個(gè)可能不測(cè)量活動(dòng)級(jí)別或功耗估計(jì)。因此,這些計(jì)算單元不向功耗管理單元130報(bào)告對(duì)應(yīng)的值。然而，如果兩個(gè)或更多個(gè)計(jì)算單元測(cè)量并向計(jì)算單元報(bào)告這些值，則功耗管理單元被配置來(lái)在管芯102的計(jì)算單元之間轉(zhuǎn)移功耗?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，示出了半導(dǎo)體芯片的功耗性能狀態(tài)過(guò)渡200的一個(gè)實(shí)施方案。在示意圖中示出了兩個(gè)曲線，其表示功率與電壓和頻率與電壓之間的非線性(三次或二次方)關(guān)系。在示意圖中示出了標(biāo)示為PO至P4的五個(gè)離散的功耗性能狀態(tài)(P狀態(tài))。為簡(jiǎn)化示意圖，示出了少量的離散P狀態(tài)。盡管只示出了五個(gè)離散的P狀態(tài)，應(yīng)知曉可支持另一些數(shù)目的離散P狀態(tài)。在示出的示意圖中，P狀態(tài)P4可對(duì)應(yīng)于所有支持的離散狀態(tài)中具有最低性能的離散狀態(tài)，并包括最低的工作頻率。此外，P狀態(tài)P4可對(duì)應(yīng)于所有支持的離散狀態(tài)中具有最低功耗的離散狀態(tài)，并包括最低的工作功耗。另一方面，P狀態(tài)Ptl可對(duì)應(yīng)于所有支持的離散狀態(tài)中具有最高性能的離散狀態(tài)，并包括最高的工作頻率。此外，P狀態(tài)Ptl可對(duì)應(yīng)于所有支持的離散狀態(tài)中具有最高功耗的離散狀態(tài)，并包括最高的工作電壓。通常，由P狀態(tài)Ptl和P4表示的端點(diǎn)離散狀態(tài)界定可估計(jì)的性能的區(qū)域。因此，配置處理器來(lái)支持沿非線性的頻率與電壓曲線的多個(gè)P狀態(tài)或工作點(diǎn)可提供穩(wěn)定、最優(yōu)的半導(dǎo)體芯片(如處理器)的功耗利用和性能交付。P狀態(tài)的管理可遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如高級(jí)配置和電源接口(ACPI)，其最初由IntelCorp. , Microsoft Corp.,和 Toshiba Corp.,開(kāi)發(fā)，但現(xiàn)在開(kāi)發(fā)也包括 Hewlett-PackardCorp.和Phoenix Corp.。該標(biāo)準(zhǔn)最近一次于2010年4月5日發(fā)布為Revision4. Oa(修訂版 4. Oa)。如圖所示，可為芯片選擇功耗目標(biāo)i，其中功耗目標(biāo)i表示芯片的TDP的初始值。如前文所述，熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)可表示在不超過(guò)芯片內(nèi)的晶體管的最大結(jié)溫的情況下冷卻系統(tǒng)可以消耗的功耗的量。圖2中的值功耗目S1可表示當(dāng)前指派的TDP值。如圖2所示，功耗目S1對(duì)應(yīng)于功率與電壓非線性曲線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)A。數(shù)據(jù)點(diǎn)A對(duì)應(yīng)于工作電壓V2。將數(shù)據(jù)點(diǎn)A相對(duì)于工作電壓V2投影到非線性頻率與電壓曲線上提供數(shù)據(jù)點(diǎn)A’。數(shù)據(jù)點(diǎn)A’對(duì)應(yīng)于工作頻率F2。由工作電壓V2和工作頻率F2的組合表示的工作點(diǎn)可提供芯片的最優(yōu)的功耗利用和性能交付。如上文所述且如圖所示，數(shù)據(jù)點(diǎn)A’識(shí)別功耗目標(biāo)i的工作點(diǎn)。然而，功率與頻率曲線上的離散P狀態(tài)不表示該工作點(diǎn)。數(shù)據(jù)點(diǎn)A’位于P狀態(tài)P1和P2之間。為了降低功耗，可選擇P狀態(tài)P2作為對(duì)應(yīng)芯片的初始工作點(diǎn)。工作電壓V1和工作頻率F1的對(duì)應(yīng)組合可為得到的所選的工作點(diǎn)。諸如處理器的芯片可繼續(xù)利用初始指派的P狀態(tài)來(lái)處理工作負(fù)載直至下列情況之一發(fā)生(i)工作負(fù)載顯著變化，從而使報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別明顯變化；(i i)功耗跟蹤值達(dá)到給定的閾值初始TDP值發(fā)生變化，從而改變了如圖所示的功耗目標(biāo)值。例如，如果處理器在執(zhí)行促使隨時(shí)間推移一致的活動(dòng)級(jí)別的工作負(fù)載的指令，則工作負(fù)載的累積作用可導(dǎo)致處理器內(nèi)的功耗檢測(cè)系統(tǒng)達(dá)到給定的高閾值。該閾值可指示處理器在產(chǎn)生顯著的熱量并且應(yīng)降低功耗。在一個(gè)實(shí)施方案中，可位于處理器內(nèi)的功耗管理器可檢測(cè)此狀況并相應(yīng)地選擇對(duì)應(yīng)于低功耗性能工作點(diǎn)的不同的P狀態(tài)。P狀態(tài)的“縮減”包括將當(dāng)前選擇的P狀態(tài)降低一個(gè)P狀態(tài)至更低的功耗P狀態(tài)。相比之下，P狀態(tài)的“提升”包括將當(dāng)前選擇的P狀態(tài)提高一個(gè)P狀態(tài)至更高的性能P狀態(tài)?？s減P狀態(tài)P2包括將當(dāng)前選擇的P狀態(tài)P2過(guò)渡到更低的功耗性能狀態(tài)P3。圖2示出了提升和縮減給定的P狀態(tài)(如以P狀態(tài)P2為例)的簡(jiǎn)單圖示。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)提升操作和每個(gè)縮減操作可促使將當(dāng)前選擇的P狀態(tài)過(guò)渡兩個(gè)或更多個(gè)P狀態(tài)(如果邏輯支持此增加的復(fù)雜性的話)。P狀態(tài)過(guò)渡可由處理器內(nèi)的邏輯控制，且因此是獨(dú)立的系統(tǒng)。然而，諸如功耗管理單元130的外部單元可基于來(lái)自管芯102上的每個(gè)計(jì)算單元120的功耗反饋來(lái)改變處理器的TDP值，從而改變圖中的功耗目標(biāo)值。繼續(xù)P狀態(tài)的過(guò)渡，在接收到來(lái)自計(jì)算單元120的功耗估計(jì)之后，功耗管理單元130可將諸如新的TDP值的參數(shù)傳遞到計(jì)算單元120。新的TDP值可對(duì)應(yīng)于新的分配的功耗信用的數(shù)量?？上蛳鄬?duì)不活動(dòng)的計(jì)算單元分配少于其被分配的信用的當(dāng)前值的功耗信用?；旧?，相對(duì)不活動(dòng)的計(jì)算單元捐助信用。相反，高度活動(dòng)的計(jì)算單元可被分配多于其被分配的信用的當(dāng)前值的功耗信用?；旧?，高度活動(dòng)的計(jì)算單元接收捐助的功耗信用。在從功耗管理單元130接收到新的TDP值之后，每個(gè)計(jì)算單元120可相應(yīng)地選擇新的對(duì)應(yīng)P狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施方案中，選擇可包括選擇給定數(shù)量的支持的離散P狀態(tài)中的任何一個(gè)。在另一實(shí)施方案中，選擇可包括確定是提升、縮減還是維持當(dāng)前選擇的P狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施方案中，給定的計(jì)算單元可在每個(gè)給定的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)捕獲測(cè)量的活動(dòng)級(jí)別。測(cè)量的活動(dòng)級(jí)別可對(duì)應(yīng)于與被選擇來(lái)在時(shí)間間隔期間采樣的給定信號(hào)相關(guān)的值。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，路由到本地時(shí)鐘分配塊的時(shí)鐘啟用信號(hào)可為被選擇來(lái)采樣的信號(hào)。對(duì)在特定時(shí)鐘周期期間采樣哪些信號(hào)的選擇可對(duì)應(yīng)于該選擇與切換節(jié)點(diǎn)電容的量相關(guān)的程度。在給定的時(shí)間間隔期間可獲取多個(gè)采樣。在計(jì)算活動(dòng)級(jí)別前對(duì)要使用的間歇時(shí)鐘周期的數(shù)目的確定可取決于采樣數(shù)據(jù)所需的準(zhǔn)確度和信任度?？墒褂脩?yīng)用的真實(shí)功耗和從采樣估計(jì)的功耗的統(tǒng)計(jì)分析和測(cè)量值來(lái)產(chǎn)生電子數(shù)據(jù)表或查找表?？蛇x擇信任級(jí)別和誤碼率來(lái)進(jìn)一步發(fā)展統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)時(shí)功耗估計(jì)方法的一個(gè)實(shí)例包括于2008年4月11日提交的序列號(hào)為 12/101，598、標(biāo)題為 “Sampling Chip Activity for Real Time PowerEstimation” 的申請(qǐng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，在給定的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)，給定的計(jì)算單元可計(jì)算測(cè)量的活動(dòng)級(jí)別和功耗目標(biāo)之間的簽名運(yùn)行累積差異。另外，功耗目標(biāo)可為熱設(shè)計(jì)功耗值(TDP)?？稍诿總€(gè)給定的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)將累積差異計(jì)算為AccTdpDeIta=AccTdpDeIta+ (TDP -RcvdActLeve 1+de-rated BrrwValue)。在這里，變量AccTdpDelta為簽名的運(yùn)行累積差異。變量TDP為指派的熱設(shè)計(jì)功耗，或等量的功耗信用。變量RcvdActLevel為在計(jì)算單元的功能塊中從采樣的信號(hào)確定的活動(dòng)級(jí)別。變量de-rated BrrwValue為如功耗管理單元所確定的允許計(jì)算單元借調(diào)的功耗信用的數(shù)量的非額定值。此功耗信用的數(shù)量的降低額定值是基于至少借調(diào)功耗信用的計(jì)算單元的活動(dòng)級(jí)別。隨后更詳細(xì)地描述該過(guò)程?；蛘撸墓芾韱卧砂l(fā)送新的TDP值至計(jì)算單元，而不是上面討論的值de-rated BrrwValue。新的TDP值可結(jié)合計(jì)算單元的初始TDP值和允許計(jì)算單元借調(diào)的功耗信用的數(shù)量的非額定值。因此，功耗管理單元可發(fā)送值TDPli且可在每個(gè)給定的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)將累積差異計(jì)算為AccTdpDelta=AccTdpDelta+(TDP新-RcvdActLevel)。如果由變量RcvdActLevel表示的測(cè)量的活動(dòng)級(jí)別高于TDP (或TDP新)，則累積的值A(chǔ)ccTdpDelta向負(fù)值漂移。如果測(cè)量的活動(dòng)級(jí)別低于TDP，則累積的值A(chǔ)ccTdpDelta向正值漂移。當(dāng)累積的值達(dá)到正的給定閾值時(shí)，計(jì)算單元可決定縮減當(dāng)前的P狀態(tài)。當(dāng)累積的值達(dá)到負(fù)的給定閾值時(shí)，計(jì)算單元可決定提升當(dāng)前的P狀態(tài)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出了半導(dǎo)體芯片的功耗性能狀態(tài)過(guò)渡300的另一實(shí)施方案。與圖2所示的示意圖類(lèi)似，兩條非線性的曲線表明了對(duì)于芯片的功率與電壓和頻率與電壓之間的關(guān)系。圖中示出了相同的五個(gè)離散功耗性能狀態(tài)(P狀態(tài))，其標(biāo)示為PO至P4。繼續(xù)上述關(guān)于圖2的實(shí)例，功耗管理單元130可基于來(lái)自管芯102上的每個(gè)計(jì)算單元120的功耗估計(jì)確定一個(gè)或多個(gè)計(jì)算單元的TDP值。例如,對(duì)于給定的計(jì)算單元,可將當(dāng)前的TDP值增加到更高的TDP值，其中該給定的單元將接收到從不同的不活動(dòng)的計(jì)算單元捐助的功耗信用。TDP的增加被示為新的功耗目標(biāo)2，其具有比當(dāng)前的功耗目標(biāo)i更高的值。如圖3所示，功耗目標(biāo)2對(duì)應(yīng)于功率與電壓非線性曲線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)B。數(shù)據(jù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)于工作電壓v4。對(duì)于工作電壓V4將數(shù)據(jù)點(diǎn)B投影到非線性頻率與電壓曲線上提供數(shù)據(jù)點(diǎn)B’。數(shù)據(jù)點(diǎn)B’對(duì)應(yīng)于工作頻率F4。由工作電壓V4和工作頻率F4的組合表示的工作點(diǎn)可提供對(duì)于芯片的最佳功耗利用和性能交付。由工作電壓V4和工作頻率F4的組合表示的工作點(diǎn)可能不被功率與頻率曲線上的離散P狀態(tài)支持。數(shù)據(jù)點(diǎn)B’位于P狀態(tài)Pc^PP1之間。為了降低功耗，可選擇P狀態(tài)Pdt為對(duì)應(yīng)的芯片的新的工作點(diǎn)。工作電壓`V3和工作頻率F3的對(duì)應(yīng)組合可為得到的所選工作點(diǎn)。應(yīng)注意，可以使用某些條件來(lái)確定計(jì)算單元的活動(dòng)級(jí)別之外的功耗目標(biāo)2的值。例如，穩(wěn)壓器能夠提供峰值電流，其大于熱設(shè)計(jì)電流(TDC)。然而，TDC為對(duì)于給定的正常到高工作狀態(tài)提供的電流的量。用于TDC值的設(shè)計(jì)約束也可以最小化平臺(tái)成本。當(dāng)在沒(méi)有事先檢查的情況下捐助功耗信用給給定的計(jì)算單元并將功耗目標(biāo)i提高到功耗目標(biāo)2時(shí)，TDC的值可能不足以支持給定的計(jì)算單元的增加的活動(dòng)。盡管芯片上的性能可通過(guò)允許計(jì)算單元之間的功耗轉(zhuǎn)移來(lái)提高，但更改穩(wěn)壓器以支持更高的TDC的成本也是可觀的。因此，在將新的TDP值(直接或經(jīng)由一定數(shù)量的功耗信用)分配給計(jì)算單元120之前，功耗管理單元130可執(zhí)行檢查。這些檢查可確定沒(méi)有計(jì)算單元將取得比相應(yīng)的穩(wěn)壓器的對(duì)應(yīng)TDC表示的量更多的電流。針對(duì)可能被提高的TDP值所影響的設(shè)計(jì)約束的其它檢查也是可能的且被構(gòu)想。應(yīng)注意，對(duì)于捐助功耗信用的計(jì)算單元也存在如上述的類(lèi)似討論。在這種情況下，可表示為功耗目標(biāo)3 (未示出)的由功耗管理單元指派的新的TDP值具有比功耗目標(biāo)i低的值。用來(lái)找到所得工作點(diǎn)的步驟將按照上述的步驟。在功耗管理單元130再次在給定的時(shí)間間隔接收到來(lái)自計(jì)算單元120的新的功耗估計(jì)并確定新的TDP值之后，可重復(fù)上述的過(guò)程。當(dāng)確定新的TDP值和/或?qū)?yīng)的功耗信用時(shí)，功耗管理單元可將指派給接收計(jì)算單元的最終值基于每個(gè)計(jì)算單元的活動(dòng)級(jí)別?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出了功耗借調(diào)降低額定值表400的一個(gè)實(shí)施方案。計(jì)算單元可向功耗管理單元報(bào)告活動(dòng)級(jí)別。或者，計(jì)算單元可報(bào)告測(cè)量的功耗估計(jì)(以瓦或內(nèi)部測(cè)量單位為單位)、溫度測(cè)量值、電流獲取測(cè)量值等。每種選擇包括設(shè)計(jì)者可在管芯102的設(shè)計(jì)期間構(gòu)想的對(duì)成本和報(bào)告準(zhǔn)確度的權(quán)衡。對(duì)于本討論，活動(dòng)級(jí)別用來(lái)描述選擇功耗借調(diào)值，盡管其它測(cè)量值也是可能的且被構(gòu)想。在表400的一列中，存儲(chǔ)了活動(dòng)級(jí)別的范圍。來(lái)自給定的計(jì)算單元的報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別可用來(lái)給該表編索引和選擇表內(nèi)的行。在所示實(shí)施方案中，將接收到的活動(dòng)級(jí)別與三個(gè)閾值相比較。盡管表400中示出了三個(gè)閾值，但選擇或多或少的閾值也是可能的且被構(gòu)想。表400中的第二列存儲(chǔ)給定的功耗借調(diào)值的值。功耗借調(diào)值基于報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別和閾值的比較。給定的功耗借調(diào)值可表示為功耗信用，即與TDP值相關(guān)的瓦數(shù)或以其它方式。功耗借調(diào)值可基于TDP值和被確定為相對(duì)不活動(dòng)的捐助計(jì)算單元的活動(dòng)級(jí)別。在一個(gè)實(shí)施方案中，計(jì)算單元可基于該計(jì)算單元否則可被授權(quán)來(lái)使用或可能使用而當(dāng)前未使用的電量來(lái)使給定的功耗借調(diào)值可用于捐助?？扇缟厦嫠懻摰哪菢訄?bào)告或估計(jì)給定的計(jì)算單元的功耗?；蛘?，可使用類(lèi)似于表400的表來(lái)基于與兩個(gè)或更多個(gè)閾值相比較的接收單元的活動(dòng)級(jí)別的比較確定從計(jì)算單元捐助的非額定功耗值。此外，功耗管理單元130可具有帶有針對(duì)管芯102上的每個(gè)計(jì)算單元的對(duì)應(yīng)列的一個(gè)大表。此大表可被配置來(lái)跟蹤每個(gè)計(jì)算單元的報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別、將報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別與對(duì)應(yīng)的閾值進(jìn)行比較、確定哪些計(jì)算單元能夠捐助功耗信用、確定每個(gè)有資格的捐助計(jì)算單元能夠捐助的功耗信用的量、確定哪些計(jì)算單元能夠接收功耗信用以及確定每個(gè)有資格的接收計(jì)算單元能夠接收的功耗信用的量。可通過(guò)設(shè)計(jì)權(quán)衡(如至少被分配用于確定的總時(shí)間和管芯上用于存儲(chǔ)該信息的和用于組合邏輯的區(qū)域)來(lái)確定表的復(fù)雜度和細(xì)節(jié)粒度。應(yīng)注意，每個(gè)有資格的接收計(jì)算單元能夠接收的功耗信用的量可取決于發(fā)熱限制和電氣限制。例如，如前文所述的額定的熱設(shè)計(jì)功耗值(TDP)可設(shè)定發(fā)熱限制。如前文所述的對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓器的額定熱設(shè)計(jì)電流(TDC)可設(shè)定電氣限制。再次，在將新的TDP值(直接或經(jīng)由一定數(shù)量的功耗信用)分配至計(jì)算單元120之前，功耗管理單元130可執(zhí)行檢查。這些檢查可確定接收功耗信用的計(jì)算單元將不獲取比相應(yīng)的穩(wěn)壓器的對(duì)應(yīng)TDC表示的量更多的電流。針對(duì)可能被提高的TDP值所影響的設(shè)計(jì)約束的其它檢查也是可能的且被構(gòu)想。這些檢查可設(shè)定存儲(chǔ)在表400中的值?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，示出了對(duì)應(yīng)于功耗管理系統(tǒng)的測(cè)量的電氣特征500的一個(gè)實(shí)施方案。應(yīng)注意，所示的值不意圖精確。相反，提供圖5中的圖表是為了討論目的，以便(大體上)示出所示的各個(gè)值之間的相對(duì)關(guān)系。在所示的實(shí)例中，描繪了隨著時(shí)間推移工作電壓210和測(cè)量的活動(dòng)級(jí)別220的變化。此外，示出了隨著時(shí)間推移的功耗230。如圖5所示，在活動(dòng)級(jí)別經(jīng)歷顯著變化時(shí)和在活動(dòng)級(jí)別恒定時(shí)都可能存在P狀態(tài)過(guò)渡。在圖中，P狀態(tài)過(guò)渡與工作電壓210的變化相關(guān)。圖中標(biāo)出了一些P狀態(tài)值。例如，在具有恒定的活動(dòng)級(jí)別220的情況下，P狀態(tài)Pl過(guò)渡到P狀態(tài)P2，其具有更低的工作電壓，如圖所示。可例如通過(guò)P狀態(tài)過(guò)渡來(lái)調(diào)整功耗230，以便跟蹤第一功耗目標(biāo)(PTl )。在一個(gè)實(shí)施方案中，芯片可利用P狀態(tài)抖動(dòng)來(lái)維持對(duì)應(yīng)于功耗目標(biāo)的虛擬工作點(diǎn)。抖動(dòng)是一種方法，通過(guò)該方法，芯片可在較高和較低的離散P狀態(tài)之間交替，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于該較高和較低的離散P狀態(tài)之間的中間值的平均值。用于執(zhí)行抖動(dòng)的方法和機(jī)構(gòu)在序列號(hào)待定(TBD)的申請(qǐng)中被進(jìn)一步描述，該申請(qǐng)的全文通過(guò)引用方式并入本文。在圖5中，示出了隨著時(shí)間推移芯片獲取的電流240。對(duì)于同一功耗值，電流240隨著工作電壓的下降而增加(I =Ρ/ν)。此同一功耗值可為隨時(shí)間推移通過(guò)在P狀態(tài)之間切換而獲得的平均值。P狀態(tài)抖動(dòng)可用來(lái)維持芯片上的平均功耗和功耗目標(biāo)(如PTl值)之間的接近于一的比率。在一個(gè)實(shí)施方案中，可選擇針對(duì)PTl值的熱設(shè)計(jì)功耗值(TDP)。通過(guò)維持這樣的接近于一的比率，芯片可尋求在仍然消耗期望的電量(如由對(duì)應(yīng)的冷卻系統(tǒng)消耗的電量)的同時(shí)使性能最大化。然而，即使P狀態(tài)抖動(dòng)不發(fā)生(例如，在穩(wěn)定狀態(tài)提升期間)，工作負(fù)載變化也可能導(dǎo)致過(guò)量的電流被獲取，如下文所述。從第一管芯上的組件到第二管芯上的組件的功耗轉(zhuǎn)移可轉(zhuǎn)移一定數(shù)量的可用功耗信用，以便提供最大(或提高)的總體芯片性能。在一些實(shí)施方案中，第一管芯上的組件可利用第一電壓層且因此利用第一穩(wěn)壓器。第二管芯上的組件可利用單獨(dú)的第二電壓層且因此利用單獨(dú)的第二穩(wěn)壓器。再次參照?qǐng)D3，最大數(shù)量的功耗信用可對(duì)應(yīng)于最大的新功耗目標(biāo)值。相應(yīng)地，如圖3所示，接收第二組件的工作點(diǎn)可增加，其中相比于點(diǎn)A’點(diǎn)B’是更高性能的工作點(diǎn)。新的更高工作點(diǎn)的平均工作電壓是轉(zhuǎn)移的功耗和接收第二組件的工作負(fù)載的函數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)移到給定的接收組件的功耗信用的量可通過(guò)用該接收組件的當(dāng)前活動(dòng)級(jí)別為降低額定值表400編索引來(lái)找到。至少接收組件的發(fā)熱限制和電氣限制可用來(lái)產(chǎn)生非額定表?xiàng)l目值。例如，給定接收組件可在P狀態(tài)P4工作，如圖3所示。對(duì)應(yīng)P狀態(tài)P4，工作電壓較低。P狀態(tài)P4可能由于高活動(dòng)級(jí)別已被選擇為用于接收組件。相應(yīng)地，接收組件獲取的電流的量較高(I = P/V)且這個(gè)量可接近于對(duì)應(yīng)的TDC限制。因此，當(dāng)接收組件的高活動(dòng)級(jí)別用來(lái)為降低額定值表400編索引時(shí)，最大功耗借調(diào)值可為非額定的(除以4、除以2、設(shè)為O)。當(dāng)接收組件接收到功耗信用的非額定值時(shí)，功耗可增加，工作電壓可增加，且獲取的電流的量可增加。然而，這些增加受接收到的功耗信用的數(shù)量的降低額定值的限制。因此，接收組件可不超過(guò)對(duì)應(yīng)的TDC限制，因?yàn)槲崔D(zhuǎn)移最大數(shù)量的功耗信用。功耗信用的數(shù)量的降低額定值可用來(lái)防止可能地超過(guò)對(duì)應(yīng)的TDC限制。
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再次參照?qǐng)D5，當(dāng)如上所述第二組件在功耗轉(zhuǎn)移后在更高的工作點(diǎn)工作時(shí)，第二組件的工作負(fù)載可在一段時(shí)間維持其當(dāng)前的活動(dòng)級(jí)別。例如，如圖5所示，第二組件可正在由PTl標(biāo)示的工作點(diǎn)工作。工作點(diǎn)PTl可為先前的功耗轉(zhuǎn)移(未示出)之后的新的更高的工作點(diǎn)。第二組件可在此時(shí)間段期間在離散的支持的P狀態(tài)之間抖動(dòng)，如圖5所示。工作電壓被示出為抖動(dòng)發(fā)生時(shí)過(guò)渡。標(biāo)記了在抖動(dòng)期間達(dá)到的一些P狀態(tài)值，如P1、P2、P0和P3。在第二組件工作期間，執(zhí)行軟件應(yīng)用的指令可改變第二組件將執(zhí)行的操作的類(lèi)型、可改變第二組件將執(zhí)行的特定類(lèi)型的操作的數(shù)量、可改變第二組件將執(zhí)行的操作的總數(shù)或可執(zhí)行這些變化的組合。因此，第二組件的工作負(fù)載可隨時(shí)間推移而改變，與功耗信用的轉(zhuǎn)移無(wú)關(guān)，但基于執(zhí)行的軟件應(yīng)用。如圖5所示，活動(dòng)級(jí)別開(kāi)始于第一級(jí)別并在第一段時(shí)間內(nèi)維持該第一級(jí)別。之后，活動(dòng)級(jí)別下降到新的級(jí)別并在第二時(shí)間段內(nèi)維持該新的更低的級(jí)別。接下來(lái)，活動(dòng)級(jí)別上升到新的提高的級(jí)別。增加的工作負(fù)載而不是降低的工作負(fù)載可引起設(shè)計(jì)問(wèn)題，如接下來(lái)進(jìn)一步所述。繼續(xù)由于執(zhí)行的軟件應(yīng)用內(nèi)的變化而導(dǎo)致的第二組件的增加的工作負(fù)載的描述，芯片獲取的電流240可增加。芯片獲取的電流240的增加可能是由于與更高的工作負(fù)載相關(guān)的更高的活動(dòng)級(jí)別和更多的切換電容。更高的被第二組件獲取的電流240可能違背對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓器的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)限制。通常，芯片獲取的電流240的量不達(dá)到TDC限制。然而，現(xiàn)在第二組件在與工作負(fù)載增加之前的較舊且較小的工作負(fù)載相關(guān)的P狀態(tài)工作。芯片可進(jìn)一步嘗試維持相同的平均功耗性能級(jí)別。隨著工作負(fù)載增加，芯片獲取的電流240的量增加且功耗增加。因此，芯片縮減P狀態(tài)以降低工作頻率和工作電壓。如圖5所示，工作電壓由于P狀態(tài)隨著活動(dòng)級(jí)別上升而縮減而下降。如上文所述，芯片獲取的電流240可能超過(guò)給定的限制。由于從另一管芯上的芯片或組件接收到捐助的功耗信用，芯片可在更高的性能P狀態(tài)操作。當(dāng)芯片在更高的性能P狀態(tài)操作時(shí)，功耗和被獲取的電流的量增加。降低額定值表400可用來(lái)限制轉(zhuǎn)移的功耗信用的數(shù)量。因此，可安全地控制功耗和被獲取的電流的量所增加的量。隨后，由于應(yīng)用的新的需求，活動(dòng)級(jí)別可顯著增加。在維持相對(duì)穩(wěn)定的功耗的同時(shí)工作電壓的后續(xù)下降可使芯片獲取的電流240超過(guò)限制。芯片獲取的電流240超過(guò)限制，如圖5所示。在一個(gè)實(shí)施方案中，電流限制可為對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓器的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)。工作電壓可在P狀態(tài)的縮減期間下降，如圖2、圖3和圖5所示。如圖5所示，盡管轉(zhuǎn)移功耗信用可產(chǎn)生芯片的總體性能提升，但可執(zhí)行對(duì)特定狀況的監(jiān)視以避免超過(guò)設(shè)計(jì)約束。例如，在給定的組件接收到功耗信用之后，在隨后的時(shí)間，工作負(fù)載可能由于軟件應(yīng)用所導(dǎo)致的變化而發(fā)生變化。增加的工作負(fù)載可導(dǎo)致給定的組件的功耗表達(dá)式中的兩項(xiàng)(a、C)增大。眾所周知，集成電路的功耗與afCV2成比例，其中a表示切換因子，f表示頻率，C表示電容，而V表示電壓。一般來(lái)說(shuō)，更高的工作負(fù)載使切換因子a和電容C增大。相應(yīng)地，響應(yīng)于增加的功耗，給定的組件可開(kāi)始P狀態(tài)縮減。通常，若功耗增加到給定的閾值之上，可縮減P狀態(tài)，以便維持相對(duì)穩(wěn)定的功耗值。P狀態(tài)縮減又可與工作頻率f和工作電壓V的下降相關(guān)。繼續(xù)接收功耗信用的給定組件的上述實(shí)例，P狀態(tài)縮減可使給定的組件的上述功耗表達(dá)式中的兩項(xiàng)(f、V)下降?，F(xiàn)在，給定組件獲取的電流240由于以下兩個(gè)原因而增加
(i)切換因子a和等價(jià)電容C的增大；以及(ii)工作電壓的下降(I = P/V)。芯片獲取的電流240的量的增加可能超過(guò)TDC限制。圖5示出了此情形。因此，為了避免違背TDC限制，可監(jiān)視并檢測(cè)此情況。當(dāng)檢測(cè)到此情況時(shí)，可能發(fā)生功耗轉(zhuǎn)移的后續(xù)調(diào)制。在一個(gè)實(shí)例中，響應(yīng)于檢測(cè)到違背了 TDC限制，可將一部分捐助的功耗信用從第二組件返回到捐助的第一組件。再次參照?qǐng)D3，在一個(gè)實(shí)施方案中，將一部分捐助的功耗信用返回可導(dǎo)致第三功耗目標(biāo)，即功耗目標(biāo)3 (未示出)，其位于圖中的功耗目S1和功耗目標(biāo)2之間。在確定從第一組件向第二組件捐助的功耗信用的數(shù)量期間，可使用允許的最大數(shù)量的可用功耗信用。然而，隨后的監(jiān)視可能顯示部分或所有捐出的功耗信用的后續(xù)返回可在接收第二組件上的更高的功耗工作負(fù)載使被獲取的電流240的平均值超過(guò)諸如對(duì)應(yīng)的TDC限制的限制時(shí)發(fā)生?？赏ㄟ^(guò)新的且更低的第二功耗目標(biāo)(PT2)示出捐助的功耗信用的部分或全部的后續(xù)返回。如圖5所示，芯片獲取的電流240的量在返回部分或全部捐助的功耗信用后不超過(guò)TDC限制?，F(xiàn)在參照?qǐng)D6，示出了功耗管理單元130的一個(gè)實(shí)施方案。輸入/輸出(I/O)接口 550可與管芯102上的每個(gè)計(jì)算單元120通信。當(dāng)報(bào)告了新的活動(dòng)級(jí)別時(shí)，可更新功耗轉(zhuǎn)移表500內(nèi)的條目510。表500可包括針對(duì)管芯102上的每個(gè)計(jì)算單元120的單獨(dú)的條目510。每個(gè)條目510可包括幾個(gè)字段，如圖5所示。計(jì)算單元標(biāo)識(shí)符(ID)字段520可標(biāo)識(shí)管芯102上的哪個(gè)計(jì)算單元120對(duì)應(yīng)于特定條目510。初始TDP值字段522可存儲(chǔ)對(duì)于相應(yīng)的計(jì)算單元額定的對(duì)應(yīng)的TDP值。當(dāng)前TDP值字段524可存儲(chǔ)相應(yīng)的計(jì)算單元的當(dāng)前TDP值。由于管芯上的功耗轉(zhuǎn)移，存儲(chǔ)在字段524中的當(dāng)前TDP值可不同于存儲(chǔ)在字段522中的初始TDP值?；蛘?，表500可存儲(chǔ)表示字段522和524中的功耗信用的對(duì)應(yīng)的值。表500中的字段526和528可存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的計(jì)算單元是接收功耗信用還是捐助功耗信用的指示。此外，這些字段可存儲(chǔ)被接收或捐助的對(duì)應(yīng)的功耗信用的數(shù)量。表500中的字段530和532可分別存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于低和高使用率的一個(gè)或多個(gè)閾值。可將這些閾值與可存儲(chǔ)在表500的字段534中的報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別值比較。在每個(gè)給定的時(shí)間間隔，可將活動(dòng)級(jí)別報(bào)告給功耗管理單兀130。表500中的字段536可存儲(chǔ)針對(duì)接收和捐助功耗信用的優(yōu)先級(jí)值。例如，第一計(jì)算單元被檢測(cè)到能夠捐助3個(gè)功耗信用。第二和第三計(jì)算單元各可以接收2個(gè)功耗信用。優(yōu)先級(jí)方案可用來(lái)確定是第二計(jì)算單元還是第三計(jì)算單元僅接收一個(gè)熱信用。類(lèi)似的優(yōu)先級(jí)方案可用來(lái)確定多個(gè)計(jì)算單元中的每個(gè)可如何捐助功耗信用。表500中的字段538可存儲(chǔ)針對(duì)每個(gè)管芯上的穩(wěn)壓器的TDC限制?？蓪⒋鎯?chǔ)的TDC值與從每個(gè)穩(wěn)壓器獲取的電流的估計(jì)值比較。在一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)穩(wěn)壓器內(nèi)的管芯上的電流傳感器可向功耗管理單兀130提供獲取的電流的估計(jì)值。在另一實(shí)施方案中，每個(gè)管芯上的計(jì)算單元可提供獲取的電流的估計(jì)值。當(dāng)任何測(cè)量的估計(jì)值超過(guò)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)的TDC限制時(shí)，功耗管理單元130可調(diào)整功耗信用向管芯上的計(jì)算單元的分配。功耗信用的重新分配可減少違背限制的計(jì)算單元的電流消耗。例如，計(jì)算單元可能已接收捐助的功耗信用。后來(lái)，可能更高的功耗工作負(fù)載在計(jì)算單元上運(yùn)行，導(dǎo)致平均被獲取的電流超過(guò)對(duì)應(yīng)的TDC限制。當(dāng)功耗管理單元130檢測(cè)到該超出的狀況時(shí)，可將部分或全部被捐助的功耗信用返回給捐助計(jì)算單元。盡管以該特定的順序示出了字段520 - 538，但其它組合也是可能的，并且其它或額外的字段也可被利用。存儲(chǔ)字段520 - 538的信息的位可以是連續(xù)的，也可以不是連續(xù)的。電路540可包括用來(lái)執(zhí)行比較操作(如比較報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別與對(duì)應(yīng)的閾值)的邏輯。另夕卜，電路540可確定用于捐助的熱信用量并確定如何分配可用的功耗信用。此外，電路540可監(jiān)視每個(gè)計(jì)算單元的狀態(tài)并確定何時(shí)捐助計(jì)算單元應(yīng)當(dāng)具有返回的功耗信用以及選擇哪個(gè)或哪些接收計(jì)算單元來(lái)返回功耗信用。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，示出了用于管芯上的有效功耗轉(zhuǎn)移的方法600的一個(gè)實(shí)施方案。為了討論目的，按順序示出了此實(shí)施方案和隨后描述的方法的后續(xù)實(shí)施方案中的步驟。然而，某些步驟可以不同于所示順序的順序發(fā)生，某些步驟可并發(fā)地執(zhí)行，某些步驟可與其它步驟組合，并且某些步驟在另一實(shí)施方案中可能不存在。在塊602中，一個(gè)或多個(gè)軟件應(yīng)用在包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算單元的管芯上執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)施方案中，功耗管理單元監(jiān)視管芯上的計(jì)算單元的電氣特征。例如，可向功耗管理單元報(bào)告活動(dòng)級(jí)別、獲取的電流的量等?？蓪⑦@些值與表(如圖6中所示的表500)中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)值比較。每個(gè)計(jì)算單元可測(cè)量相應(yīng)的活動(dòng)級(jí)別。這些活動(dòng)級(jí)別可報(bào)告給控制單元，如功耗管理單元。另外，每個(gè)計(jì)算單元可測(cè)量或估計(jì)從對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓器獲取的電流的量。或者，外部電流傳感器可測(cè)量獲取的電流的量。對(duì)于每個(gè)計(jì)算單元，可將獲取的電流的量的值傳遞到功耗管理單元，以用于以后的比較。再次參照?qǐng)D5，給定的計(jì)算單元獲取的電流240的平均值可能在如下情況下超過(guò)TDC限制(i)當(dāng)該計(jì)算單元接收到將對(duì)應(yīng)的P狀態(tài)改變?yōu)楦叩男阅躊狀態(tài)的功耗信用時(shí)；和/或(ii)當(dāng)該計(jì)算單元后來(lái)接收到更高的功耗工作負(fù)載時(shí)。如果功耗管理單元檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)計(jì)算單元獲取大于對(duì)應(yīng)的限制(如TDC限制)的電流(條件塊604)，則在塊606中，功耗管理單元可將相應(yīng)數(shù)量的功耗信用從每個(gè)違背限制的計(jì)算單元返回給一個(gè)或多個(gè)先前的捐助計(jì)算單元。再次，諸如圖6中所示的表500的表可用于確定轉(zhuǎn)移的功耗信用的量?；蛘?，功耗管理單元可包括確定可將從違背限制的計(jì)算單元移除的功耗信用傳遞給可能仍然為不活動(dòng)的先前的捐助計(jì)算單元之外的其它有資格的活動(dòng)計(jì)算單元的邏輯。例如，其它有資格的計(jì)算單元可能正對(duì)工作負(fù)載進(jìn)行操作，而捐助計(jì)算單元可能仍然空閑。功耗管理單元130可利用表500和電路540來(lái)管理在管芯上的計(jì)算單元間的功耗信用的分配的記錄保留。如果功耗管理單元檢測(cè)到管芯上的(接收)計(jì)算單元具有低于給定的閾值的活動(dòng)級(jí)別(條件塊608)，則在塊610中，功耗管理單元將相應(yīng)數(shù)量的功耗信用從捐助計(jì)算單元轉(zhuǎn)移到該接收計(jì)算單元。確定捐助的功耗信用的量可包括利用如前文所述的表。例如，可使用圖6中所不的表(如表500)。如果管芯已重新指派功耗信用且功耗管理單元檢測(cè)到捐助計(jì)算單元大致上提高了其活動(dòng)級(jí)別(條件塊612)或以其它方式需要額外的功耗，則在塊614中，功耗管理單元可在管芯上的計(jì)算單元間重新分配功耗信用。功耗管理單元可監(jiān)視捐助計(jì)算單元(如通過(guò)表)，以確定先前低于相應(yīng)的閾值的捐助計(jì)算單元的相應(yīng)活動(dòng)級(jí)別現(xiàn)在是否高于閾值。如果相應(yīng)的活動(dòng)級(jí)別已上升到閾值之上，則功耗管理單元可將相應(yīng)數(shù)量的功耗信用從每個(gè)先前的接收計(jì)算單元轉(zhuǎn)移到先前的捐助計(jì)算單元?？墒褂帽韥?lái)確定轉(zhuǎn)移的功耗信用的量。現(xiàn)在參照?qǐng)D8，示出了示例性處理器700的一個(gè)實(shí)施方案。處理器700可包括存儲(chǔ)器控制器122 ;接口邏輯140 ;—個(gè)或多個(gè)處理單元115，其可包括一個(gè)或多個(gè)處理器核心112和對(duì)應(yīng)的高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114 ;包處理邏輯116 ;以及共享高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)118。另外，處理器700可包括一個(gè)或多個(gè)圖形處理單元(GPU) 170。GPU170可包括具有并行體系結(jié)構(gòu)的處理器核心172，如單指令多數(shù)據(jù)(SMD)核心。SMD核心的實(shí)例包括圖形處理單元(GPU)、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)核心等。在一個(gè)實(shí)施方案中，GPU170可包括一個(gè)或多個(gè)圖形處理器核心172和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)緩沖器174。GPU可為用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站或視頻游戲控制臺(tái)的專用圖形繪制裝置。在一個(gè)實(shí)施方案中，圖示的處理器700的功能包括在單個(gè)管芯上的單個(gè)集成電路上。處理器核心112包括用于根據(jù)預(yù)定義的指令集執(zhí)行指令的電路。例如，可選擇 SPARC {g 指令集體系結(jié)構(gòu)(ISA)?；蛘?，可選擇 x86、x86_64 、Alpha 、PowerPC 、MIPS 、PA-RISC(f或任何其它指令集體系結(jié)構(gòu)。通常，處理器核心112分別為了數(shù)據(jù)和指令而訪問(wèn)高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114。如果在高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114或共享高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)118中找不到所請(qǐng)求的塊，則可產(chǎn)生讀請(qǐng)求并將其傳輸?shù)饺鄙俚膲K映射到的節(jié)點(diǎn)內(nèi)的存儲(chǔ)器控制器?，F(xiàn)代的GPU170在操縱和顯示計(jì)算機(jī)圖形方面非常有效，并且高度并行的結(jié)構(gòu)使其對(duì)于一些復(fù)雜算法比通用中央處理單元(CPU)(如處理單元115)更有效。GPU通常執(zhí)行對(duì)于圖形和視頻所需的計(jì)算，而CPU執(zhí)行用于比單獨(dú)的圖形多得多的系統(tǒng)進(jìn)程的計(jì)算。常規(guī)的GPU 170使用非常寬的單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)體系結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像繪制應(yīng)用中的高吞吐量。此類(lèi)應(yīng)用通常需要對(duì)大量對(duì)象(頂點(diǎn)或像素)執(zhí)行相同的程序，如頂點(diǎn)著色器或像素著色器。由于對(duì)每個(gè)對(duì)象的處理獨(dú)立于其它對(duì)象，而使用相同的操作序列，SMD體系結(jié)構(gòu)提供可觀的性能增強(qiáng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，CPU 115和GPU 170可為不同設(shè)計(jì)中心的專屬核心。此外，GPU170可現(xiàn)在能夠經(jīng)由存儲(chǔ)器控制器122直接訪問(wèn)本地存儲(chǔ)器114和118以及主存儲(chǔ)器，而不是經(jīng)由接口 140在芯片外執(zhí)行存儲(chǔ)器訪問(wèn)。該實(shí)施方案可降低GPU 170的存儲(chǔ)器訪問(wèn)的延時(shí)，從而可轉(zhuǎn)化為更高的性能。繼續(xù)描述處理器700的組件，高速緩存子系統(tǒng)114和118可包括被配置來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)塊的高速緩沖存儲(chǔ)器。高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114可集成在相應(yīng)的處理器核心112內(nèi)。或者，高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114可根據(jù)需要耦接到后端高速緩存配置或內(nèi)聯(lián)配置中的處理器核心114。更進(jìn)一步地，高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114可實(shí)現(xiàn)為高速緩存的層級(jí)結(jié)構(gòu)。如果需要的話，(層級(jí)結(jié)構(gòu)內(nèi))位置更接近于處理器核心112的高速緩存可集成到處理器核心112中。在一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114表示二級(jí)(L2)高速緩存結(jié)構(gòu)，而共享高速緩存子系統(tǒng)118表示三級(jí)(L3)高速緩存結(jié)構(gòu)。高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114和共享高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)118均可包括耦接到對(duì)應(yīng)的高速緩存控制器的高速緩沖存儲(chǔ)器。通常，包處理邏輯116被配置來(lái)對(duì)在處理節(jié)點(diǎn)110耦合到的鏈路上接收到的控制包進(jìn)行響應(yīng)、響應(yīng)于處理器核心112和/或高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114而產(chǎn)生控制包、響應(yīng)于存儲(chǔ)器控制器120為服務(wù)選擇的事務(wù)而產(chǎn)生探查命令和響應(yīng)包以及通過(guò)接口邏輯140將包路由至其它節(jié)點(diǎn)(其中對(duì)于所述包來(lái)說(shuō)節(jié)點(diǎn)110為中間節(jié)點(diǎn))。接口邏輯140可包括用來(lái)接收包并將包同步到包處理邏輯116所使用的內(nèi)部時(shí)鐘的邏輯。如圖8所示，CPU 115共享同一穩(wěn)壓器110a?；蛘?，一個(gè)或多個(gè)CPU 115可耦接到單獨(dú)的穩(wěn)壓器。GPU 170耦接到CPU 115的單獨(dú)的穩(wěn)壓器110d。每個(gè)CPU 115內(nèi)的每個(gè)核心112和GPU 170內(nèi)的每個(gè)核心172可監(jiān)視并測(cè)量對(duì)應(yīng)的活動(dòng)級(jí)別。每個(gè)CPU 115和GPU170可將相應(yīng)的活動(dòng)級(jí)別聚合并向功耗管理單元130報(bào)告結(jié)果。該報(bào)告可在每個(gè)給定的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)發(fā)生。功耗管理單元130可確定使用前述方法在CPU 115和GPU 170之間轉(zhuǎn)移功耗。應(yīng)注意，以上描述的實(shí)施方案可包括軟件。在這樣的一個(gè)實(shí)施方案中，實(shí)現(xiàn)上述方法和/或機(jī)構(gòu)的程序指令可借助于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來(lái)轉(zhuǎn)移或存儲(chǔ)。被配置來(lái)存儲(chǔ)程序指令的各種類(lèi)型的介質(zhì)可用且包括硬盤(pán)、軟盤(pán)、⑶_R0M、DVD、閃存、可編程ROM (PR0M)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)以及各種其它形式的易失性或非易失性存儲(chǔ)器。一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)可訪問(wèn)的存儲(chǔ)介質(zhì)可包括計(jì)算機(jī)在使用期間可訪問(wèn)以向計(jì)算機(jī)提供指令和/或數(shù)據(jù)的任何存儲(chǔ)介質(zhì)。例如，計(jì)算機(jī)可訪問(wèn)的存儲(chǔ)介質(zhì)可包括諸如磁或光學(xué)介質(zhì)的存儲(chǔ)介質(zhì)，如磁盤(pán)(固定或可移動(dòng))、磁帶、CD-ROM 或 DVD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-Rff 或藍(lán)光(Blu-Ray)。存儲(chǔ)介質(zhì)可進(jìn)一步包括易失性或非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)，如RAM (例如同步動(dòng)態(tài)RAM (SDRAM)、雙數(shù)據(jù)速率(DDR、DDR2、DDR3 等)SDRAM、低功耗 DDR (LPDDR2 等)SDRAM、存儲(chǔ)器總線 DRAM (RDRAM)、靜態(tài)RAM (SRAM)等)、ROM、閃存、可通過(guò)外圍設(shè)備接口(如通用串行總線(USB)接口)訪問(wèn)的非易失性存儲(chǔ)器(例如閃存)等。存儲(chǔ)介質(zhì)可包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)以及可通過(guò)諸如網(wǎng)絡(luò)和/或無(wú)線鏈路的通信介質(zhì)訪問(wèn)的存儲(chǔ)介質(zhì)。另外，程序指令可包括以高級(jí)別編程語(yǔ)言(如C或諸如Verilog、VHDL或數(shù)據(jù)庫(kù)格式(如⑶S II流格式(⑶SII))的設(shè)計(jì)語(yǔ)言(HDL))的硬件功能的行為級(jí)描述或寄存器傳送級(jí)(RTL)描述。在一些情況下，描述可由可綜合描述以產(chǎn)生包括來(lái)自綜合庫(kù)的門(mén)的列表的網(wǎng)表的綜合工具來(lái)讀取。網(wǎng)表包括也表示包括系統(tǒng)的硬件的功能的一組門(mén)。從而，可以將網(wǎng)表放置并路由以產(chǎn)生描述將應(yīng)用到掩膜的幾何形狀的數(shù)據(jù)集合。然后，可在各種半導(dǎo)體制造步驟中使用掩膜來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于上述系統(tǒng)的半導(dǎo)體電路。或者，根據(jù)需要，計(jì)算機(jī)可訪問(wèn)的存儲(chǔ)介質(zhì)上的指令可為網(wǎng)表(帶有或不帶有綜合庫(kù))或數(shù)據(jù)集合。另外，可將指令用于仿真目的。仿真可通過(guò)來(lái)自Cadence 、EVE 和Mentor Graphics⑧等供應(yīng)商的基于硬件類(lèi)型的仿真器來(lái)實(shí)現(xiàn)。盡管已相當(dāng)詳細(xì)地描述了上述實(shí)施方案，但一旦上述公開(kāi)被完全理解，各種變化和修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見(jiàn)。旨在使以下權(quán)利要求書(shū)被解釋為包括所有的此類(lèi)變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種微處理器，其包括 至少一個(gè)第一計(jì)算單元(CU)和第二 CU，每個(gè)CU均被指派了相應(yīng)的初始數(shù)量的功耗信用；以及 功耗管理器； 其中，響應(yīng)于檢測(cè)到所述第一 CU獲取的電流量超過(guò)給定的電流限制，所述功耗管理器被配置來(lái)減少當(dāng)前分配給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量。
2.如權(quán)利要求1所述的微處理器，其中所述當(dāng)前分配給所述第一CU的功耗信用的數(shù)量超過(guò)分配給所述第一 CU的初始功耗信用數(shù)量給定數(shù)量的功耗信用，所述給定數(shù)量的功耗信用已從所述第二 CU借調(diào)過(guò)來(lái)。
3.如權(quán)利要求1所述的微處理器，其中所述給定的電流限制為所述第一CU利用的穩(wěn)壓器的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)值。
4.如權(quán)利要求2所述的微處理器，其中所述功耗管理器被配置來(lái)將所述給定數(shù)量的功耗信用返回給所述第二 CU，以便減少當(dāng)前分配給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量。
5.如權(quán)利要求1所述的微處理器，其中所述第一⑶被配置來(lái) 在具有從所述第二 CU借調(diào)過(guò)來(lái)的功耗信用的情況下，以比不具有從所述第二 CU借調(diào)過(guò)來(lái)的功耗信用的情況下更高的功耗性能狀態(tài)(P狀態(tài))操作；以及 通過(guò)在至少兩個(gè)不同的工作電壓之間交替維持所述更高的P狀態(tài)，而不管變化的工作負(fù)載。
6.如權(quán)利要求1所述的微處理器，其中所述當(dāng)前分配給所述第一CU的功耗信用的數(shù)量超過(guò)分配給所述第一 CU的初始功耗信用的數(shù)量從所述第二 CU借調(diào)過(guò)來(lái)的一定數(shù)量的功耗信用，且其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述第一 CU獲取的電流的量超過(guò)所述限制，所述功耗管理器被配置來(lái)將少于從所述第二 CU借調(diào)過(guò)來(lái)的全部功耗信用的功耗信用量返回給所述第二 CU。
7.如權(quán)利要求4所述的微處理器，其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述第二CU的活動(dòng)級(jí)別低于給定的閾值，所述功耗管理器還被配置來(lái) 至少部分基于所述第一 CU的活動(dòng)級(jí)別來(lái)確定捐助給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量；以及 從所述第二 CU借調(diào)相應(yīng)數(shù)量的功耗信用來(lái)供所述第一 CU使用。
8.如權(quán)利要求7所述的微處理器，其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述第二CU的活動(dòng)級(jí)別已上升到高于給定的閾值，所述功耗管理器還被配置來(lái) 至少部分基于所述第二 CU的活動(dòng)級(jí)別來(lái)確定要返回給所述第二 CU的用于所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量；以及 促使所述第一 CU將先前借調(diào)的功耗信用返回給所述第二 CU。
9.一種用于管芯上的有效功耗轉(zhuǎn)移的方法，所述方法包括 測(cè)量第一計(jì)算單元(CU)和第二 CU中的至少一個(gè)的活動(dòng)級(jí)別，每個(gè)CU均被指派了相應(yīng)的初始數(shù)量的功耗信用； 響應(yīng)于檢測(cè)到給定的所述第一 CU獲取的電流的量超過(guò)給定的電流限制，減少當(dāng)前分配給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述當(dāng)前分配給所述第一CU的功耗信用的數(shù)量超過(guò)分配給所述第一 CU的初始功耗信用數(shù)量給定數(shù)量的功耗信用，所述給定數(shù)量的功耗信用已從所述第二⑶借調(diào)過(guò)來(lái)。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述給定的電流限制為所述第一CU利用的穩(wěn)壓器的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)值。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述功耗管理器被配置來(lái)將所述給定數(shù)量的功耗信用返回給所述第二 CU，以便減少當(dāng)前分配給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其還包括 以比所述第一 CU僅使用相應(yīng)的初始數(shù)量的功耗信用時(shí)所利用的P狀態(tài)更高的P狀態(tài)來(lái)操作所述第一⑶；以及 通過(guò)在至少兩個(gè)不同的工作電壓之間交替來(lái)維持所述更高的P狀態(tài)，而不管變化的工作負(fù)載。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述當(dāng)前分配給所述第一CU的功耗信用的數(shù)量超過(guò)分配給所述第一 CU的初始功耗信用數(shù)量從所述第二 CU借調(diào)過(guò)來(lái)的一定數(shù)量的功耗信用，且其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述第一 CU獲取的電流的量超過(guò)所述限制，所述方法包括將比從所述第二 CU借調(diào)過(guò)來(lái)的全部功耗信用少的功耗信用量返回給所述第二 CU。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述第一CU的活動(dòng)級(jí)別低于給定的閾值，所述方法還包括 至少部分基于所述第一 CU的活動(dòng)級(jí)別來(lái)確定捐助給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量；以及 從所述第二 CU借調(diào)相應(yīng)數(shù)量的功耗信用來(lái)供所述第一 CU使用。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述第二CU的活動(dòng)級(jí)別已上升到高于所述給定的閾值，所述方法還包括 至少部分基于所述第二 CU的活動(dòng)級(jí)別來(lái)確定返回給所述第二 CU的用于所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量；以及 促使所述第一 CU將先前借調(diào)的功耗信用返回給所述第二 CU。
17.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)程序指令，所述指令可操作來(lái)有效地在管芯上轉(zhuǎn)移功耗，其中所述程序指令可執(zhí)行來(lái) 測(cè)量第一計(jì)算單元(⑶)和第二⑶中的至少一個(gè)的活動(dòng)級(jí)別，所述第一⑶和所述第二CU各自被指派相應(yīng)的初始數(shù)量的功耗信用； 響應(yīng)于檢測(cè)到給定的所述第一 CU獲取的電流的量超過(guò)給定的電流限制，減少當(dāng)前分配給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量。
18.如權(quán)利要求17所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述當(dāng)前分配給所述第一CU的功耗信用的數(shù)量超過(guò)分配給所述第一 CU的初始功耗信用的數(shù)量給定數(shù)量的功耗信用，所述給定數(shù)量的功耗信用已從所述第二 CU借調(diào)過(guò)來(lái)。
19.如權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述給定的電流限制為所述第一CU利用的穩(wěn)壓器的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)值。
20.如權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述程序指令還可執(zhí)行來(lái)將所述給定數(shù)量的功耗信用返回給所述第二 CU，以便減少當(dāng)前分配給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量。
全文摘要
一種用于管芯上的有效功耗轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)和方法。半導(dǎo)體芯片包括位于管芯上的兩個(gè)或更多個(gè)計(jì)算單元(CU)，其利用至少兩個(gè)不同的穩(wěn)壓器和功耗管理器。所述功耗管理器在檢測(cè)到給定CU的活動(dòng)級(jí)別低于給定閾值時(shí)在所述管芯上重新分配功耗信用。響應(yīng)于接收到對(duì)應(yīng)數(shù)量的捐助的功耗信用，一個(gè)或多個(gè)選定CU中的每一個(gè)維持具有高性能P狀態(tài)的高活動(dòng)級(jí)別。當(dāng)對(duì)應(yīng)的工作負(fù)載增加時(shí)，通過(guò)在至少兩個(gè)不同的工作電壓之間交替，每個(gè)CU維持對(duì)應(yīng)于所述高性能P狀態(tài)的操作和平均功耗。當(dāng)所述工作電壓在交替期間下降時(shí)，特定CU所獲取的電流可超過(guò)給定的電流限制。所述功耗管理器檢測(cè)該電流限制被超過(guò)并相應(yīng)地在所述管芯上重新分配所述功耗信用。
文檔編號(hào)G06F1/26GK103069359SQ201180040320
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者塞繆爾·D·納夫齊格, 塞巴斯蒂安·J·努斯鮑姆 申請(qǐng)人:超威半導(dǎo)體公司