功率信號(hào)接口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及用于處理數(shù)據(jù)的設(shè)備內(nèi)的組件之間的功率參數(shù)的信號(hào)傳遞。
【背景技術(shù)】
[0002]提供含有多個(gè)功能塊的片上系統(tǒng)集成電路為人們熟知。例如，這些功能塊可包括通用處理器、無(wú)線通信塊、存儲(chǔ)器、信號(hào)處理單元等。亦已知，通常要求在嚴(yán)格的功率限制下操作這些集成電路。例如，可能限制可消耗的峰值功率，以便操作電壓不會(huì)下降的過(guò)低。亦可能限制一個(gè)時(shí)期內(nèi)可能消耗的平均功率，以便相對(duì)于從能量收集發(fā)起的能量獲得“平衡”，或以便確?？山邮艿碾姵貕勖?。能量管理的要求更加復(fù)雜，如眾所周知，實(shí)行使不同的功能塊進(jìn)入不同操作狀態(tài)，以便節(jié)省電力。例如，在未使用一些功能塊時(shí)，這些功能塊可進(jìn)入靜態(tài)省電模式，而其他功能塊仍大量使用且消耗相對(duì)大量的功率。很難提前(預(yù)先)對(duì)可能出現(xiàn)的許多不同的操作環(huán)境模型化，且片上系統(tǒng)集成電路在管理該集成電路的電力消耗時(shí)應(yīng)能夠響應(yīng)該集成電路的當(dāng)前狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]從一方面可見(jiàn)，本發(fā)明提供一種用于處理數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包含:
[0004]處理電路系統(tǒng)，該處理電路系統(tǒng)被配置以執(zhí)行處理操作；以及
[0005]消費(fèi)者能量接口電路系統(tǒng)，該消費(fèi)者能量接口電路系統(tǒng)耦接所述處理電路系統(tǒng)，且被配置以與能量管理電路系統(tǒng)進(jìn)行能量管理信號(hào)通信；
[0006]其中所述能量管理信號(hào)包括:
[0007](i)靜態(tài)功率消耗信號(hào)，該靜態(tài)功率消耗信號(hào)指示所述設(shè)備的獨(dú)立于由所述處理電路系統(tǒng)執(zhí)行的處理操作的靜態(tài)功率消耗水平；以及
[0008](ii)動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)，該動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)指示所述設(shè)備的取決于由該設(shè)備執(zhí)行的處理操作的動(dòng)態(tài)功率消耗水平。
[0009]本發(fā)明認(rèn)識(shí)到，當(dāng)消耗能量的處理電路系統(tǒng)被提供有與能量管理電路系統(tǒng)進(jìn)行能量管理信號(hào)通信的消費(fèi)者能量接口時(shí)(其中能量管理信號(hào)包括靜態(tài)功率消耗信號(hào)及動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào))，可改良功率控制的精度和效率。靜態(tài)功率消耗信號(hào)可為能量管理電路系統(tǒng)提供有關(guān)處理電路系統(tǒng)的靜態(tài)功率消耗水平的指示，此靜態(tài)功率消耗水平與處理電路系統(tǒng)正執(zhí)行的處理操作無(wú)關(guān)(例如，靜態(tài)功率信號(hào)可指示由于處理電路系統(tǒng)內(nèi)的泄漏電流消耗的功率)。靜態(tài)功率消耗信號(hào)可被改變以反應(yīng)當(dāng)前的靜態(tài)模式，例如時(shí)鐘停止對(duì)功率閘控。動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)指示取決于由處理電路系統(tǒng)執(zhí)行的處理操作的動(dòng)態(tài)功率消耗的水平。此動(dòng)態(tài)功率消耗可取決于當(dāng)前正在執(zhí)行的處理操作的性質(zhì)變化，且此信息可用于改變動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)(例如，活動(dòng)可以緩存命中/缺失率、加載/儲(chǔ)存對(duì)算術(shù)指令速率、使能的時(shí)鐘門(mén)控的百分比等為特征)。能量管理電路系統(tǒng)可使用這兩種不同的功率消耗信號(hào)，以更精確及有效地整體管理設(shè)備內(nèi)的能量分布及消耗。
[0010]在一些實(shí)施例中，靜態(tài)功率消耗信號(hào)可根據(jù)在所述設(shè)備未執(zhí)行處理操作時(shí)可采用的多個(gè)模式中的所選一者變化。這些模式可包括至少一個(gè)以下模式:待機(jī)模式，在該模式下，設(shè)備的信號(hào)保持在原位，以使得設(shè)備能夠在不必恢復(fù)狀態(tài)信號(hào)的情況下(例如，時(shí)鐘在靜態(tài)處理器內(nèi)部停止)恢復(fù)處理;狀態(tài)保持模式，在該模式下，設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)被保存至設(shè)備內(nèi)的狀態(tài)保持電路系統(tǒng)(例如氣球閂)，以使得設(shè)備能夠藉由從狀態(tài)保持電路恢復(fù)狀態(tài)信號(hào)來(lái)恢復(fù)處理;及斷電模式，在該模式下，設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)不再儲(chǔ)存于設(shè)備內(nèi)，且對(duì)設(shè)備的電源斷開(kāi)。靜態(tài)行為的這些不同模式將具有與這些模式有關(guān)的不同水平的功率消耗，且此舉可反映在返回至能量管理電路系統(tǒng)的靜態(tài)功率消耗信號(hào)中。視設(shè)備的其余組件的狀態(tài)而定，當(dāng)針對(duì)與重新開(kāi)始處理有關(guān)的延時(shí)(退出靜態(tài)模式時(shí))平衡所消耗的能量時(shí)，這些靜態(tài)模式中的不同一者可能較佳。
[0011]應(yīng)了解，靜態(tài)功率消耗(諸如漏泄)通常對(duì)溫度具有很強(qiáng)的依賴性。然而，在獨(dú)立于操作溫度發(fā)出靜態(tài)功率消耗信號(hào)時(shí)，可有利地簡(jiǎn)化系統(tǒng)。能量管理電路系統(tǒng)可整體獲得設(shè)備的操作溫度，且在不要求生成靜態(tài)消耗功率信號(hào)的情況下執(zhí)行任何必須的校正，以在該靜態(tài)消耗功率信號(hào)生成且發(fā)送至能量管理電路系統(tǒng)之前考慮該因素。能量限制集成電路內(nèi)的溫度在集成電路上通常是均勻的，且因此，溫度的集中量測(cè)更有效率，而不是要求功率消耗信號(hào)數(shù)據(jù)的每一發(fā)送器分別量測(cè)該發(fā)送器的自身的溫度。
[0012]動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)指示由處理電路系統(tǒng)內(nèi)的處理操作消耗的功率的預(yù)測(cè)。實(shí)際上，消耗的功率的實(shí)際量可取決于溫度、操作電壓、時(shí)鐘頻率及制造制程(process)變化而變化。然而，如上所述，集中地就芯片寬度效應(yīng)進(jìn)行校正更有效率，而不是要求動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)的每一發(fā)送器分別量測(cè)并就這些參數(shù)進(jìn)行校正。
[0013]與如上所述的就芯片寬度參數(shù)進(jìn)行校正相反，在一些實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)可取決于在設(shè)備內(nèi)部檢測(cè)到的處理活動(dòng)的水平而變化。執(zhí)行處理操作的處理電路系統(tǒng)所消耗的功率可基于這些處理操作的性質(zhì)而有相當(dāng)大的變化。處理電路系統(tǒng)可經(jīng)儀表化以獲取當(dāng)前正執(zhí)行的活動(dòng)類型的指示，且該處理電路系統(tǒng)使用此信息以修改發(fā)送的動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)，以便該動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)更精確地表示與這些處理操作有關(guān)的動(dòng)態(tài)功率消耗。舉例而言，若處理操作僅為Ν0Ρ循環(huán)，則與執(zhí)行密集復(fù)雜算術(shù)處理操作及高速率加載/儲(chǔ)存操作的處理操作相比，該處理操作可能消耗相對(duì)較少的功率。
[0014]動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)亦可取決于由設(shè)備執(zhí)行的操作模式而變化。該模式可相對(duì)粗略地被決定，且該模式還提供改良的動(dòng)態(tài)功率信號(hào)的精確度水平。例如，就執(zhí)行無(wú)線通信的電路系統(tǒng)而言，與傳輸信號(hào)時(shí)相比，在接收信號(hào)時(shí)所消耗的功率可能有相當(dāng)大的差異，且因此接收/傳輸模式指示可用于增加動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)的精確度。
[0015]靜態(tài)功率消耗信號(hào)及動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)從消費(fèi)者發(fā)送至能量管理電路系統(tǒng)。所通信的能量管理信號(hào)亦可包括分配信號(hào)，該分配信號(hào)從能量管理電路系統(tǒng)發(fā)送至包括處理電路系統(tǒng)的設(shè)備，及該分配信號(hào)指示分配給該設(shè)備的功率水平。整個(gè)系統(tǒng)可在限制功率預(yù)算內(nèi)操作，且能量管理電路系統(tǒng)可控制整個(gè)系統(tǒng)之不同組件之間的功率預(yù)算的分配。因此，分配信號(hào)可被提供至包括處理電路系統(tǒng)的設(shè)備，且可被用于控制該設(shè)備的操作模式，例如，執(zhí)行處理操作的處理電路系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率可視接收的分配信號(hào)而節(jié)流，以便保持在已分配給此處理操作的功率預(yù)算之內(nèi)。
[0016]希望能量管理信號(hào)應(yīng)能夠可靠地指示在可能較寬范圍上延伸的功率水平。因此，在一些實(shí)施例中，能量管理信號(hào)使用對(duì)數(shù)編碼功率水平，且此外能量管理信號(hào)使用功率水平的溫度計(jì)編碼(例如與對(duì)數(shù)編碼結(jié)合)。在一些實(shí)施例中，不同的編碼類型可用于動(dòng)態(tài)及靜態(tài)功率消耗信號(hào)。對(duì)數(shù)方法具有與需要形成線性子項(xiàng)，隨后在對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換之前將這些線性子項(xiàng)相加，并且在由能量管理器使用之前，對(duì)數(shù)項(xiàng)可能隨后需要轉(zhuǎn)換回線性形式有關(guān)的額外開(kāi)銷。
[0017]為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)使用，且在可能由不同組織提供的不同處理電路系統(tǒng)之間，在較佳實(shí)施例中，靜態(tài)功率消耗信號(hào)及動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)都試圖表示設(shè)備的功率消耗的絕對(duì)水平(此絕對(duì)水平可能要求就諸如上文論述的溫度、操作電壓、制程變化等的效應(yīng)進(jìn)行校正，但是至少大體水平試圖表示絕對(duì)功率消耗，而不是消耗的功率的更抽象部分或其他指示)。
[0018]因?yàn)橄到y(tǒng)的不同部分可在不同操作模式下，且可在不同時(shí)期處于不同功率狀態(tài)下，所以若在該消費(fèi)者能量接口與能量管理電路系統(tǒng)之間使用異步請(qǐng)求確認(rèn)握手，則能量管理信號(hào)的通信可被簡(jiǎn)化且更穩(wěn)定。
[0019]從另一方面可見(jiàn)，本發(fā)明提供一種用于處理數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包含:
[0020]處理裝置，該處理裝置用于執(zhí)行處理操作；以及
[0021]消費(fèi)者能量接口裝置，該消費(fèi)者能量接口裝置用于與能量管理電路系統(tǒng)進(jìn)行能量管理信號(hào)通信以用于管理能量；
[0022]其中能量管理信號(hào)包括:
[0023](i)靜態(tài)功率消耗信號(hào)，該靜態(tài)功率消耗信號(hào)指示所述設(shè)備的獨(dú)立于由所述處理裝置執(zhí)行的處理操作的靜態(tài)功率消耗水平；以及
[0024](ii)動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)，該動(dòng)態(tài)功率消耗信號(hào)指示所述設(shè)備的取決于由所述處理裝置執(zhí)行的處理操作的動(dòng)態(tài)功率消耗水平。
[0025]從一補(bǔ)充方面可見(jiàn)，本發(fā)明提供一種用于管理至少一個(gè)用于處理數(shù)據(jù)的設(shè)備的功率消耗的能量管理電路系統(tǒng)，該能量管理電路系統(tǒng)包含:
[0026]管理器能