电压调整装置与方法、移动装置及其运行方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭示电压调整装置与方法、移动装置及其运行方法。本发明专利技术的电压调整装置包含数据处理器；至少两个硬件监测器，测量相关于数据处理器的多个参数。此装置还包含电源，向数据处理器以及硬件监测器提供电压；以及控制器，根据来自硬件监测器的测量控制电源调整电源的输出电压水平。在不同条件下对硬件监测器应用不同权重值，并且电源的输出电压水平根据加权测量或者从加权测量得到的值得到控制。本发明专利技术揭示的电压调整装置与方法、移动装置及其运行方法通过加权来调整输出电压，在降低数据处理器的功耗同时仍允许数据处理器正常运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于系统芯片(system-on-chip)平台的电压调整(voltage scaling)结构。
技术介绍
包含相同电路系统(circuitry)的不同集成电路(Integrated Circuit，以下简称为IC)芯片能够以不同的方式执行相同或者不同的功能，例如，由于制备工艺中先天的(innate)变化、电压供给变化、电压以及温度条件变化等(条件通常意指例如PVT的结合方式，其中P、V、以及T分别表示工艺、电压、以及温度)。IC芯片能够基于芯片运行的频率来表征并以此分为几种类别(例如：一般、快、慢等)。IC芯片的表征(characterization)包含决定针对每一类别的频率-电压特性。频率-电压特性提供针对IC芯片的具体类别、在给定频率下运行的电压需求信息。对应给定IC芯片类别的频率-电压特性可用于一种包含芯片的系统，使得系统能够决定在不同频率下芯片的操作电压。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供新的电压调整装置与方法、移动装置及其运行方法。依本专利技术一实施方式，揭示一种电压调整装置，包含数据处理器；至少两个硬件监测器，测量相关于数据处理器的多个参数。此装置还包含电源，向数据处理器以及硬件监测器提供电压；以及控制器，根据来自硬件监测器的测量控制电源调整电源的输出电压水平。在不同条件下对硬件监测器应用不同权重值，并且电源的输出电压水平根据加权测量或者从加权测量得到的值得到控制。根据本专利技术另一实施方式，提供一种移动装置，包含数据处理器；至少两个硬件监测器，测量相关于数据处理器的不同部分的多个参数。此移动装置还包含电源，向数据处理器以及硬件监测器提供电压；查找表，包含多个目标电压值、多组权重值、以及多组预设参数值。每一目标电压值、每一组权重值、以及每一组预设参数值对应至少一种条件。此移动装置还包含控制器，使用开放环路控制基于从查找表获取的多个目标电压值来控制电源的输出电压水平，并且使用闭合环路控制来基于硬件监测器提供的反馈来控制电源的输出电压水平。将从查找表获取的多个权重值应用在来自硬件监测器的多个测量值和多个预设参数值之间的多个差值上以得到多个加权差值，以及控制器控制电源的输出电压水平以降低多个加权差值的总和。根据本专利技术又一实施方式，提供一种电压调整方法，包含：使用电源向数据处理器提供电压；使用至少两个硬件监测器测量相关于数据处理器的多个参数并且产生多个测量参数值。该方法还包含决定多个测量参数值与多个预设参数值之间的多个差值；将多个权重应用到多个差值上，得到多个加权差值；以及根据多个加权差值调整电源的输出电压水平。根据本专利技术又一实施方式，提供一种运行移动装置的方法，包含：使用电源向数据处理器提供电压；使用数据处理器执行应用程序；以及使用自适应电压调整过程来降低数据处理器的功率消耗。功率消耗通过自适应电压调整过程得以降低，包含：使用至少两个硬件监测器测量相关于数据处理器的多个参数并且产生多个测量参数值；决定多个测量参数值与多个预设参数值之间的差值。此过程还包含根据至少一条件选择多个权重值；将多个权重应用到多个差值上，得到多个加权差值；以及根据多个加权差值调整电源的输出电压水平。根据本专利技术又一实施方式，提供一种电压调整方法，包含：使用第一硬件监测器以及第二硬件监测器测量相关于数据处理器的参数；决定在第一条件下第一硬件监测器更准确地仿真该数据处理器的一个关键路径；在第二条件下第二硬件监测器更准确地仿真该数据处理器的一个关键路径。该方法还包含当在第一条件下时，分配给第一硬件监测器第一权重值以及分配给第二硬件监测器第二权重值，第一权重值大于第二权重值。该方法还包含当在第二条件下时，分配给第一硬件监测器第三权重值以及分配给第二硬件监测器第四权重值，第三权重值小于第四权重值；以及将第一权重值、第二权重值、第三权重值、第四权重值存储到查找表。本专利技术所提出的电压调整装置与方法、移动装置及其运行方法，通过加权来调整输出电压，在降低处理器的功耗同时仍允许处理器正常运行。附图说明图1显示用于电压调整的系统的范例方块图。图2是包含一序列操作来控制系统的操作电压的范例流程的流程图。图3是显示包含范例查找表存储器接口的系统的示意图。图4是显示范例关键路径仿真器的电路示意图。图5是可配置的延迟电路内部电路系统的范例示意图。图6A显示采样阶段的子阶段的范例电路系统示意图。图6B显示在采样阶段不同部分的输出信号的绘图。图7是包含一序列包含初始化以及校正关键路径仿真器的操作的范例流程的流程图。图8显示范例稳定性控制器的示意方块图。图9A是显示稳定性控制器如何对环境变量的改变做出反应的范例绘图。图9B是显示稳定性控制器如何对操作频率的改变做出反应的范例绘图。图10A是显示在自适应电压调整系统中包含多个监测器的系统的范例示意图。图10B是显示范例系统的示意图。图11A显示对应不同监测器选择权重的范例。图11B显示对应不同监测器选择权重的另一范例。图12是控制器与监测器之间通信的范例系统的方块图。图13显示自适应电压调整系统中离线控制方案的信号范例时序图。图14显示比较将调整信息包含于中断信号中的系统以及用于自适应电压调整基于轮询的系统的范例绘图。图15是计算机系统的示意图。具体实施方式数据处理器的功率消耗能够通过在低于指定电压水平的电压水平运行数据处理来降低。指定电压水平是基于最坏情况的条件所决定的电压水平。由于，举例而言，材料以及制备工艺的变化，相同设计的不同集成电路芯片可能具有不同特性。最具动态性的电压频率调节(Dynamic Voltage Frequency Scaling，DVFS)系统使用离散的操作电压/频率对(discrete voltage/frequency pairs)，其一般储存在集成电路芯片的查找表(Look Up Table，LUT)中。一般选择足够高的电压来允许大部分的芯片正常运行。对于那些对应给定时钟频率，能够运行于较低电压的集成电路芯片，根据查找表所指定的电压水平来运行数据处理器将导致功率浪费。通过使用硬件仿真器(emulator)来仿真数据处理器的关键路径以及测量所仿真的关键路径的时序或者延迟，能够将反馈信息提供给电压控制器来决定能够以充足的时间裕度(timing margin)来运行数据处理器的最低电压。此自适应电压调整(Adaptive Voltage Scaling，AVS)在降低数据处理器的功耗同时仍允许处理器正常运行。对于用于计算装置的集成电路，例如处理器芯片，频率-电压特性提供针对给定频率的有关电压需求的信息。一般是将具有此集成电路的装置配置为运行不同应用，并且频率需求通常为应用的函数。例如，智能电话上，相比于语音应用或者信息应用，视频或者其他多媒体应用可能需要智能电话运行在更高的频率。需要处理器运行在高时钟频率的应用一般消耗更多功率，由此需要更高的操作电压。针对给定频率的电压需求能够基于对应集成电路给定类别(快、慢、超快等)的频率-电压特性来决定。一范例中，能够将频率-电压特性储存为查找表，并且通过集成电路系统存取来决定针对给定频率的电压需求。但是，因为给定的集成电路会展现相应类别的一般特性所引起的变化(例如，由于材料或者制备工艺的固有变化(inherent varia本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压调整装置，包含：数据处理器；至少两个硬件监测器，测量相关于该数据处理器的多个参数；电源，向该数据处理器以及该至少两个硬件监测器提供电压；以及控制器，根据来自该至少两个硬件监测器的测量调整该电源的输出电压水平，其中在不同条件下对该至少两个硬件监测器应用不同的权重值，并且该电源的输出电压水平根据加权测量或者从该加权测量得到的值得到控制，以及决定来自每一硬件监测器的测量与相应预设值之间的差别，以及假若该差别等于或者小于阈值，则以较高频率地对该硬件监测器采样，假若该差别大于该阈值，则以较低频率对该硬件监测器采样。

【技术特征摘要】
2012.05.18 US 13/474,7201.一种电压调整装置，包含：数据处理器；至少两个硬件监测器，测量相关于该数据处理器的多个参数；电源，向该数据处理器以及该至少两个硬件监测器提供电压；以及控制器，根据来自该至少两个硬件监测器的测量调整该电源的输出电压水平，其中在不同条件下对该至少两个硬件监测器应用不同的权重值，并且该电源的输出电压水平根据加权测量或者从该加权测量得到的值得到控制，以及决定来自每一硬件监测器的测量与相应预设值之间的差别，以及假若该差别等于或者小于阈值，则以较高频率地对该硬件监测器采样，假若该差别大于该阈值，则以较低频率对该硬件监测器采样。2.如权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，该条件包含时钟频率、供电电压下降、温度、硅老化、工艺偏移其中至少之一。3.如权利要求1所述的电压调整装置，还包含查找表，具有多组权重值和对应参数的多组预设值，每一组权重值和每一组预设值对应该条件中至少之一。4.如权利要求3所述的电压调整装置，其特征在于，该控制器将该多个权重值应用到来自该至少两个硬件监测器的测量与相应多个预设值之间的差距以得到多个加权差值，并且根据该多个加权差值来控制电源调整该电源的输出电压水平。5.如权利要求4所述的电压调整装置，其特征在于，该控制器控制该电源的输出电压水平以降低该多个加权差值的总和。6.如权利要求3所述的电压调整装置，其特征在于，该控制器将该多个权重值应用到来自硬件监测器的测量上以得到多个加权测量，决定该多个加权测量以及相应多个预设值之间的多个差值，并且根据该多个差值来控制电源调整该电源的输出电压水平。7.如权利要求6所述的电压调整装置，其特征在于，该控制器控制该电源的输出电压水平以降低该多个差值的总和。8.如权利要求3所述的电压调整装置，其特征在于，每一预设值表示相关于一种条件下，硬件监测器测量的期望参数值。9.如权利要求3所述的电压调整装置，其特征在于，第一组权重值和第一组预设值对应于第一频率或者频率范围，并且第二组权重值和第二组预设值对应于第二频率或者频率范围。10.如权利要求3所述的电压调整装置，其特征在于，当该数据处理器操作于该第一频率或者频率范围时，该控制器将第一组权重值应用在多个参数测量值以及第一组预设值之间的差值上以得到多个第一加权差值，并且控制该电源的输出电压水平来...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚恩·菲次帕特里克，阿南德·萨慕斯，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG