电压调整装置与方法、移动装置及使其运行的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电压调整装置与方法、移动装置及使其运行的方法。本发明专利技术的电压调整装置包含数据处理器、硬件监测器、电源、和控制器。硬件监测器仿真数据处理器中的关键路径，测量相关于关键路径的参数以得到测量值，处理测量值以得到处理结果，并且当处理结果满足条件时产生中断信号。电源向数据处理器以及硬件监测器提供电压。控制器控制电源以调整电源的输出电压水平，当控制器接收到来自硬件处理器的中断信号时，询问硬件处理器以取得参数的测量值，并且依据测量值来控制电源以调整输出电压水平。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能够避免在电压调整中不需要的状况，例如持续振荡或者失控振荡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于系统芯片(system-on-chip)平台的电压调整(voltage scaling)结构，特别是关于一种。
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。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、硬件监测器、电源、和控制器。硬件监测器仿真数据处理器中的关键路径，测量相关于关键路径的参数以得到测量值，处理测量值以得到处理结果，并且当处理结果满足条件时产生中断信号。电源向数据处理器以及硬件监测器提供电压。控制器控制电源以调整电源的输出电压水平，当控制器接收到来自硬件处理器的中断信号时，询问硬件处理器以取得参数的测量值，并且依据测量值来控制电源以调整输出电压水平。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、硬件监测器、电源和控制器。硬件监测器测量相关于数据处理器的参数以得到测量值，处理测量值以得到处理结果，并且当处理结果满足条件时产生中断信号。电源向数据处理器以及硬件监测器提供电压。控制器控制电源以调整电源的输出电压水平，当控制器接收到来自硬件处理器的中断信号时，询问硬件处理器以取得参数的测量值，并且依据测量值来控制电源以调整输出电压水平。根据本专利技术又一实施方式，提供一种移动装置，包含数据处理器、数据总线、硬件监测器、电源、查找表以及控制器。硬件监测器测量相关于数据处理器的参数以得到参数的测量值，耦接数据总线，用于处理测量值以得到处理结果，并且当处理结果满足条件时产生中断信号。电源向数据处理器以及硬件监测器提供电压。查找表具有多个目标电压值和多个预设参数值，其中每一目标电压值和每一预设参数值对应至少一条件。控制器使用开放环路控制来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，其中当使用闭合环路控制时，控制器等待中断信号，并且当接收到来自硬件处理器的中断信号时，询问硬件处理器以通过总线从硬件处理器取得参数的测量值，并且调整电源的输出电压水平以减少测量值与相应预设参数值之间的差别。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；使用硬件监测器测量相关于数据处理器的参数以得到测量值；由硬件监测器处理测量值以得到处理结果，并且当处理结果满足条件时产生中断信号；由控制器在接收到中断信号时，询问硬件处理器以取得参数的测量值，并且依据测量值来控制电源以调整电源的输出电压水平。根据本专利技术又一实施方式，提供一种使移动装置运行的方法，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；使用自适应电压调整过程来降低数据处理器的功率消耗，以及通过由硬件监测器来处理测量值以得到处理结果，并且在处理的结果满足条件时将测量值发送到控制器来降低从硬件监测器到控制器之间测量值的传输所使用的总线频宽。使用自适应电压调整过程来降低数据处理器的功率消耗的步骤包含:使用硬件监测器测量相关于数据处理器的参数得到测量值；通过数据总线将来自硬件监测器的测量值发送到控制器；以及使用控制器依据测量值来控制电源调整电源的输出电压水平。本专利技术揭示的能够避免在电压调整中不需要的状况，例如持续振荡或者失控振荡。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1OA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1OB是显示范例系统的示意图；图1lA显示对应不同监测器选择权重的范例；图1lB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15是计算机系统的示意图。具体实施例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 UpTable，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(inheren本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压调整装置，其特征在于，所述电压调整装置包含：数据处理器；硬件监测器，仿真所述数据处理器的关键路径，测量相关于所述关键路径的参数以得到测量值，处理所述测量值以得到处理结果，并且在所述处理结果满足条件时产生中断信号；电源，向所述数据处理器以及所述硬件监测器提供电压；以及控制器，控制所述电源以调整所述电源的输出电压水平，当所述控制器接收到来自所述硬件处理器的所述中断信号时，询问所述硬件处理器以取得所述参数的所述测量值，并且依据所述测量值来控制所述电源以调整所述输出电压水平。

【技术特征摘要】
2011.11.04 US 61/555,808;2012.05.18 US 13/474,7191.一种电压调整装置，其特征在于，所述电压调整装置包含: 数据处理器； 硬件监测器，仿真所述数据处理器的关键路径，测量相关于所述关键路径的参数以得到测量值，处理所述测量值以得到处理结果，并且在所述处理结果满足条件时产生中断信号; 电源，向所述数据处理器以及所述硬件监测器提供电压；以及 控制器，控制所述电源以调整所述电源的输出电压水平，当所述控制器接收到来自所述硬件处理器的所述中断信号时，询问所述硬件处理器以取得所述参数的所述测量值，并且依据所述测量值来控制所述电源以调整所述输出电压水平。2.如权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，所述硬件监测器比较所述测量值与预设参数值，并且当所述测量值与所述预测参数值之间的差别大于阈值时产生所述中断信号。3.如权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，所述硬件监测器比较所述测量值与较高阈值，并且当所述测量值大于所述较高阈值时产生所述中断信号。4.如权利要求3所述的电压调整装置，其特征在于，当所述控制器接收到所述中断信号并且获取所述测量值时，调整所述电源，将所述输出电压水平降低一预先决定的量。5.如权利要求3所述的电压调整装置，其特征在于，当所述控制器接收到所述中断信号并且获取所述测量值时，至少部分地依据所述测量值来计算电压降低量，并且调整所述电源，将所述输出电 压水平降低所计算的所述电压降低量。6.如权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，所述硬件监测器比较所述测量值与较低阈值，并且当所述测量值小于所述较低阈值时产生所述中断信号。7.如权利要求6所述的电压调整装置，其特征在于，当所述控制器接收到所述中断信号并且获取所述测量值时，调整所述电源，将所述输出电压水平提高一预先决定的量。8.如权利要求6所述的电压调整装置，其特征在于，当所述控制器接收到所述中断信号并且获取所述测量值时，至少部分地依据所述测量值来计算电压提高量，并且调整所述电源，将所述输出电压水平提高所计算的所述电压提高量。9.如权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，所述硬件监测器在比所述控制器能重复调整所述电源的输出电压水平的频率更高的频率下测量参数。10.如权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，所述硬件监测器所测量的所述参数包含电路延迟，并且所述控制器控制所述电源的输出电压水平来降低测量电路延迟与预设电路延迟值之间的差别。11.如权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，所述硬件监测器所测量的所述参数包含环形振荡器的振荡频率，并且所述控制器控制所述电源的输出电压水平来降低所述测量振荡频率与预设振荡频率值之间的差别。12.如权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，所述硬件监测器测量时间裕度，并且所述控制器控制所述电源的输出电压水平来将所述时间裕度调整到特定范围内。13.如权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，所述电压调整装置更包含: 查找表，所述查找表具有对应所述参数的多个预设值，每一预设值对应至少一条件。14.如权利要求13所述的电压调整装置，其特征在于，所述至少一条件包含时钟频率、供电电压下降、温度、硅老化、工艺偏移其中至少之一。15.如权利要求13所述的电压调整装置，其特征在于，每一预设值表示在给定条件下所述硬件监测器所测量的所述参数的所需参数值。16.如权利要求13所述的电压调整装置，其特征在于，所述控制器控制所述电源来降低所述测量值与相应预设值之间的差别。17.如权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，所述电压调整装置更包含: 多个硬件监测器，每一硬件监测器重复测量与所述数据处理器相关的参数来得到多个测量值，处理所述多个测量值，并且所述多个硬件监测器基于所述多个测量值来产生多个中断信号。18.如权利要求17所述的电压调整装置，其特征在于，当所述控制器接收到来自所述多个硬件监测器的至少两个中断信号时，所述控制器询问一个发送中断信号的硬件监测器来获取一个测量值，并且依据所述测量值来调整所述电源的输出电压水平。19.如权利要求17所述的电压调整装置，其特征在于，当所述控制器接收到来自所述多个硬件监测器的至少两个中断信号时，所述控制器询问所有发送中断信号的硬件监测器来获取多个测量值，并且依据所述多个测量值来调整所述电源的输出电压水平。20.一种电压调整装置，其特征在于，所述电压调整装置包含: 数据处理器； 硬件监测器，测量相关于所述数据处理器的参数以得到测量值，处理所述测量值以得到处理结果，并且在所述处理结果满足条件时产生中断信号； 电源，向所述数据处理器以及所述硬件监测器提供电压；以及 控制器，控制所述电源以调整所述电源的输出电压水平，当所述控制器接收到来自所述硬件处理器的所述中断信号时，询问所述硬件处理器以取得所述参数的所述测量值，并且依据所述测量值来控制所述电源以调整所述输出电压水平。21.如权利要求20所述的电压调整装置，其特征在于，当所述测量值大于较高...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿南德·萨慕斯，尚恩·菲次帕特里克，
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：