包括增强的基于温度的电压控制的用于能效和节能的方法、装置和系统制造方法及图纸

描述了包括增强的基于温度的电压控制的用于能效和节能的系统、装置和方法的实施例。在一个实施例中，装置包括处理器和耦合于该处理器的控制器。在一个实施例中，控制器接收对应于处理器的当前温度的温度测量。在一个实施例中，控制器还至少部分地基于温度测量和所述处理器的多个内部限制来确定对于正被施加给处理器的电压的调整，其中所确定的对电压的调整是基于处理器的工作频率和电压中的至少一项同温度之间的逆向温度依赖性关系的。在一个实施例中，控制器将所确定的对电压的调整提供给电压调节器接口。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括增强的基于温度的电压控制的用于能效和节能的方法、装置和系统
本公开涉及集成电路中的能效和节能，以及用于在集成电路上执行的代码，并且具体但非排他性地涉及使用逆向温度依赖性来动态调整施加给处理器的电压以减少功率消耗。
技术介绍
半导体处理和逻辑设计领域的进步已经允许增加集成电路器件上可存在的逻辑数量。结果，计算机系统配置已从系统中的单个或多个集成电路演变至多硬件线程、多核、多设备和/或完善的各集成电路上的系统。附加地，随着集成电路的密度增长，计算系统的功率需求(从嵌入式系统至服务器)也已逐步升级。此外，软件效率低及其对硬件的需要也已造成计算设备能耗的增加。事实上，一些研究表明，计算设备消耗整个国家(例如美国)的电力供给的相当大百分比。结果，对于与集成电路关联的能效和节能具有至关重要的需求。随着服务器、台式计算机、笔记本电脑、超级本、平板计算机、移动电话、处理器、嵌入式系统等设备变得越来越盛行(从包含在典型计算机、汽车和电视机中乃至到生物技术)，这些需求将增加。附图简述在附图的图形中作为示例而非限制地说明了本专利技术，其中相同的附图标记指示类似的元件，并且其中：图1例示了用于利用逆向温度依赖性来调节应用于处理器的电压以减少功率消耗的系统的框图。图2例示了用于基于给定温度动态调节电压的方法的一个实施例。图3A是示出根据本专利技术的实施例的示例性有序流水线和示例性的寄存器重命名的无序发布/执行流水线二者的框图。图3B是示出根据本专利技术的各实施例的要包括在处理器中的有序架构核的示例性实施例和示例性的寄存器重命名的无序发布/执行架构核的框图。图4A-B描述更具体的示例性的有序核架构的框图。图5是处理器的框图。图6-9是示例性计算机架构的框图。图10是根据本专利技术的实施例的对照使用软件指令转换器将源指令集中的二进制指令转换成目标指令集中的二进制指令的框图。图11A例示根据实施例的图表。图11B例示根据实施例的图表。具体实施方式在下面的描述中，阐述了很多具体细节。然而，应当理解，本专利技术的各实施例可以在不具有这些具体细节的情况下得到实施。在其他实例中，未详细示出公知的电路、结构和技术以免混淆对本描述的理解。在说明书中对“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但并不一定每个实施例都需要包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定是指同一个实施例。此外，当结合一个实施例描述特定特征、结构或特性时，我们认为，可本领域技术人员的学识范围内，与其他实施例相结合地影响这样的特征、结构或特性，无论是否对此明确描述。尽管参考特定集成电路中(诸如计算平台或微处理器中)的节能和能效描述了以下实施例，但是其它实施例适用于其它类型的集成电路和逻辑器件。本文描述的实施例的相似技术和教义可适用于可从更好的能效和节能中得益的其它类型的电路或半导体器件。例如，所披露的实施例不限于台式计算机系统，并也可用于其它设备，例如手持设备、芯片上系统(SoC)以及嵌入式应用。手持式设备的一些示例包括：蜂窝电话、互联网协议设备、数码相机、个人数字助理(PDA)、手持式PC。嵌入式应用典型包括：微控制器、数字信号处理器(DSP)、芯片上系统、网络计算机(NetPC)、机顶盒、网络中枢、广域网(WAN)交换机、或可执行如下所教导的功能和操作的任何其他系统。此外，本文描述的装置、方法和系统不限于物理计算设备，而是也涉及对节能和能效的软件优化。如将在以下描述中变得显而易见的，本文描述的方法、装置和系统的实施例(无论是关于硬件、固件、软件还是它们的组合)对于“绿色技术”(诸如，用在涵盖美国经济很大部分的产品中的节能和能效)的前景是至关重要的。图1例示了利用逆向温度依赖性来调节应用于处理器的电压以减少功率消耗的系统100的框图。在一个实施例中，系统100是更大处理系统(如下文中在图6-9中所例示的)的一部分。在一个实施例中，系统100包括控制器110、一个或多个热传感器120、电压调节器130、和处理器140。在一个实施例中，控制器110、热传感器120、和电压调节器130是处理器140的一部分。在一个实施例中，处理器140可以是中央处理单元(CPU)、图形处理器、或其他处理器，其执行指令以运行图1和图6-9的系统的算术、逻辑、和输入/输出操作。在一个实施例中，控制器110(其可为微控制器)、微处理器、或其他处理单元，测量处理器140的当前温度。在一个实施例中，控制器110以周期性的间隔来测量处理器140的当前温度。在一个实施例中，且如下文结合图11A和11B所更为详细讨论的，当处理器的当前温度适用于多个内部电压要求(诸如晶体管速度电压要求和处理器阵列电压要求时)，控制器可测量处理器的当前温度。在一个实施例中，当前温度是适用于诸如晶体管速度电压要求和处理器阵列电压要求的所有内部电压约束的单个温度测量。然而，如图11A中所例示的，不同的内部电压约束，例如晶体管速度和处理器阵列电压关系，可具有不同的温度依赖性关系。在一个实施例中，由电压调节器130基于处理器140的当前温度和期望工作频率或速度而动态地向处理器140加电压。在一个实施例中，随着处理器140的温度下降，处理器140中的晶体管就变慢了，藉此降低了处理器的工作频率。为了维持处理器140的期望工作频率，要被加给处理器140的电压随着温度下降而升高，这形成了电压和温度之间的逆向温度依赖性。在一个实施例中，控制器110由此调节其向电压调节器(VR)接口135请求的电压，VR接口135使得电压调节器130基于当前温度调节提供给处理器140的电压。在一个实施例中，处理器110通过在需要时(诸如在处理器温度下降时)将额外电压加给处理器140来进行电压调节。因为额外电压是在其被需要时且不是在最差情况场景模型中被加给处理器140的，当处理器140较热时不需要施加电压，藉此减少处理器140的功耗，并且减少图1的系统100和图6-9的系统所用的总体功耗。此外，在较低温度下(例如，当处理器140较冷时)源自处理器140的硅的能量泄露较低，因此，在较低温度下所加的电压被处理器140更为高效地使用。在一个实施例中，控制器110利用当前温度、处理器140的一个或多个参数、以及所需的工作频率，来确定动态电压调节。在一个实施例中，控制器110从一个或多个热传感器120获得处理器140的当前温度。在一个实施例中，热传感器120报告处理器140的每个核的温度数据。在一个实施例中，控制器110进一步获得处理器140的电压、频率和温度参数125。在一个实施例中，参数125描述了在处理器的制造和测试期间所产生的处理器140的工作属性。在一个实施例中，基于参数125、从热传感器(多个)120获得的处理器140的当前温度、处理器的期望工作频率、以及处理器140的其他内部限制项，控制器110针对当前工作点决定将被施加给处理器140的电压。在一个实施例中，基于处理器140的工作频率和温度的逆向依赖性来调节电压。在一个实施例中，控制器110向电压调节器接口135通知所确定的电压调节。在一个实施例中，电压调节器接口135利用一个或多个电压控制方法来使用电压调节器130将处理器变换至所确定的电压设定。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高效能耗的装置，包括：处理器；以及与所述处理器耦合的控制器，用于：接收对应于所述处理器的当前温度的温度测量，至少部分地基于所述温度测量和所述处理器的多个内部限制来确定对正被施加给所述处理器的电压的调整，其中所确定的对电压的调整是基于所述处理器的工作频率和电压中的至少一项同温度之间的逆向温度依赖性关系的，以及将所确定的对电压的调节提供给电压调节器接口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.22 US 13/335,7471.一种用于高效能耗的装置，包括：处理器；以及控制器，与所述处理器耦合，所述控制器用于：接收对应于所述处理器的当前温度的温度测量，至少部分地基于所述温度测量和所述处理器的多个内部限制来确定对正被施加给所述处理器的电压的调整，其中所确定的对电压的调整是基于所述处理器的工作频率和电压中的至少一项同温度之间的逆向温度依赖性关系的，以及将所确定的对电压的调节提供给电压调节器接口，其中所述控制器为所述处理器的所述多个内部限制中的每一个确定单独的电压调节值，并且从所述单独的电压调节值中选择将被提供给所述电压调节器接口的单一电压调节，并且其中所述多个内部限制包括晶体管速度电压最小值和处理器阵列电压最小值。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所确定的对电压的调整进一步是基于同所述处理器相关联的一组工作参数和所述处理器的期望工作频率的。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器在空闲状态，并且所确定的电压调节对正在施加给所述处理器的当前电压进行调节以使所述处理器得以维持多个状态变量。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于基于所述当前温度是否高于或低于温度阈值而在若干分立电压水平之间进行选择。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电压调节器接口用于通过在电压调节器接口和半固定的电压调节器之间切换一个或多个接线连接来在多个分立的电压水平间移动。6.一种用于高效能耗的方法，包括：接收对应于处理器的当前温度的温度测量；至少部分地基于所述温度测量和所述处理器的多个内部限制来确定对正被施加给所述处理器的电压的调整，其中所确定的对电压的调整是基于所述处理器的工作频率和电压中的至少一项同温度之间的逆向温度依赖性关系的；以及将所确定的对电压的调节提供给电压调节器接口，其中所述方法还包括为所述处理器的所述多个内部限制中的每一个确定单独的电压调节值，并且从所述单独的电压调节值中选择将被提供给所述电压调节器接口的单一...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·D·威尔斯，U·萨松，I·M·索迪，S·加哈吉达，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US