基于电路的动态电容控制功率门电路制造技术

在一个实施例中，本发明专利技术包括一种装置，该装置具有：估计逻辑，用于在多个处理器周期期间估计处理器的处理器电路的动态电容；功率门计算器，用于基于动态电容估计，计算用于耦合至负载线以及在电压调节器和处理器电路之间的功率门电路的控制值；和控制器，用于基于控制值控制功率门电路的阻抗。其它实施例被描述和被要求保护。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于电路的动态电容控制功率门电路
各实施例与集成电路中的功率管理相关。
技术介绍
在诸如处理器之类的各种集成电路中，工作负载改变可以非常迅速地发生。因此，动态电容(Cdyn)也可以迅速变化，例如在非常少的时钟周期中从很低至很高值变化。但是，包括数字控制器和将经调节电压提供给处理器的电压调节器的电压调节器回路的响应更慢的多，则因此用于设备的特定电压(VID)被设置为最差情况电流消耗，也被称为功率病毒(powervirus)。甚至在最差情况电压降的情况下，电路电压不必下降至目标值以下。设置此电路电压使得电路所见电压足以用于无差错操作。但是，为最差情况电流消耗设置VID暗示在大多数情况中(即当不运行功率病毒时)，电路经历比需求电压更大的供应电压，且因此电路消耗太多功率，作为额外的泄露以及来自电路切换所跨越的额外电压。为了辅助功率管理，集成电路管芯可以包括一个或多个门控功率域，用于门控功率域的功率可以被选择地应用和中断，参考功率门控。通常地，当不需要门控功率域的电路时，功率门控被用来间歇性地禁用或停用整个门控功率域以保存功率。这可以被称为将门控功率域置于睡眠模式或状态。功率门在电源和门控配电网(门控电网)之间呈现固有的阻抗。根据欧姆定律，基于功率门的阻抗和对应门控功率域的电流消耗，门控电网电压可以与电源电压不同。可以基于预期负载条件设定控电压。出于谨慎，可假定最大负载条件或最大电流消耗。但是在操作期间，门控功率域从门控电网消耗的电流可能比预期更少，和/或电流消耗随着时间可能变化。门控功率域消耗的电流可能比预期更少时，在总负载线上的电压降比预期的更少。因此，门控电网电压可以比目标门控电压更高。更高的门控电压可能不必提高门控功率域的性能，且可通过增加的泄露和/或活跃的功耗降低功率效率。附图简述图1是根据本专利技术的实施例的配电系统的框图。图2是根据本专利技术的实施例的控制器的框图。图3是根据本专利技术的实施例的执行动态功率门控的方法的流程图。图4是根据本专利技术的一个实施例用于估计动态电容的方法的流程图。图5是根据本专利技术的实施例的处理器的框图。图6是根据一个实施例的处理器的协同设计的环境框图。图7是根据本专利技术的一个实施例的处理器核的框图。图8是根据本专利技术的实施例的系统的框图。详细描述在各个实施例中，在电压调节器和诸如处理器之类的半导体管芯电路之间耦合的功率门电路可以被控制为正确地实现最小的过电压并且因此当运行非功率病毒应用时最小化总功率。更特定的是，各实施例可以提供动态功率门控(DPG)系统以独立地控制在电压调节器和处理器电路之间耦合的多个功率门。在一个实施例中，系统可以包括控制器和可以在控制器的控制下被独立控制的功率门。当某些处理器块/核是不活动时，为了控制泄露，处理器包括功率门以当电路空载时减少漏电流。这些功率门可以是在电压调节器和由电压调节器供电的电路之间耦合的负载线的一部分，且相比于通过功率控制单元(PCU)的控制回路调节VID，可更快速地(例如在大约几个时钟周期中)调节这些功率门。为了控制通常针对大多数非功率病毒应用发生的过电压，大量将启用的功率门可以被控制。通过随着Cdyn变化而改变所启用的功率门的晶体管门宽度，使得能够控制功率门的阻抗，因此在当由应用消耗的Cdyn比功率病毒的Cdyn少的情况时吸收过电压，且因此吸收为其计算VID的电流。因此，甚至当电路在运行时，功率门的某些部分被禁用，因此将设备上(Vcc设备)的门控供应电压降至合适的电平，从而减少活跃的和泄露的功率。在其它实施例中，可通过适当控制功率门的门电压使得所有功率门在较低电平下被启用，和/或通过混合偏置和切换部分使得功率门中的一些被完全启用、一些被完全禁用且其它被部分启用以在降低电平下传导，来控制阻抗。现在参考图1，所示出的是根据本专利技术的实施例的配电系统的框图。如图1所示，系统10可以被用来将经调节的电压提供至诸如处理器之类的集成电路。虽然本文描述的各实施例是关于多核处理器，然而理解本专利技术的范围在这点上不受限制，且其他各实施例可以结合从由高度控制送达的经调节且可控的电压处获益的其他集成电路或其他电子设备使用。如图1所示，系统10包括电压调节器20。在各个实施例中，电压调节器20可以是将经调节的电压提供至第一配电网络25的片外调节器。第一配电网络25可以包括诸如电线、耦合元件等的将经调节的电压提供至处理器内部电路的电路。依次地，从配电网络25输出的电压可以通过功率门电路30和通过第二配电网络35被提供，第二配电网络35可以类似地包括诸如电线、耦合元件等的电路以因此提供经调节的电压至电路40。注意到设备电压Vcc_设备可以在此第二配电网络的输出处被提供至电路40。在图1的实施例中，电路40可以对应多核处理器或其他此集成电路的某些或所有电路。如图1所示，功率门30可以作为多个切换设备实现。在所示的特定实施例中，可存在多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)M1-Mn。在一个实现中，每个MOSFET可以是P沟道MOSFET(PMOS)，虽然其他实施例可能使用N沟道MOSFETs(NMOS)或其他这样的切换设备。对于图1所示的电路，可以在PMOS设备的门端子处通过从控制器50接收的控制信号门控每个PMOS设备M1-Mn。因此当被启用时，经调节的电压可以被提供至电路40，例如，从每个MOSFET的源端子至漏端子。因此，启用的开关通过第二配电网络35提供功率门控电压Vcc_设备。如下文将进一步描述，控制器50可以基于各个输入操作以控制这些开关。如下文将进一步描述的，一般而言，输入可对应关于处理器的操作参数的信息，包括其活动等级、各种开销、固定值等。现参照图2，所示出的是根据本专利技术实施例的控制器的框图。如图2所示，控制器50可以包括各种可配置逻辑、其他硬件、固件和其组合以生成用于功率门电路的控制信号。如所示，控制器50包括下文将进一步描述的动态电容估计器60，可以接收关于处理器活动等级的输入。因此，估计器60可以生成估计的电容比，其在一个实施例中可以对应于：C＝Cdyn_app/C动态功率病毒，其中Cdyn-app是在处理器(或被分析的部分)上正被执行的当前工作负载的动态电容，且C动态功率病毒是对应于在处理器(或部分)上被执行的功率病毒的最大工作负载的动态电容。因此，估计器60将所估计的比率C提供给更新逻辑70。在各个实施例中，更新逻辑70可以修改或更新此比率为更新的值C`。为了这个目的，更新逻辑70可以接收各种信息，包括诸如关于停止、时钟门控信号、数据模式等的附加的硬件动态信息，和在一些实施例中的可编程权重。基于所有的该信息，更新逻辑70可以生成被提供给功率门设置计算器80的经更新的比率C`。在一个实施例中，例如，更新逻辑70可以使用增加或减少预先确定的比特数以生成C`。在各个实施例中，计算器80可以使用经更新的比率值，连同阻抗值R的比率和功率值A的比率一起计算功率门设置。在一个实施例中，该阻抗值R的比率可以根据以下计算：R＝RPG_功率病毒/R负载线，其中RPG_功率病毒是功率门阻抗(当完全开启时)以及R负载线是总负载线阻抗。在一个实施例中，该比率功率值A可以根据以下计算：A＝PAC_功率病毒/P功率病毒，其中PAC_功率病毒是当处理器正在执本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：估计逻辑，用于在第一多个处理器周期期间估计处理器的第一处理器电路的动态电容；功率门计算器，用于基于动态电容估计，计算用于耦合至负载线并且在电压调节器和第一处理器电路之间的功率门电路的控制值；以及控制器，用于基于控制值控制功率门电路的阻抗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于功率管理的装置，包括：估计逻辑单元，用于在第一多个处理器周期期间估计处理器的第一处理器电路的动态电容以获得动态电容估计，其中所述动态电容估计包括在第一多个处理器周期期间第一处理器电路的所估计的动态电容与在执行功率病毒期间第一处理器电路的动态电容之间的比率；功率门计算器，所述功率门计算器耦合至所述估计逻辑单元，并用于基于动态电容估计，计算用于耦合至负载线并且在电压调节器和第一处理器电路之间的功率门电路的控制值；以及控制器，所述控制器耦合至所述功率门计算器，并用于基于控制值，控制功率门电路的阻抗。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括更新逻辑单元，所述更新逻辑单元与所述估计逻辑单元耦合，并用于基于硬件动态信息修改来自所述估计逻辑单元的动态电容估计。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述更新逻辑单元进一步用第一个值调节所述动态电容估计以获得经修改的动态电容。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括映射表，所述映射表包括多个条目，每个条目都将指令类型映射到电容值。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器进一步用于增加功率门电路的阻抗，以通过功率门电路中的电压调节器吸收过电压输出，从而降低处理器的功耗。6.一种用于功率管理的方法，包括：估计第一处理器电路在执行指令组期间的动态电容，所述估计包括对于所述指令组内的多个周期中的每一个周期：将周期的每个指令映射到动态电容；对周期的并发指令的动态电容求和以获得动态电容和；以及将校正因子加到动态电容和上以获得经调节的电容和；基于硬件动态信息，调节动态电容估计以获得经调节的动态电容估计；以及基于经调节的动态电容估计，控制功率门电路的阻抗，其中所述功率门电路耦合至负载线并且在电压调节器和第一处理器电路之间。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，估计用于指令组的动态电容还包括对于所述指令组内多个周期的每一个周期：对来自多个周期的子集的经调节电容和求平均，以获得指令组内多个周期中每一个周期的平均经调节电容和；以及选择多个周期的最大平均经调节的电容和。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，估计用于指令组的动态电容还包括使用最大平均经调节的电容和以及处理器的最大动态电容来计算动态电容比率。9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括在指令组被转换至用于在处理器中执行的机器指令时估计动态电容。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括存储指令，所述指令导致利用处理器的转换高速缓存中的机器指令基于动态电容估计来调节功率门电路的阻抗。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括使用指令在执行从转换高速缓存输出的机器指令的开始时控制功率门电路的阻抗。12.一种用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·斯维尔兰，M·泽尔里克森，K·科怀恩，N·尼尔拉坎塔姆，N·昂格尔，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US