功率信号接口制造技术

本文提供使用用于处理数据的设备发送能量管理信号的机构，该机构诸如片上系统集成电路(2)。处理电路系统(6、8、10)耦接至与能量管理电路系统(4)通信的消费者能量接口电路系统(14、16、18)。所通信的能量管理信号包括：静态功率消耗信号，该静态功率消耗信号指示独立于正在执行的处理操作的功率消耗水平；及动态功率消耗信号，该动态功率消耗信号指示取决于正在执行的处理操作的动态功率消耗水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数据处理系统的领域。更具体而言，本专利技术涉及用于处理数据的设备内的组件之间的功率参数的信号传递。
技术介绍
提供含有多个功能块的片上系统集成电路为人们熟知。例如，这些功能块可包括通用处理器、无线通信块、存储器、信号处理单元等。亦已知，通常要求在严格的功率限制下操作这些集成电路。例如，可能限制可消耗的峰值功率，以便操作电压不会下降的过低。亦可能限制一个时期内可能消耗的平均功率，以便相对于从能量收集发起的能量获得“平衡”，或以便确保可接受的电池寿命。能量管理的要求更加复杂，如众所周知，实行使不同的功能块进入不同操作状态，以便节省电力。例如，在未使用一些功能块时，这些功能块可进入静态省电模式，而其他功能块仍大量使用且消耗相对大量的功率。很难提前(预先)对可能出现的许多不同的操作环境模型化，且片上系统集成电路在管理该集成电路的电力消耗时应能够响应该集成电路的当前状态。
技术实现思路
从一方面可见，本专利技术提供一种用于处理数据的设备，该设备包含：处理电路系统，该处理电路系统被配置以执行处理操作；以及消费者能量接口电路系统，该消费者能量接口电路系统耦接所述处理电路系统，且被配置以与能量管理电路系统进行能量管理信号通信；其中所述能量管理信号包括：(i)静态功率消耗信号，该静态功率消耗信号指示所述设备的独立于由所述处理电路系统执行的处理操作的静态功率消耗水平；以及(ii)动态功率消耗信号，该动态功率消耗信号指示所述设备的取决于由该设备执行的处理操作的动态功率消耗水平。本专利技术认识到，当消耗能量的处理电路系统被提供有与能量管理电路系统进行能量管理信号通信的消费者能量接口时(其中能量管理信号包括静态功率消耗信号及动态功率消耗信号)，可改良功率控制的精度和效率。静态功率消耗信号可为能量管理电路系统提供有关处理电路系统的静态功率消耗水平的指示，此静态功率消耗水平与处理电路系统正执行的处理操作无关(例如，静态功率信号可指示由于处理电路系统内的泄漏电流消耗的功率)。静态功率消耗信号可被改变以反应当前的静态模式，例如时钟停止对功率闸控。动态功率消耗信号指示取决于由处理电路系统执行的处理操作的动态功率消耗的水平。此动态功率消耗可取决于当前正在执行的处理操作的性质变化，且此信息可用于改变动态功率消耗信号(例如，活动可以缓存命中/缺失率、加载/储存对算术指令速率、使能的时钟门控的百分比等为特征)。能量管理电路系统可使用这两种不同的功率消耗信号，以更精确及有效地整体管理设备内的能量分布及消耗。在一些实施例中，静态功率消耗信号可根据在所述设备未执行处理操作时可采用的多个模式中的所选一者变化。这些模式可包括至少一个以下模式：待机模式，在该模式下，设备的信号保持在原位，以使得设备能够在不必恢复状态信号的情况下(例如，时钟在静态处理器内部停止)恢复处理；状态保持模式，在该模式下，设备的状态信号被保存至设备内的状态保持电路系统(例如气球闩)，以使得设备能够藉由从状态保持电路恢复状态信号来恢复处理；及断电模式，在该模式下，设备的状态信号不再储存于设备内，且对设备的电源断开。静态行为的这些不同模式将具有与这些模式有关的不同水平的功率消耗，且此举可反映在返回至能量管理电路系统的静态功率消耗信号中。视设备的其余组件的状态而定，当针对与重新开始处理有关的延时(退出静态模式时)平衡所消耗的能量时，这些静态模式中的不同一者可能较佳。应了解，静态功率消耗(诸如漏泄)通常对温度具有很强的依赖性。然而，在独立于操作温度发出静态功率消耗信号时，可有利地简化系统。能量管理电路系统可整体获得设备的操作温度，且在不要求生成静态消耗功率信号的情况下执行任何必须的校正，以在该静态消耗功率信号生成且发送至能量管理电路系统之前考虑该因素。能量限制集成电路内的温度在集成电路上通常是均匀的，且因此，温度的集中量测更有效率，而不是要求功率消耗信号数据的每一发送器分别量测该发送器的自身的温度。动态功率消耗信号指示由处理电路系统内的处理操作消耗的功率的预测。实际上，消耗的功率的实际量可取决于温度、操作电压、时钟频率及制造制程(process)变化而变化。然而，如上所述，集中地就芯片宽度效应进行校正更有效率，而不是要求动态功率消耗信号的每一发送器分别量测并就这些参数进行校正。与如上所述的就芯片宽度参数进行校正相反，在一些实施例中，动态功率消耗信号可取决于在设备内部检测到的处理活动的水平而变化。执行处理操作的处理电路系统所消耗的功率可基于这些处理操作的性质而有相当大的变化。处理电路系统可经仪表化以获取当前正执行的活动类型的指示，且该处理电路系统使用此信息以修改发送的动态功率消耗信号，以便该动态功率消耗信号更精确地表示与这些处理操作有关的动态功率消耗。举例而言，若处理操作仅为NOP循环，则与执行密集复杂算术处理操作及高速率加载/储存操作的处理操作相比，该处理操作可能消耗相对较少的功率。动态功率消耗信号亦可取决于由设备执行的操作模式而变化。该模式可相对粗略地被决定，且该模式还提供改良的动态功率信号的精确度水平。例如，就执行无线通信的电路系统而言，与传输信号时相比，在接收信号时所消耗的功率可能有相当大的差异，且因此接收/传输模式指示可用于增加动态功率消耗信号的精确度。静态功率消耗信号及动态功率消耗信号从消费者发送至能量管理电路系统。所通信的能量管理信号亦可包括分配信号，该分配信号从能量管理电路系统发送至包括处理电路系统的设备，及该分配信号指示分配给该设备的功率水平。整个系统可在限制功率预算内操作，且能量管理电路系统可控制整个系统之不同组件之间的功率预算的分配。因此，分配信号可被提供至包括处理电路系统的设备，且可被用于控制该设备的操作模式，例如，执行处理操作的处理电路系统的时钟频率可视接收的分配信号而节流，以便保持在已分配给此处理操作的功率预算之内。希望能量管理信号应能够可靠地指示在可能较宽范围上延伸的功率水平。因此，在一些实施例中，能量管理信号使用对数编码功率水平，且此外能量管理信号使用功率水平的温度计编码(例如与对数编码结合)。在一些实施例中，不同的编码类型可用于动态及静态功率消耗信号。对数方法具有与需要形成线性子项，随后在对数转换之前将这些线性子项相加，并且在由能量管理器使用之前，对数项可能随后需要转换回线性形式有关的额外开销。为简化设计使用，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理数据的设备，该设备包含：处理电路系统，该处理电路系统被配置以执行处理操作；以及消费者能量接口电路系统，该消费者能量接口电路系统耦接所述处理电路系统，且被配置以与能量管理电路系统进行能量管理信号通信；其中所述能量管理信号包括：(i)静态功率消耗信号，该静态功率消耗信号指示所述设备的独立于由所述处理电路系统执行的处理操作的静态功率消耗水平；以及(ii)动态功率消耗信号，该动态功率消耗信号指示所述设备的取决于由该设备执行的处理操作的动态功率消耗水平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.21 GB 1314939.8;2013.09.02 GB 1315582.51.一种用于处理数据的设备，该设备包含：
处理电路系统，该处理电路系统被配置以执行处理操作；以及
消费者能量接口电路系统，该消费者能量接口电路系统耦接所述处理
电路系统，且被配置以与能量管理电路系统进行能量管理信号通信；
其中所述能量管理信号包括：
(i)静态功率消耗信号，该静态功率消耗信号指示所述设备的独立于由
所述处理电路系统执行的处理操作的静态功率消耗水平；以及
(ii)动态功率消耗信号，该动态功率消耗信号指示所述设备的取决于由
该设备执行的处理操作的动态功率消耗水平。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述静态功率消耗信号指示至少部
分地由于所述处理电路系统内的漏泄电流消耗的功率。
3.如权利要求1所述的设备，其中当所述设备未执行处理操作时，所
述静态功率消耗信号根据所述设备的多个模式中的所选一者变化，所述多
个模式包括以下模式中的至少一者：
(i)待机模式，在该模式下，所述设备的状态信号保持在原位，以使
得所述设备能够在不必恢复所述状态信号的情况下恢复处理；
(ii)状态保持模式，在该模式下，所述设备的状态信号被保存至所
述设备内的状态保持电路系统，以使得所述设备能够藉由从所述状态保持
电路系统恢复所述状态信号来恢复处理；及
(iii)断电模式，在该模式下，所述设备的状态信号不再储存于所述
设备之内，且对所述设备的电源断开。
4.如权利要求1、2或3所述的设备，其中所述静态功率消耗信号独
立于所述设备的操作温度。
5.如前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述动态功率消耗信
号指示对由所述处理操作消耗的功率的预测。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述动态功率消耗信号取决于所述
设备内检测到的处理活动的水平而变化。
7.如权利要求5和6中任一项所述的设备，其中所述动态功率消耗信
号取决于由所述设备执行的处理操作的模式而变化。
8.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述能量管理信号包括
分配信号，该分配信号指示由所述能量管理电路系统分配的供所述设备使
用的功率水平。
9.如权利要求8所述的设备，包括操作控制电路，所述操作控制电路
响应于所述分配信号以控制所述处理电路系统的操作，以使得所述设备的
功率消耗不超过由所述能量管理电路系统分配的所述功率水平。
10.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述能量管理信号中
的至少一者使用功率水平的对数编码。
11.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述能量管理信号中
的至少一者使用功率水平的温度计编码。
12.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述静态功率消耗信
号及所述动态功率消耗信号中的一个或多个表示所述设备的功率消耗的绝
对水平。
13.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中与所述能量管理电路
系统进行所述能量管理信号通信使用所述消费者能量接口电路系统与所述
能量管理电路系统之间的异步请求确认握手。
14.一种用于处理数据的设备，该设备包含：
处理装置，该处理装置用于执行处理操作；以及
消费者能量接口装置，该消费者能量接口装置用于与能量管理电路系
统进行能量管理信号通信以用于管理能量；
其中所述能量管理信号包括：
(i)静态功率消耗信号，该静态功率消耗信号指示所述设备的独立于
由所述处理装置执行的处理操作的静态功率消耗水平；以及
(ii)动态功率消耗信号，该动态功率消耗信号指示所述设备的取决
于由所述处理装置执行的处理操作的动态功率消耗水平。
15.一种用于管理至少一个用于处理数据的设备的功率消耗的能量管
理电路系统，该能量管理电路系统包含：
管理器能量接口电路系统，该管理器能量接口电路系统被配置以与所
述至少一个用于处理数据的设备进行能量管理信号的通信；
其中所述能量管理信号包括：
(i)静态功率消耗信号，该静态功率消耗信号指示所述设备的独立于
由所述设备内的处理电路系...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·沃尔特·弗林，詹姆斯·爱德华·迈尔斯，
申请(专利权)人：ARM有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB