用于共享的功率域中的异构处理器之间的动态功率管理的装置、系统和方法制造方法及图纸

公开了用于动态地调整对于便携式计算设备中的功率域的输入参数的系统和方法。该功率域包括共享电力源的两个或更多处理资源。所述两个或更多处理资源的动态使用，产生了用于在与功率域中的处理资源相关联的状态变化发生时，对输入参数进行调整的机会。功率域中的控制器包括：用于通过生成指示设备对输入电压和时钟频率中的一者或二者进行调整的控制信号，对与功率域中的相应的处理资源相关联的状态指示符进行响应的逻辑单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求享受于2014年3月25日提交的、标题为“Apparatus,System and Method for Dynamic Power Management Across Heterogeneous Processors in a Shared Power Domain”的美国临时申请第61/970,290号(代理人案卷号141870P1)的优先权和利益，其全部内容通过引用方式被并入本文。
技术介绍
计算设备无所不在。一些计算设备是便携式的，例如，智能电话、平板设备和膝上型计算机。除了这些设备的主要功能之外，许多设备包括支持外围功能的单元。举例来说，蜂窝电话可以包括实现和支持蜂窝电话呼叫的主要功能，以及静物照相机、视频照相机、音乐播放器、全球定位系统(GPS)导航、网页浏览、发送和接收电子邮件、发送和接收文本消息、即按即说能力等等的外围功能。针对手持型便携式计算设备的一些常规设计方案包括多个处理器和/或具有多个内核的处理器，以支持特定的计算设备期望的各种主要功能和外围功能。这样的设计方案还经常将模拟、数字和射频电路或功能单元集成到单一基底上，并且通常被称为片上系统(SoC)。这些不同的电路和功能单元将经常需要不同的工作频率和电压电平，并且有时基于共同的输入需求来隔离。当这样的隔离是基于输入电压时，不同的电路可以共享共同的电力源。节省被存贮在用于向这样的便携式设备供电的电池中的能量的期望，已经导致动态功率管理技术的实现。这些技术包括调整时钟频率、输入电压或二者，以实现期望的电路性能。在SoC设计方案中应用的常规的多核功率降低技术，根据测量的电路性能来对输入电压进行缩放，以补偿半导体制造工艺变化，从而实现期望的目标性能。当单一功率域中的多个内核或者功能块对于相同的输入电压具有不同的响应时，响应最慢的内核或者功能块决定所需要的输入电压。因此，将实现所期望的性能必需的输入电压应用于该功率域。图1包括如应用于集成在单独的半导体中的测试电路的电压和频率的图10。沿着水平轴示出输入电压，而沿着垂直轴示出该测试电路的频率响应。通过线12来描绘第一半导体管芯中的测试电路的响应性，而通过线14来示出第二半导体管芯中的相应的测试电路的响应性。与第二半导体管芯中的同一测试电路相比，第一半导体管芯中的第一测试电路以更短的时间并且以更低的输入电压进行响应。如图中示出的，当施加基准电压VREF时，快速硅可以实现超过目标频率f_target的频率(例如，f1_measured)。如图中进一步示出的，施加到第一半导体管芯的测试电路的电源电压VREF–V1，使得该测试电路能够实现目标工作频率。相反地，当向第二半导体管芯施加VREF时，该测试电路实现比目标频率要低的频率f2_measured。必须向第二半导体管芯施加电源电压VREF+V2，使得该测试电路能够实现目标频率。在这些环境下，第一半导体管芯经常被称为具有“快速”硅，而第二半导体管芯被描述为具有“慢速”硅。如图1中进一步示出的，第一半导体管芯和第二半导体芯片的各自的响应性之间的差异示出：为了在两个管芯之中实现期望的或者目标的频率，需要针对慢速硅实现该目标频率所需要的输入电压。因此，快速硅将以等同于V1与V2之和的电压裕度来操作。由使用静态CMOS门的半导体消耗的开关功率是CxV2xf，其中C是每个时钟周期转换的电容，V是电源电压，以及f是开关频率，所以该部分的功耗随着电源电压的变化而二次地减少。但是，该公式并不精确，这是由于很多现代数字信号处理器(DSP)和多核处理器不仅仅利用CMOS来实现，而且还使用特殊的存储器电路、动态逻辑单元，例如，多米诺逻辑单元等等。此外，还存在静态泄漏电流，随着半导体器件特征尺寸变得更小，以及门限电平减小，静态泄漏电流已经变得越来越严重。因此，在用于管理电池供电的设备中的开关功耗的策略中，广泛地使用了动态电压缩放。结合降低的时钟频率来使用低电压的模式，以使与诸如多核处理器和DSP之类的组件相关联的功耗减到最小。当期望的性能要求大量的计算功率时，电压和频率被增加。但是，这些常规技术不响应对便携式计算设备的使用，这是由于其影响功率域内的多个内核或者全异的功能块。在功率域中，每个处理资源共享共同的电力源。例如，在便携式智能电话的情况下，对于该设备被上电的大部分时间而言，很多的功能单元和处理内核将处于低功耗状态，或者可能甚至被关闭电源，同时选择处理内核或者选择功能电路被供电并且在共享的功率域中被使用。在一些使用情况期间，将对一些内核或者功能电路进行供电和使用，而在一段时间之后，可能不再需要，故被关闭电源或者返回到低功率状态。图2示出了常规的功率域20，其中将共享的时钟和输入电压分发给多个处理资源或者内核。如示出的，总线18按照相应的时钟输入，向处理内核22-28提供周期信号。内核功率降低控制器(或者CPR控制器)15从电源接收第一电压，并且响应于来自一个或多个传感器的控制信号，在总线16上提供调整后的电压。该调整后的电压被分发给开关21-27中的每个开关，其中开关21-27被布置为可控制地向相应的处理内核22-28提供该调整后的电压。如图2中进一步指示的，内核22需要VREF+V2的输入电压来实现与f_target相对应的所期望的响应性。相比而言，内核24需要VREF+V2–X的输入电压来实现对应于该功率域的所期望的响应性。然而，内核26和内核28需要VREF+V2–2X的输入电压来实现所期望的响应性。在给定的时刻，便携式计算设备可能需要这些内核中的每个内核的计算资源处于期望的时钟频率。如图1中示出的，图2的常规的功率管理技术将施加输入电压VIN＝(VREF+V2)，使得功率域中的每个内核可以支持所期望的目标频率。在稍后的时间，该便携式计算设备可能不再需要这些内核中的每个内核的计算资源。但是，常规的用于功率域的功率分发设计方案继续施加比这些更快速的内核需要的更高的输入电压。即使当一个或多个内核处于待机或者低功率模式时，也施加该更高的输入电压。因此，存在针对用于在功率域内节省功率的改进的机制的需求。
技术实现思路
公开了用于动态地调整对于便携式计算设备中的功率域的输入的系统和方法。功率域包括共享电力源的两个或更多处理资源。所述两个或更多处理资源的动态使用产生了用于在与功率域中的处理资源相关联的状态变化发生时对输入进行调整的机会。功率域中的控制器包括：用于对与功率域中的相应的处理资源相关联的状态指示符进行响应的逻辑单元。该控制器逻辑单元生成用于指示设备对输入电压和时钟频率中的一者或二者进行调整的信号。一种示例性实施例包括具有功率域的便携式计算设备。该功率域包括：从共享的电力源接收输入功率的处理资源。被耦合到至少两个处理资源的控制器，被配置为从功率管理器接收信息。该控制器使用资源状态逻辑单元来生成由电源使用的第一控制信号，以向功率域提供期望的输入电压。一种示例性实施例包括便携式计算设备，该便携式计算设备具有被耦合到处理资源的功率域控制器。该功率域控制器根据修改的传感器链信号协议来接收信息。该链中的传感器嵌入关于相应的电路区域或者功能块的操作状态的信息。该信息包括功率状态和时钟频率中的一者或二者。该控制器接收该信息并且进行相应地响应。例如，该功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于动态地控制便携式计算设备中的功率域的方法，所述功率域包括共享电力源的处理资源，所述方法包括：识别所述便携式计算设备中的所述功率域中的至少两个处理资源的目前状况；响应于所述便携式计算设备中的所述功率域中的所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况的变化，发起对输入参数的调整；以及将所述输入参数应用于所述功率域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.25 US 61/970,290;2014.04.30 US 14/266,6421.一种用于动态地控制便携式计算设备中的功率域的方法，所述功率域包括共享电力源的处理资源，所述方法包括：识别所述便携式计算设备中的所述功率域中的至少两个处理资源的目前状况；响应于所述便携式计算设备中的所述功率域中的所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况的变化，发起对输入参数的调整；以及将所述输入参数应用于所述功率域。2.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况是在所述至少两个处理资源中的相应关系的一个处理资源中关联的二进制状态。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述二进制状态规定功率施加状态和功率未施加状态中的一个状态。4.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况规定所述至少两个处理资源中的相应关系的一个处理资源中的时钟频率。5.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况包括：接收来自系统功率管理器的信号。6.根据权利要求1所述的方法，其中，发起所述调整包括：执行资源状态逻辑单元。7.根据权利要求6所述的方法，其中，执行资源状态逻辑单元包括：生成针对于电源的控制信号。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述控制信号指示所述电源调整电压。9.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况包括：接收来自传感器的信号。10.根据权利要求9所述的方法，其中，来自所述传感器的所述信号标识时钟频率。11.根据权利要求9所述的方法，其中，来自所述传感器的所述信号标识功率何时被施加。12.根据权利要求9所述的方法，其中，发起所述调整包括：执行屏蔽逻辑单元。13.根据权利要求9所述的方法，其中，来自所述传感器的所述信号绕过第二传感器。14.根据权利要求1所述的方法，其中，发起对所述输入参数的所述调整包括：当向所述至少两个处理资源指派任务时，向应用了逻辑单元的调度器传送信息。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述信息是从下列各项中的一项或多项中选择的：具有所述至少两个处理资源的一对一关系中的电路的电压裕度和相对响应性。16.一种被布置在便携式计算设备中的功率域，包括：至少两个处理资源，其是通过共享的电力源来供电的；以及控制器，其被耦合到所述至少两个处理资源并且被配置为接收来自功率管理器的信息，所述控制器被布置为利用资源状态逻...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·V·万卡，H·J·朴，S·K·安巴普拉姆，S·K·阿加瓦尔，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US