处理器设备电压表征制造技术

本文提出了用于计算系统和处理设备的功率降低和电压调整技术。在一个示例中，一种方法包括通过计算装置的通信接口接收电压表征服务，该电压表征服务由远离计算装置的部署平台传送。该方法包括实施用于计算装置的处理设备的电压表征服务以确定处理设备的至少一个输入电压低于制造商指定的操作电压，该电压表征服务包括功能测试，该功能测试在上下文中使用计算装置的相关联的系统元件以迭代调整的电压运用处理设备。在实施电压表征服务期间，该方法包括监视至少处理设备的操作故障，并响应于操作故障，使用高于迭代调整的电压的当前值的恢复电压来重新启动处理设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】处理器设备电压表征背景集成电路(诸如计算系统和相关联的处理器设备中所采用的那些集成电路)通常消耗与电源电压、操作频率、性能水平相关的电功率或根据各种泄漏和寄生元件的特性消耗电功率。计算设备(诸如计算机、膝上型计算机、台式计算机、服务器、智能电话、游戏机等等)中的功耗可具有被分配给主处理器、图形处理器或片上系统(SoC)元件的大量功率预算。这些处理器可包括一个以上的域，域将集成电路设备的特定部分之间的功耗隔离，诸如将功耗隔离到每个具有相应的电源电压要求的特定处理或图形核。概览本文提出了用于计算系统和各种设备的功率降低和电压调整技术。在一个示例中，一种方法包括通过计算装置的通信接口接收电压表征服务，该电压表征服务由远离计算装置的部署平台传送。该方法包括实施用于所述计算装置的处理设备的所述电压表征服务以确定所述处理设备的至少一个输入电压低于制造商指定的操作电压，所述电压表征服务包括功能测试，所述功能测试在上下文中使用所述计算装置的相关联的系统元件以迭代调整的电压来运用所述处理设备。在实施所述电压表征服务期间，该方法包括监视至少所述处理设备的操作故障，并响应于所述操作故障，使用高于所述迭代调整的电压的当前值的恢复电压来重新启动所述处理设备。提供本概览以便以简化的形式介绍将在以下的详细描述中进一步描述的一些概念。可以理解，本概览并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限定所要求保护的主题的范围。附图简述参考以下附图可更好地理解本公开的许多方面。尽管结合这些附图描述了若干实现，但本公开并不局限于在此所公开的这些实现。相反，意图是要覆盖所有的替代方案、修改和等价物。图1例示了在一实现中的电压调整环境。图2示出了在一实现中的操作电压调整环境的方法。图3包括例示在一实现中的电压和功率降低的图表。图4例示了在一实现中的电压调整环境。图5例示了在一实现中的电压调整环境的操作。图6例示了在一实现中的热电压调整的操作。图7例示了适用于实现本文公开的任何架构、平台、过程、方法和操作场景的示例计算系统。图8例示了在一实现中的操作安全电压处理的方法。详细描述计算设备(诸如计算机、膝上型计算机、台式计算机、服务器、智能电话、游戏机等等)中的功耗可具有被分配给主处理器或片上系统(SoC)元件的大量功率预算。随着计算设备中处理需求的增加，相关联的功耗成比例地上升，导致相关联的计算设备在设备封装、电池寿命、散热、风扇噪声和速度限制方面的困难。当诸如处理器或处理设备之类的集成电路设备被制造时，出于对零件间变化、系统集成余量以及寿命终止(EoL)余量等其他余量的考虑而包括大量的电压余量。这些余量允许均匀性且易于制造测试，但具有更高的电压和功耗。在集成电路和相关联的装备中以更高的电压和功耗进行操作可能会导致增加的组件应力和更低的组件长期可靠性。处理设备也可使用微制造工艺来制造，该微制造工艺缩小特征几何形状并产生相关联的设备电容的减小和操作电压要求的减小，这可能会导致功耗的降低。然而，对于这些较小的几何形状而言设备泄漏会变得更成问题。这些处理设备还可包括一个以上的功率域，功率域将各特定部分之间的功耗隔离，诸如将功耗隔离到每个具有相应的电源电压要求的特定处理核或图形核。可采用诸如通过降低/减慢操作频率或关闭选择性功率域对处理设备进行节流来降低功耗并降低计算设备的相关联的温度。节流或选择性断电的一些示例包括通过禁用时钟或特定逻辑功能来仅限制AC功率，而让DC功耗不受影响。可通过关闭处理设备的各部分或整个处理设备来降低DC功耗。但是，在这些节流操作期间，处理设备的能力和性能通常会被削减。其他功率节省技术涉及提供具有改进的操作效率的系统级电压调节器和电源。本文描述的各种示例和实现有利地提供处理设备和相关联的计算系统中的较低功耗，而不改变处理设备和相关联的计算系统的性能水平。讨论了用于计算系统和处理设备的电压降低技术以确定经降低的操作电压低于制造商指定的电压。这些经降低的操作电压可能会导致相关联的功耗降低。而且，技术和实现例示了一旦确定经降低的操作电压就采用这些经降低的操作电压的各种方式，诸如在具有安全特征的系统中以限制操作电压的改变或辅助热管理。本文的电压调整技术在计算组装件的各种系统组件的上下文中运用诸如片上系统(SoC)设备之类的处理设备。这些系统组件可包括在处理设备的功能测试期间运用的一个或多个外壳、热管理元件(诸如冷却风扇、热沉或热管)、存储器元件(诸如随机存取存储器或高速缓冲存储器)、数据存储元件(诸如大容量存储设备)、以及功率电子元件(诸如电压调节或电气转换电路系统)等。此外，本文的电压调整技术在操作上运用处理设备的内部组件或部分，诸如处理核元件、图形核元件、北桥元件、输入/输出元件或处理设备的其他集成特征。在处理设备的制造期间，制造测试可针对制造商指定的操作电压调整各种电压设置以用于处理设备的各种相关联的电压域或电压轨。当被放置到诸如计算机、服务器、游戏系统或其他计算设备之类的计算装置中时，电压调节元件使用这些制造商指定的操作电压来向处理设备提供适当的输入电压。可以采用电压表，其将处理设备的各部分与制造商指定的操作电压以及这些部分的特定时钟频率相关联。因此，在许多处理设备中采用可经由熔断元件被设置的硬编码频率/电压(F/V)表，以指示支持针对不同电压域和操作频率的电路系统所优选的电压。在一些示例中，这些熔断元件包括电压标识符(VID)，其指示制造商指定的操作电压的归一化表示。可采用内置系统测试(BIST)电路系统来测试处理设备的各部分，但是此BIST电路系统通常仅激活处理设备的一小部分并且仅经通过专用和预定的测试路径。尽管BIST电路系统可测试处理设备的制造的正确性/有效性，但是BIST电路系统通常无法捕捉仍然满足BIST阈值的各设备之间的制造变化。各设备之间的制造变化包括在金属宽度、金属厚度、金属层之间的绝缘材料厚度、接触和通孔电阻方面的变化，或在跨多个晶体管类型的晶体管电特性方面的变化，并且所有变化都会影响功能操作中功耗的实际结果。这些结构不仅随处理设备不同，而且它们在处理设备内基于正常的工艺变化和光刻差异而变化，这导致了所有这些结构中细微的属性差异。结果，经降低的操作电压可以变化，并且实际上在每个处理设备上可以是唯一的。BIST通常还会在特定测试条件下产生通过/失败结果。此测试条件在性能(和功率)方面通常与实际系统操作有很大不同，因此它不能准确地表示设备的系统功率和性能能力。由于BIST结果和功能结果之间存在大量可变性，因此可发现BIST所采用的电压足以进行操作，但可能会采用大量的电压余量。与BIST测试相反，本文描述的功能测试采用功能模式，其不仅激活整个处理设备而且还激活可以与该处理设备共享功率域或其他元件的上下文围绕的系统的其他组件。在本文的示例中，采用功能测试来确定处理设备(诸如片上系统(SoC)设备、图形处理单元(GPU)、或中央处理单元(CPU))的经降低的操作电压(Vmin)。这些功能测试运行系统级程序，其不仅测试处理设备，而且还测试安装有该处理设备的整个计算系统。可采用目标应用，该目标应用运用计算系统和处理设备以确保处理设备内的特定处理单元被适当地激活。这可包括确保处理设备的所有部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于改变计算装置的功耗的方法，所述方法包括：通过所述计算装置的通信接口接收电压表征服务，所述电压表征服务由远离所述计算装置的部署平台传送；实施用于所述计算装置的处理设备的所述电压表征服务以确定所述处理设备的至少一个输入电压低于制造商指定的操作电压，所述电压表征服务包括功能测试，所述功能测试在上下文中使用所述计算装置的相关联的系统元件以迭代调整的电压运用所述处理设备；在实施所述电压表征服务期间，监视至少所述处理设备的操作故障，并响应于所述操作故障，使用高于所述迭代调整的电压的当前值的恢复电压来重新启动所述处理设备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.10 US 15/179,0161.一种用于改变计算装置的功耗的方法，所述方法包括：通过所述计算装置的通信接口接收电压表征服务，所述电压表征服务由远离所述计算装置的部署平台传送；实施用于所述计算装置的处理设备的所述电压表征服务以确定所述处理设备的至少一个输入电压低于制造商指定的操作电压，所述电压表征服务包括功能测试，所述功能测试在上下文中使用所述计算装置的相关联的系统元件以迭代调整的电压运用所述处理设备；在实施所述电压表征服务期间，监视至少所述处理设备的操作故障，并响应于所述操作故障，使用高于所述迭代调整的电压的当前值的恢复电压来重新启动所述处理设备。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，监视至少所述处理设备的所述操作故障包括，在系统管理控制器中，为所述处理设备建立看门狗计时器，如果所述处理设备没有响应达预定时间段，则所述看门狗计时器发起对所述处理设备的重置。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：在实施所述电压表征服务期间，将增量调整的输入电压应用到所述处理设备，根据所述功能测试操作所述处理设备，并且在应用每个所述增量调整的输入电压期间监视至少所述处理设备的操作故障；响应于所述功能测试期间的所述操作故障，确定所述增量调整的输入电压的相应值并至少部分地基于所述增量调整的输入电压的相应值为所述处理设备建立至少一个输入电压。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述恢复电压来重新启动所述处理设备包括：基于所述迭代调整的电压的所述当前值建立所述至少一个输入电压的最小操作电压，将电压余量添加到所述最小操作电压，以及指示所述计算装置的电压调节器电路系统向所述处理设备供应具有所述电压余量的最小操作电压，以用于所述计算装置中的所述处理设备的用户操作。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为所述处理设备实施所述电压表征服务包括：对于所述迭代调整的电压中的每一个，将所述处理设备启动进入操作系统并实施所述功能测试，其中所述功能测试运行一个或多个应用级别过程，所述应用级别过程被配置为运用所述处理设备的处理器核元件、图形核元件和输入/输出元件。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：在实施所述电压表征服务时，通过以第一输入电压初始地操作所述处理设备并在执行所述功能测试和监视所述操作故障的发生的同时以预定增量逐渐下降或上升所述输入电压来递增地调整所述至少一个输入电压。7.一种装置，包括：一个或多个计算机可读存储介质；存储在所述一个或多个计算机可读存储介质上的程序指令，所述程序指令至少部分地基于计算系统的实施，引导所述计算系统以至少：通过所述计算系统的通信接口接收电压表征服务，所述电压表征服务由远离所述计算系统的部署平台传送；发起实施用于所述计算系统的处理设备的所述电压表征服务以确定所述处理设备的至少一个输入电压低于制造商指定的操作电压，所述电压表征服务包括功能测试，所述功能测试在上下文中使用所述计算系统的相关联的系统元件以迭代调整的电压运行所述处理设备；在实施所述电压表征服务期间，监视至少所述处理设备的操作故障，并响应于所述操作故障，使用高于所述迭代调整的电压的当前值的恢复电压来重新启动所述处理设备。8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，包括进一步的程序指令，至少部分地基于所述计算系统的实施，引导所述计算系统以至少：使用系统管理...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·P·霍维斯，G·D·布兰肯伯格，P·A·阿特金森，R·J·雷，A·F·埃尔南德斯莫伊察，S·博什拉利雅得，ES·威，B·K·朗根多夫，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US