用于提高电路的电源性能的准确电压控制制造技术

系统、设备和方法可以提供用于接收与负载的活动相关联的指示器数据。另外地，可以根据所述指示器数据来确定所述负载的电流相对于时间的变化率的估值。此外，当所述变化率的估值大于第一量时，可以向电压调节器选择性地输出升压信号。所述升压信号可以与对所述电压调节器的输出电压的调整相关联，并且可以将所述输出电压提供给所述负载。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提高电路的电源性能的准确电压控制相关申请的交叉引用本申请要求于2017年12月28日提交的美国非临时专利申请号15/856,154的优先权的权益。
实施例总体上涉及计算机架构中的电源管理。更具体地，实施例涉及电气负载(例如，基线电路)的精确功率估计，以及用于改进计算机系统中的性能的电源控制。
技术介绍
负载(例如，电气电路)可以执行一系列工作负载。电源要求可以根据工作负载中的变化而波动。显著的功率斜升增加可能使从输电器(powerdeliverer)提供给负载的电压输出下降。为了降低电压输入下降至最小阈值以下的可能性，可以通过主动地控制提供给负载的电压来加强系统功率。可以为很少遭受显著的功率斜升增加的系统设计常规技术。因此，常规技术可以依赖于保守防护带(conservativeguardband)，保守防护带会浪费功率并使用低效机制来减小功率(例如，节流)以减小功率斜升。这种常规技术可能基本上使工作性能降级并浪费功率。附图说明通过阅读以下说明书和所附权利要求，并且通过参考以下附图，实施例的各种优点对于本领域的技术人员将变得显而易见，在附图中：图1是根据实施例的计算架构的示例的框图；图2是根据实施例的操作功率估计控制设备的方法的示例的流程图；图3-图4是根据实施例的竞争系统的示例的框图；图5是根据实施例的电压、电流和时间窗口的示例的时序图；以及图6是根据实施例的半导体封装设备的示例的图示。具体实施方式现在转向图1，示出了计算架构100(例如，片上系统)，其中输电器102(例如，电压调节器)向基线电路108提供电力116。活动指示器110向下降预测器(drooppredictor)114提供指示器数据120。基线电路108可以是处理器、微处理器、现场可编程门阵列系统、数据流架构、脉动阵列(systolicarray)设计或消耗功率来工作的任何电路。进一步地，基线电路108可以是同步电路。输电器102可以能够动态地调整输电器102的电压输出。例如，可以根据基线电路108的需求来调整电力116的电压分量和电流分量。电力116的电压分量可以被称为输出电压。由基线电路108消耗的功率可以根据许多因素(例如，工作负载、架构、温度等)而波动。输电器102可以包括闭环控制机制，所述闭环控制机制通过感测信号118连续地跟踪目标输出电压Vcc并针对观察到的功率偏差进行校正。然而，这样的跟踪机制当被暴露于基线电路108的非常突然的消耗尖峰时可能无法足够迅速地对完全校正的电压偏差做出响应，这可能使性能降级(例如，时钟调制或流水线节流)，并且导致电压下降。电压下降可能是由于基线电路108的功率需求(例如，电流需求)增加而引起的并且可能是电压输出的突然下降。为了降低输出电压在电压下降期间减小到不希望的值(例如，最小电压/Vmin)的可能性，可以利用防护带。防护带可以将输出电压约束成设置为一幅度，该幅度的最大可能的电压下降不会使输出电压下降至Vmin以下。由于可能需要将输出电压设置为比基线电路108通常所需的值更高的值，所以静态防护带可能是低效的。因此，为了提高性能和电源使用率，下降预测器114可以预测下降并且响应于预测而不是依靠静态防护带来动态地改变防护带。例如，电流相对于时间的变化率(其可以是设计特性)可以被基线电路108使用来近似功耗变化。电流相对于时间的变化率可以被称为电流的瞬时变化率并且可以是电流相对于时间的导数。电流相对于时间的变化率可以被称为电流的变化率(例如，)或电流导数。电流导数可以被估计，并且可以被下降预测器114使用来预测电压下降。当下降预测器114预测电压下降时，下降预测器114可以输出升压信号122以暂时增加由输电器102输出的功率和/或输出电压。因此，输电器102可以实现基于下降预测器114的输出来调整的动态防护带。基线电路108可以是数字同步电路，所述数字同步电路能够通过活动指示器110来收集基线电路108的内部活动的运行时遥测。特别地，活动指示器110可以根据基线电路108的类型而收集各种形式的遥测数据，并且输出与基线电路108的电流使用率相对应的指示器数据。例如，如果基线电路108是基于指令的微处理器，则活动指示器110可以收集正被解码的指令的数量和/或此类指令的类型，并且基于所收集到的指令的数量和/或指令的类型来输出指示器数据120。因此，指示器数据120可以包括与所收集到的指令的数量和/或指令的类型相对应的无单位值。如果基线电路108是现场可编程门阵列系统，则活动指示器110可以收集从所使用的门和输入切换率(inputtogglerate)导出的数据，并且基于所收集到的数据输出包括无单位值的指示器数据120。如果基线电路108是数据流架构或脉动阵列设计，则活动指示器110可以收集从给定周期上的许多触发操作或产生的许多存储器请求导出的数据，并且基于所收集到的数据输出包括无单位值的指示器数据120。指示器数据120可以是信号，并且也可以是推测性的或者几乎精确地跟踪基线电路108的活动。因此，活动指示器110可以输出与基准电路108的活动(例如，电流使用率)相对应的指示器数据120。指示器数据120可以对应于基准电路108的将来电流和/或功耗并且特别地与电流的估值相关联。例如，活动指示器110可以确定小固定时间的平均电流的估值，其可以是在同步电路的多个时钟周期或单个周期上的操作。活动指示器110可以将估值作为指示器数据120来输出。在一些实施例中，指示器数据120可以是基线电路108的电流活动的立即报告。如果估值是活动的立即报告，则可以类似于如上所述的方式在同一时钟周期上确定估值。下降预测器114可以基于指示器数据120来导出基线电路108的电流的电流导数的估值(即，电流导数值)。电流导数的估值可以与基线电路108的功耗相关。电流导数的估值可以是活动的数字估值，与测量到的电流或测量到的电压相反，但是一些实施例可以仍然考虑测量到的电流或电压。下降预测器114可以基于电流导数的估值来调整输电器102的电力116。例如，下降预测器114可以确定电流导数的估值是否大于第一量。如果是这样的话，则可以向反应装置(reactor)106输出升压信号122。升压信号122可以激发输电器102以增加输出电压。通过在实际电压下降之前反应，并且使用输电器102前摄地注入更多的电流，可以确立对静态电压防护带的减小依赖性以提高计算架构100的电源和性能效率。也就是说，通过在发生电压下降之前注入更多的电流并且基于所估计的电流导数，计算架构100可以暂时增加功耗，但是可以消除和/或减少对时钟调制或流水线节流的需要，从而避免性能降低，并且可能同时避免静态防护带。所注入的电流可以补充无源元件(例如，电容器和电感器)的维持输出电压的电荷。进一步地，电流导数的估值可以是预测性的，而不是与被发送到活动指示器110的活动同时测量的。下降预测器114可以对输电器102下降响应进行建模并且可以是频率不变的。例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种受到电压调节的计算系统，包括：/n负载，所述负载用于提供与所述负载的活动相关联的指示器数据；/n电压调节器，所述电压调节器用于向所述负载提供输出电压；以及/n逻辑，所述逻辑被至少部分地实现在可配置逻辑或固定功能性逻辑硬件中的一者或多者中，以用于：/n接收所述指示器数据；/n根据所述指示器数据来确定所述负载的电流相对于时间的变化率的估值；并且/n在所述估值大于第一量时向所述电压调节器选择性地输出升压信号，其中，所述升压信号与对所述输出电压的调整相关联。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171228 US 15/856,1541.一种受到电压调节的计算系统，包括：
负载，所述负载用于提供与所述负载的活动相关联的指示器数据；
电压调节器，所述电压调节器用于向所述负载提供输出电压；以及
逻辑，所述逻辑被至少部分地实现在可配置逻辑或固定功能性逻辑硬件中的一者或多者中，以用于：
接收所述指示器数据；
根据所述指示器数据来确定所述负载的电流相对于时间的变化率的估值；并且
在所述估值大于第一量时向所述电压调节器选择性地输出升压信号，其中，所述升压信号与对所述输出电压的调整相关联。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述逻辑包括：
短移动平均值计数器，所述短移动平均值计数器用于基于所述指示器数据来确定所述负载的活动在第一时间段内的短平均值；以及
长移动平均值计数器，所述长移动平均值计数器用于基于所述指示器数据来确定所述负载的活动在比所述第一时间段长的第二时间段内的长平均值；并且
其中，所述逻辑用于根据所述长平均值和所述短平均值来确定所述变化率的估值。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述逻辑用于根据所述长平均值与所述短平均值之间的差来确定所述变化率的估值。


4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第二时间段至少与由所述电压调节器来检测所述输出电压的电压输出衰减的时间一样长。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统，其中，所述升压信号包括用于指示所述电压调节器增加所述输出电压的命令。


6.根据权利要求5所述的系统，其中：
当所述变化率的估值介于所述第一量与比所述第一量大的第二量之间时，所述命令指示所述电压调节器将所述输出电压增加第一值，并且
当所述变化率的估值大于或等于所述第二量时，所述命令指示所述电压调节器将所述输出电压增加比所述第一值大的第二值。


7.一种电压控制设备，包括：
一个或多个基板；以及
逻辑，所述逻辑耦合到所述一个或多个基板并且至少部分地实现在可配置逻辑或固定功能性逻辑硬件中的一者或多者中，所述逻辑用于：
接收与负载的活动相关联的指示器数据；
根据所述指示器数据来确定所述负载的电流相对于时间的变化率的估值；并且
在所述变化率的估值大于第一量时向电压调节器选择性地输出升压信号，其中，所述升压信号与对所述电压调节器的输出电压的调整相关联并且所述输出电压被提供给所述负载。


8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述逻辑包括：
短移动平均值计数器，所述短移动平均值计数器用于基于所述指示器数据来确定所述负载的活动在第一时间段内的短平均值；以及
长移动平均值计数器，所述长移动平均值计数器用于基于所述指示器数据来确定所述负载的活动在比所述第一时间段长的第二时间段内的长平均值，
其中，所述逻辑用于根据所述长平均值和所述短平均值来确定所述估值。


9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述逻辑用于根据所述长平均值与所述短平均值之间的差来确定所述变化率的估值。


10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第二时间段至少与由所述电压调节器来检测所述输出电压的衰减的时间一样长。


11.根据权利要求7至10中的任一项所述的设备，其中，所述升压信号包括用于指示所述电压调节器增加所述输出电压的命令。


12.根据权利要求11所述的设备，其中：
当所述变化率的估值介于所述第一量与比所述第一量大的第二量之间时，所述命令指示所述电压调节器将所述输出电压增加第一值，并且
当所述变化率的估值大于或等...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯莉·利文斯顿，费德里科·阿达纳斯，德米特里·卢卡琴科，福阿德·凯塞利，乔纳森·伊斯泰普，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US