用于主动电力管理的装置和方法制造方法及图纸

描述了一种通过主动电力管理来防止处理器突然关闭的装置和方法。该装置包括电力供应轨，用于从电力供应发生器(例如，DC

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于主动电力管理的装置和方法
[0001]要求优先权
[0002]本申请要求于2018年12月21日提交的名称为“用于主动电力管理的装置和方法(APPARATUS AND METHOD FOR PROACTIVE POWER MANAGEMENT)”的美国专利申请No.16/230,440的优先权，通过引用其全部将其合并于此用于所有目的。

技术介绍

[0003]最近，处理技术达到了Dennard缩放的极限。为了向处理器(例如，计算机处理单元(CPU))提供更高的性能，用于处理器的电力供应最大电流(IccMax)也需要增大。更高的IccMax容许以更高的电力消耗为代价实现更快的执行速度。然而，当前客户希望减小具有处理器的印刷电路板(PCB)的面积。这种需求部分是为了减小PCB的尺寸和重量，以向最终用户提供移动性。电压调节器(VR)用于为处理器提供经调节的电力。
[0004]传统的VR使用大面积来输送更高的IccMax，并且从而提供更高的性能，并且这成为要解决的技术难题，因为在缩小PCB的尺寸的同时提供更高的性能是一个挑战。在一些应用中，处理器可能会在延长的时间内执行或运行合成病毒应用，相对于实际负载限制，其可能达到2倍的电力消耗。这可能需要VR供应高于应用限制的IccMax。理想情况下，VR设计为向处理器供应IccMax，以允许处理器运行实际或常规应用，而不是病毒应用(单个或多个)。设计一种计算机系统，使其能够使用当今的处理技术制造的处理器来运行病毒应用和实际应用，而不会导致灾难性的可靠性故障，是一个挑战。
[0005]本文所提供的背景描述是为了总体上呈现本公开内容的目的。除非本文另外指出，否则本部分中描述的材料不是本申请的权利要求的现有技术，并且不由于包含在本部分中而被承认是现有技术。
附图说明
[0006]根据以下给出的具体实施方式以及本公开的各个实施例的附图，将更充分地理解本公开的实施例，然而，不应将其理解为将本公开限制于具体实施例，而仅仅是用于解释和理解。
[0007]图1A-1B示出了根据一些实施例的具有处理器的计算系统的一部分，该系统具有用于主动电力管理以避免处理器停机的装置。
[0008]图2A示出了根据一些实施例的装置的高层级架构，该装置具有跨高侧开关的电流传感器以及用于主动管理处理器的电力的电压下降检测器。
[0009]图2B示出了根据一些实施例的装置的高层级架构，该装置具有跨电感器的电流传感器以及用于主动管理处理器的电力的电压下降检测器。
[0010]图3A示出了根据一些实施例的装置的高层级架构，该装置具有跨高侧开关的电流传感器、电压下降检测器以及用于主动管理处理器的电力的钳位电路。
[0011]图3B示出了根据一些实施例的装置的高层级架构，该装置具有跨电感器的电流传感器、电压下降检测器以及用于主动管理处理器的电力的钳位电路。
[0012]图4示出了根据一些实施例的用于生成用于主动管理处理器的电力的控制信号的装置。
[0013]图5示出了根据一些实施例的用于对耦合至处理器的电力供应轨上的电压进行钳位的装置。
[0014]图6示出了根据一些实施例的用于感测或测量通过电感器的电流的装置。
[0015]图7示出了根据一些实施例的不具有电压钳位电路并且具有足够大的负载电容的装置的时序图和列车组(trainset)响应。
[0016]图8示出了根据一些实施例的具有电压钳位电路和具有相对小的负载电容的装置的时序图和瞬态响应。
[0017]图9示出了根据一些实施例的具有用于主动管理处理器的电力的装置的计算系统。
具体实施方式
[0018]一些实施例描述了一种用于对电压调节器(VR)中的各种机制和处理器操作进行组合的快速协调，以进行有效和主动的电力管理的装置。尽管参考降压DC-DC转换器描述了实施例，但是实施例不限于此。其他形式的电压生成电路，诸如低压降(LDO)调节器、升压DC-DC转换器等也可以用于整个系统中，以主动管理处理器和/或整个计算系统的电力。
[0019]在一些实施例中，VR进入逐周期电流限制，并且向处理器提供信号以响应于某些性能指标超过预定(或可编程)阈值而进行扼制。例如，当通过VR的高侧开关的电流在两个VR开关周期(或其他数量的周期)之间增大阈值电流水平时，则电力控制单元(PCU)或任何其他合适的逻辑可指示处理器扼制其操作频率。在一个这样的实施例中，调整PLL(锁相环)的分频比以降低处理器使用的时钟的操作频率，而不会使PLL失去相位锁定。这样，当VR在实际应用水平进入电流限制时，将以最小的延迟执行处理器中的快速扼制。
[0020]在一些情况下，当处理器(或负载)电流超过用于在处理器上执行实际应用预期的水平时，向处理器提供电力的电力供应轨上的电压会下降。在一些实施例中，该装置监测电压下降，并且当电压下降到某个阈值以下时，PCU或任何其他合适的电力管理电路可以向处理器发送信号以扼制其操作频率以在发生完全下降之前降低负载。在一些实施例中，基于处理器上实际应用的执行来估计电压下降或电流尖峰的发生。例如，管线中某些指令或其他指令的推测执行可以提供可能发生电压下降的指示，并且因此处理器可能想要扼制其频率以避免VR并且因此处理系统的可能停机。
[0021]从PCU或电力管理电路到处理器的这些信号不仅是警报(单个或多个)，而且是允许将VR设计为低额定电流的机制的一部分。在一些实施例中，当发生大的下降时，在负载超过VR电压/电流峰值限制的时间期间，去耦电容或替代地钳位电路支持电力供应轨上的电压。这样，可以将VR设计为操作用于实际应用电力输送，同时允许持续短的处理器峰值电力。根据各种实施例和附图，其他技术效果将是显而易见的。
[0022]在下面的描述中，讨论了许多细节以提供对本公开的实施例的更彻底的解释。然而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施例。在其他实例中，以框图的形式而不是详细地，示出了公知的结构和设备，以避免使本公开的实施例晦涩难懂。
[0023]注意，在实施例的对应图中，信号用线表示。一些线可能更粗，以指示更多的组成信号路径，和/或在一个或多个末端具有箭头，以指示主要信息流向。这样的指示不意图是限制性的。而是，这些线与一个或多个示例性实施例结合使用，以促进对电路或逻辑单元的更容易理解。如设计需要或偏好所指示，任何表示的信号实际上可以包括一个或多个信号，这些信号可以沿任一方向传播，并且可以用任何合适类型的信号方案来实现。
[0024]术语“设备”通常可以指根据该术语的使用的上下文的设备。例如，设备可以指的是层或结构的堆叠体、单个结构或层、具有有源和/或无源元件的各种结构的连接等。通常，设备是三维结构，其具有沿着xyz直角坐标系的xy方向的平面和沿z方向的高度。该设备的平面也可以是包括该设备的装置的平面。
[0025]在整个说明书和权利要求书中，术语“连接”是指被连接的事物之间的直接连接，诸如电、机械或磁性连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：电力供应发生器，用于向电力供应轨提供电流和电压；处理器核，耦合至所述电力供应轨，所述处理器核以所述电力供应发生器提供的所述电流和所述电压进行操作；第一电路，用于监测电力供应发生器提供的所述电流；以及第二电路，用于在所监测的电流跨越阈值电流时，至少部分地关闭所述电力供应发生器。2.如权利要求1所述的装置，还包括：第三电路，用于在所述第二电路确定所监测的电流跨越所述阈值电流时，请求所述处理器核减小从所述电力供应轨的电流汲取。3.如权利要求2所述的装置，还包括：第四电路，用于监测所述电力供应轨上的所述电压，其中，所述第三电路用于在所述第四电路确定所监测的电压跨越阈值电压时，请求处理器核减小一个或多个性能参数。4.如权利要求3所述的装置，其中，所述一个或多个性能参数包括：操作频率、风扇速度、电流汲取和分压比。5.如权利要求3所述的装置，还包括钳位电路，用于在所述第四电路确定所监测的电压跨越阈值电压时，将所述电力供应轨上的所述电压钳位到预定电压水平。6.如权利要求1至5中的任一项所述的装置，其中，所述电力供应发生器包括高侧开关和低侧开关，其中，所述高侧开关与所述低侧开关串联耦合，并且其中，在所监测的电流跨越所述阈值电流时，所述第二电路将所述高侧开关关闭。7.如权利要求6所述的装置，其中，所述第二电路用于将所述高侧开关关闭所述电力供应轨上的预期电压下降的持续时间。8.如权利要求6所述的装置，其中，所述第二电路用于将所述高侧开关关闭所述电力供应轨上的电压下降的持续时间，并且用于在所述电压下降基本上结束时导通所述高侧开关。9.如权利要求1至5中的任一项所述的装置，其中，所述电力供应发生器是以下之一：DC-DC转换器、降压转换器、升压转换器、低压降(LDO)调节器、开关电容器电压调节器、或双向DC-DC转换器。10.一种装置，包括：电力供应轨，用于从电力供应发生器接收电流和电压；处理器，耦合至所述电力供应轨，其中，所述处理器用于以所述电力供应轨提供的电流和电压进行操作；以及接口，用于在通过所述电力供应轨的监测电流或所述电力供应轨上的监测电压分别跨越阈值电流或阈值电压时，接收请求以扼制所述处理器的一个或多个性能参数，其中，所述阈值电流低于电压调节器的灾难性阈值电流，或者其中，所述阈值电压高于所述处理器的灾难性阈值电压。11.如权利要求10所述的装置，其中，所述一个或多个性能参数包括：操作频率、风扇速度、电流汲取、和锁相环(PLL)分频比。12.如权利要求10所述的装置，还包括钳位电路，以在所述监测电压跨越所述阈值电压时，将所述电力供应轨上的所述电压钳位到预定电压水平。
13.如权利要求10所述的装置，其中，所述电力供应发生器包括高侧开关和低侧开关，其中，所述高侧开关与所述低侧开关串联耦合，并且其中，所述高侧开关在所述监测电流跨越所述阈值电流时关闭。14.如权利要求10所述的装置，其中，所述电力...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：