监测和控制功耗制造技术

本发明专利技术涉及用于监测和控制功耗的电子电路、设备以及方法。因此，提供一种电子电路、设备和方法，包括一个或多个时序逻辑元件（１２），该时序逻辑元件能接收时钟信号（ＣＬＫ）以及输入信号（Ｉ）并能提供输出信号（Ｏ）。该时序逻辑元件（１２）还包括用于监测输入和输出信号（Ｉ，Ｏ）并且响应该输入和输出信号（Ｉ，Ｏ）提供控制信号（ＣＳ）的电路（２０），其中ＩＣ的功耗可操作地响应该控制信号加以控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电子电路，该电子电路包括至少一种时序逻辑元件，该时序逻辑元件包括用于接收时钟信号的至少一个时钟端；用于接收输入信号的至少一个输入端；用于提供输出信号的至少一个输出端。本专利技术还涉及一种包括具有上述特征的电子电路的设备；以及控制这种电子电路功耗的方法。WO01/48584A1“具有数字功率调节的微处理器”描述了一种数字监测微处理器功耗的方案。在本领域中，我们已经知道，随着例如像集成电路(IC)这样的现代电子电路的性能要求，即，功能性，复杂性，管芯大小，时钟速度等的增加，它们的功率消耗和耗散要求以及标准变得越来越关键。此外，在例如像电池供电计算机，多媒体设备以及移动通讯这样的设备的设计与运行中，功耗的问题是极其重要的因素。此外，本领域中已经公知，以高时钟频率运行并且具有大量的有源电子电路部分的IC会产生大量的热量。这些热量无论怎样都必须要从IC以及相关的装置中以最快地，最有效并且最节省成本的可能方式去掉。在某些情况下，这些热量的去掉变得非常复杂和昂贵，这在本领域也已经是公知的。本领域的技术人员已经知道处理IC功耗/耗散的各种技术，电路和系统。许多研究工作一直在面向以容许功耗值实现希望的性能标准的电路设计和技术。由于功耗取决于许多不同的因素，例如像电源电压；时钟频率；切换电容，以及电路切换动作，因此，已经提出许多不同的方案来通过减小这些因素中的任意一个或者其组合来试图使功耗最小。此外，由于在IC工艺技术中出现变化时出现的物理效应，漏电流成为IC功耗预算中更重要的一个因素。其直接结果是，已经提出像反向偏压IC基板或者采用MTCMOS技术这样的方案作为控制这些漏电流以便控制IC功耗的有效途径。减小IC功耗的大多数劳动都用在IC设计阶段中，其中关于IC功耗的信息从仿真和统计数据中进行采集。已经存在可以买到的基于软件的功耗仿真器，这些功耗仿真器有助于从功耗这方面参与优化电路的设计。然而，这些功耗仿真器根据一系列固定条件来优化功率源，这无疑是有缺陷的。在WO01/48584A1中，微处理器被分成各种功能单元，每个单元具有其固定的、以数字字编码的“功率权重”(power weight)功率权重必须要用校准工艺加以确定。当微处理器运行给定程序时，对每个功能单元的状态进行数字监测，即，它是活动的，还是不活动的，并且该信息被传递到特殊监测单元。该监测单元忽略与不活动的功能单元相关联的功率权重，但是要加上活动功能单元的功率权重，并且将它们的和与代表期望的最大功耗的阈值进行比较。如果它们的和大于该阈值，那么通过减小时钟频率或者在指令流水线中引入空位(bubble)而降低指令执行速率。如果它们的和小于该阈值，则不采取任何行动。功耗处理技术的某些其它实施例包括特别依据将要进行的数据处理任务(一个或者多个)来把系统时钟的频率调节到其最佳频率；响应给定的一组情况来调节电源；或者一起去掉功率供给。对于本领域的技术人员来说，用于耗散由IC所产生的热量的许多和各种方法和设备中的一些已经是公知的，例如包括散热器和液体冷却法。这些方法和技术在金钱和空间方面通常都是非常复杂和昂贵的。WO01/48584A1中披露的方案具有一些代表性的缺陷。一个缺陷就在于功耗被数字监测。其它的缺陷是由于功耗非常依赖于输入数据的量和类型，因此每个功能单元所消耗的功率并不能很好地用“固定权重”方案来表示；并且每个功能单元必须要加以校准以便限定它们适当的功率权重。本专利技术的一个目的是提供一种减小功耗的改进方案。本专利技术由独立权利要求所限定。从属权利要求限定了本专利技术的有益实施例。该目的用一种电子电路实现，该电子电路还包括用于监测输入和输出信号以响应该输入和输出信号提供控制信号的电路，其中响应该控制信号，电子电路的功耗被可操作地加以控制。根据本专利技术电路的一个实施例，该电子电路能以由时钟信号确定的速率加以控制。这种实施例具有的好处是时钟频率的任何变换都可被自始至终地应用到该电子电路。因此，当要求节省功率时，就可以快速并且充分地实现。根据本专利技术电路的另一实施例，该电子电路能提供与未来功耗相关的信息。当主动地控制功耗时，知道或者预测未来功耗将是或者可能是什么样子能够有明显的好处。在可能会在正常情况下导致功耗增加的、已知的或者可能“将要发生的”事件之前，可以作出决定。此外，根据本专利技术电路的另一实施例，该电子电路具有基于过去的逻辑事件使未来功耗预先可控的能力。当积极地控制功耗时，基于过去的事件知道或者预测未来功耗将是或者可能是什么样子也具有明显的好处。关于已知的，或者可能“将要发生的”事件，可再一次采取重要的，预先的功率节省决定。本专利技术的电子电路，设备以及方法的其它特征和优点可从所附的示意性附图以及随后的描述中阐明。在附图(它们旨在作为根据本专利技术的非限定性实施例给出)中附图说明图1示出示例性的现有技术状态的数字电路；图2示出根据本专利技术电子电路的概括性实施例；图3示出根据本专利技术电子电路的另一实施例；图4示出根据本专利技术电子电路的又一实施例；图5示出图1中结合根据本专利技术的电子电路的数字电路；图6a和6b示出现有技术的互导体；图7示出根据本专利技术的电子电路的基本系统框图；图8示出用于根据本专利技术的电压控制的电子电路的框图；图9示出用于根据本专利技术的频率控制的电子电路的框图；图10示出用于根据本专利技术的功耗控制的电子电路的概括性框图。尽管参考IC尤其是CMOS工艺技术IC描述本专利技术的电路，但本领域技术人员应该清楚其基本原理是也可应用于其它电子电路和IC工艺技术中。数字IC的功耗可分成两个单独的类别。第一类是动态功耗，并且第二类是静态功耗。动态功耗出现在逻辑状态改变的过程中，其中逻辑状态改变发生在IC数字电路内。另一方面，当数字电路处于稳态或者静止状态时出现静态功耗。动态功耗是例如CMOS的电荷控制电路功耗中的主要因素，并且当由于适当的输入激励而导致各个元件的节点(它们形成电路)改变状态时出现动态功耗。为简明起见，此处所使用的术语“功率”既包括实际功率，也包括像例如电流、电压、或与实际功率成比例的或表示实际功率的另一测量结果这样的值。参考图1，电子电路10的这个特定实施例包括一组D型数据锁存器(有时也称作触发器或者时序逻辑电路)12a-12e以及两个组合逻辑块14，16。应该注意到，为了描述本专利技术，已经描述和示出了D型触发器。然而，如本领域技术人员所知道的，本专利技术的目的和优点也可通过使用其它类型的逻辑，时序或者别的，如J-K或S-R型触发器来实现。此外，组合逻辑块14，16旨在作为例如处理逻辑块和数据路径逻辑块的非穷尽型示例。参考图1，触发器12a接收输入信号I1并产生适当的输出信号O1，该输出信号充当第一逻辑块14的第一输入信号。触发器12b接收输入信号I2，并且产生适当的输出信号O2，其中输入信号I2是来自第一逻辑块14的第一输出信号，输出信号O2充当第二逻辑块16的第一输入信号。触发器12c接收输入信号I3，并且产生适当的输出信号O3，其中输入信号I3是来自第二逻辑块16的第一输出信号。触发器12d接收输入信号I4，并产生适当的输出信号O4，其中输入信号I4是来自第一逻辑块14的第二输出信号，输出信号O4充当第一逻辑块14的第二输入信号。触发器12e接收输入信号I5，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子电路，包括至少一个时序逻辑元件（１２），该时序逻辑元件包括：用于接收时钟信号（ＣＬＫ）的至少一个时钟端；用于接收输入信号（Ｉ）的至少一个输入端（Ｄ）；用于提供输出信号（Ｏ）的至少一个输出端（Ｑ）；其特征在于所述电子电路还包括：用于监测所述输入和输出信号（Ｉ，Ｏ）以响应所述输入和输出信号（Ｉ，Ｏ）提供控制信号（ＣＳ）的电路（２０）；以及用于响应所述控制信号（ＣＳ）来控制该电子电路的功耗的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JDJ皮内达德格维滋，J里尤斯瓦奎滋，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]