使用功率余量的可调集成电路操作制造技术

本公开涉及使用功率余量的可调集成电路操作。本公开描述了可编程逻辑，该可编程逻辑可以在极速处理模式下操作，以使正在进行的操作比安排的完成时间更快地完成。在距离安排的完成时间至少还有一些剩余时间的情况下，可以通过将可编程逻辑操作到深度睡眠模式来实现功率节省，其中，可以将与可编程逻辑相关联的配置存储器设置为合适的电压电平，以便在较低或零电压电平下不会导致数据丢失，但实现相对于平均处理操作期间消耗的功率量的功率节省。于平均处理操作期间消耗的功率量的功率节省。于平均处理操作期间消耗的功率量的功率节省。

【技术实现步骤摘要】
使用功率余量的可调集成电路操作


[0001]本公开总体涉及集成电路(IC)器件，例如可编程逻辑器件(PLD)。更具体地，本公开描述了功率余量(power headroom)监测系统和方法，这些系统和方法使得能够基于可用的功率余量来放大或缩小集成电路器件操作。

技术介绍

[0002]本节旨在向读者介绍可能与本公开各个方面相关的技术的各个方面，这些方面在下文中描述和/或声称。本讨论被认为有助于向读者提供背景信息，以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，可以理解，这些陈述是从这个角度解读的，而不是对现有技术的承认。
[0003]集成电路设备可以用于多种用途或应用，例如数字信号处理和机器学习。事实上，机器学习和人工智能应用已经变得越来越普遍。可编程逻辑器件(PLD)可以执行其中许多功能。可编程逻辑器件(PLD)可能需要使用更少的功率量进行操作。一些集成电路设备(例如中央处理单元(CPU))可以在极速(turbo)模式下工作。当CPU当前汲取低于热设计功率(TDP)时，CPU可能会增加其电压和频率，以消耗额外的功率余量。CPU的系统设计在制造时是固定的，因此何时进入极速模式可以是提前相对可预测的。然而，编程到可编程逻辑器件(例如现场可编程门阵列(FPGA))中的系统设计在制造时尚不清楚。因此，在制造时尚不清楚PLD将如何在操作中表现。

技术实现思路

[0004]根据本公开的一个实施例，提供了一种基于功率余量来在极速处理模式下操作集成电路的系统，所述系统包括：集成电路，所述集成电路包括可配置为执行第一工作负载的可编程逻辑以及监测电路；以及主机设备，所述主机设备被配置为：在所述集成电路执行所述第一工作负载时，从所述监测电路接收感测数据；基于所述感测数据来确定功率余量；以及基于所述功率余量来确定使所述集成电路进入极速处理模式。
[0005]根据本公开的一个实施例，提供了一种基于功率余量来在极速处理模式下操作集成电路的方法，所述方法包括：感测与执行第一处理操作的可编程逻辑电路相关联的第一功率值；基于阈值功率值和所述第一功率值之间的差异来确定功率余量值；以及基于所述功率余量值来重新配置所述可编程逻辑电路以更快地执行所述第一处理操作。
[0006]根据本公开的一个实施例，提供了一种能够基于功率余量在极速处理模式下操作的设备，所述设备包括：配置存储器，所述配置存储器被配置为存储第一比特流；可编程逻辑，所述可编程逻辑被配置为基于所述第一比特流执行第一操作；以及控制电路，所述控制电路被配置为：指示所述可编程逻辑执行所述第一操作；当所述可编程逻辑执行所述第一操作时：接收与在执行所述第一操作时正在进行的功率消耗量相对应的第一功率值；基于阈值功率值和所述第一功率值之间的差异来确定功率余量值；以及响应于所述功率余量值，进入极速处理模式，以使用存储在所述配置存储器中的第二比特流来执行所述第一操作。
附图说明
[0007]阅读以下详细说明并参考附图，可以更好地理解本公开的各个方面，其中：
[0008]图1是根据本公开的实施例的能够调整其操作以适应功率余量和节省功率的系统的框图；
[0009]图2是根据本公开的实施例的图1的集成电路器件的框图；
[0010]图3是根据本公开的实施例的用于监测集成电路的功耗的图1的系统的框图；
[0011]图4是根据本公开的实施例的比较了目标功耗和随时间变化的功耗的图，以用于说明功率余量；
[0012]图5是根据本公开的实施例的适应功率余量和节省功率的过程的流程图；
[0013]图6是根据本公开的实施例的示出为不同版本的电路设计生成多个比特流的图1的系统的框图，这些比特流可以对应于图5的操作期间使用的不同频率；并且
[0014]图7是根据本公开的实施例的示出示例可编程逻辑结构的图2的集成电路的框图，其中每个扇区包括相应的功率余量监测器。
具体实施方式
[0015]下面将描述一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，说明书中并未描述实际实现的所有特征。应该理解，在任何此类实际实现的开发过程中，就像在任何工程或设计项目中一样，必须做出许多特定于实现的决策，以实现开发人员的特定目标，例如遵守系统相关和业务相关的约束，这些约束可能因实现而异。此外，应该理解，这样的开发工作可能复杂且耗时，但对于那些具有本公开益处的普通技术人员来说，这将是设计、生产和制造的常规工作。
[0016]在介绍本公开的各种实施例的元素时，冠词“一”、“一个”和“该”意指存在一个或多个元素。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包含性的，意指除所列元素外，可能还有其他元素。此外，应当理解，本公开的“一些实施例”、“实施例”、“一个实施例”或“一实施例”的引用并不旨在解释为排除也包含所述特征的其他实施例的存在。例如，短语A“基于”B旨在意指A至少部分基于B。此外，术语“或”旨在是包含性的(例如，逻辑或)且非排他的(例如，逻辑异或)。换言之，短语A“或”B旨在意指A、B或者A和B。
[0017]随着处理应用变得越来越普遍，人们越来越希望电路能够进行复杂的计算，可能会使用大量的功率。处理应用可以在可编程逻辑器件(PLD)的可编程逻辑中实现，如现场可编程门阵列(FPGA)。越来越多的人可能希望PLD变得更有效率，消耗更少的功率。
[0018]本文所述的PLD可以利用可变的频率和电压来降低其总体功耗。PLD可以在低功率模式下运行，直到确定其目前的功耗量和目标功耗量之间存在功率余量。当有功率余量时，PLD可以运行到极速处理模式。当处于极速处理模式时，PLD可以快速完成处理操作，使处理操作在预定完成时间之前完成。当处理操作完成后，部分或全部的PLD可以被操作成深度睡眠模式。通过赶在预定完成时间之前完成处理操作，然后至少在预定完成时间之前睡眠，相对于没有使用极速处理模式或睡眠模式，PLD可以消耗较少的功率。
[0019]为了进入极速处理模式，可以增加PLD用于执行处理操作的频率。更快的频率可以通过增加PLD用于执行处理操作的时钟信号的频率而获得。在一些实施例中，除了可变频率外或代替可变频率，还可以增加PLD使用的电压，以进入极速处理模式。为了进入睡眠模式，
PLD的一个或多个部分可以从本地电源和/或外部电源断开。在睡眠模式下，PLD可以被电源门控或关闭电源。
[0020]在一些实施例中，PLD可以在正常的处理模式下运行，直到确定有功率余量。功率余量表示PLD的当前功耗与代表上限的第二功耗水平之间的差异。第二功耗水平可以是任何合适的阈值水平，如热设计功率(TDP)或根据产品规格的最大水平。第二功耗水平可以随时间变化(例如，随着温度升高或降低，第二功耗水平可以相应减少或增加)，也可以是静态的。当有足够的功率余量时，PLD可以在极速处理模式下运行，该模式消耗更多的功率并使PLD运行得更快。PLD或与PLD相关联的主机设备可以基于目前的功率余量何时大于阈值来识别是否有足够的功率余量。一旦待定任务或计算完成，PLD可以退出极速模式。在这一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于功率余量来在极速处理模式下操作集成电路的系统，所述系统包括：集成电路，所述集成电路包括可配置为执行第一工作负载的可编程逻辑以及监测电路；以及主机设备，所述主机设备被配置为：在所述集成电路执行所述第一工作负载时，从所述监测电路接收感测数据；基于所述感测数据来确定功率余量；以及基于所述功率余量来确定使所述集成电路进入极速处理模式。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主机设备被配置为基于所述集成电路的功率余量来对所述集成电路执行工作负载相关的部分重新配置，以在所述极速处理模式下执行所述第一工作负载。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主机设备被配置为：在所述极速处理模式时确定所述集成电路完成了处理操作；以及基于所述处理操作被完成，指示所述集成电路进入深度睡眠模式。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主机设备被配置为基于第一功耗和目标功耗之间的差异来确定所述功率余量。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述集成电路被配置为基于所述集成电路的配置存储器来执行处理操作，并且其中，所述配置存储器被配置为存储第一比特流。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述集成电路被配置为至少部分地通过以下方式进入所述极速处理模式：接收第二比特流；以及将所述第二比特流写入所述配置存储器以进入所述极速处理模式。7.根据权利要求6所述的系统，其中，与所述第一比特流使可编程逻辑实现电路设计相比，所述第二比特流使所述可编程逻辑以更快的时钟频率实现所述电路设计。8.根据权利要求6至7中任一项所述的系统，其中，所述第一比特流被配置为使可编程逻辑实现第一电路设计，其中，所述第二比特流被配置为使所述可编程逻辑实现第二电路设计，所述第二电路设计用于执行与所述第一电路设计相同的处理操作，但速度更快。9.根据权利要求5所述的系统，其中，所述工作负载相关的部分重新配置使所述集成电路以下述频率来执行所述第一工作负载：该频率与在不处于所述极速处理模式时用于执行所述第一工作负载的频率不同。10.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，当所述集成电路进入所述极速处理模式时，所述主机设备被配置为增加供应给所述集成电路的功率。11.一种基于功率余量来在极速处理模式下操作集成电路的方法，所述方法包括：感测与执行第一处理操作的可编程逻辑电路相关联的第一功率值；基于阈值功率值和所述第一功率值之间的差异来确定功率余量值；以及基于所述功率余量值来重新配置所述可编程逻辑电路以更快地执行所述第一处理操作。12.根据权利要求11所述的方法，包括：基于存储在配置存储器中的第一比特流，...

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