【技术实现步骤摘要】
技术介绍
1、集成电路的快速发展，使处理器需要承担更复杂多变的任务，剧烈的负载变化给供电网络的稳定性带来挑战。负载变化直接导致供电电流的变化，进而产生电压陡降现象，这意味着时序余量不足甚至不满足最低需求，进而导致计算错误。通常电压陡降现象可以划分为三个阶段，其中一阶电压陡降最难以监测，其频率和幅度取决于封装电感和片上电容，频率范围从几十到几百兆赫兹，幅度范围从几十到上百毫伏。当出现电压陡降时需要通过ldo、dc-dc等多种手段来调回电压，避免系统出错。
2、常规电压陡降控制与调节系统往往需要多个周期来进行频率回升以避免引入新的电压陡降，但是整个过程需要数微秒的恢复时间，这就导致了频繁发生电压陡降的负载会严重影响芯片性能；若根据不同电压陡降的程度设计不同的频率回升策略，如此细粒度的划分则会付出额外的硬件代价，增大了设计难度同时降低了系统的灵活性。因此，需要一种低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，在尽可能低的性能代价下快速应对电压陡降现象。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述
技术介绍
的不足和主要设计挑战，提供了一种低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，通过全闭环、双环路的电路架构实现根据电压和电流对应的频率调节量快速响应电压陡降的专利技术目的，解决片上应对电压陡降方案对系统性能影响过大、灵活性差的问题。
2、本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案：
3、低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，作用于芯片电路和向
4、作为低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路的进一步优化方案，电压环控制器对当前时钟周期电压码值和当前时钟周期电流码值进行如下处理后产生受输入电压控制的频率控制量：对当前时钟周期电压码值进行低通滤波处理，获取当前电压值，利用静态电压值减去当前电压值，获取延迟电压降s1，根据延迟电压降s1和当前时钟周期电流码值预测当前电压降f1，根据延迟电压降s1、当前电压降f1、目标电压降t1、电压环控制器的比例项系数a1和微分项系数b1计算受电压控制的频率控制量vcf，。
5、作为低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路的进一步优化方案，电流环控制器对未来时钟周期电流码值进行如下处理产生受输入电流控制的频率控制量：根据未来时钟周期电流码值获取当前时钟周期电流码值，对未来时钟周期电流码值以及当前时钟周期电流码值进行平均滤波处理，获取滤波后预测电流值f2，对当前时钟周期电流码值进行指数加权滤波处理，获取滤波后当前电流值s2，结合滤波后预测电流值f2、滤波后当前电流值s2、目标电流值t2、电流环控制器的比例项系数a2和微分项系数b2计算得到受电流控制的频率控制量icf，。
6、作为低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路的进一步优化方案，时钟门控电路，包括：加法器、调制器以及门控时钟单元；加法器的一输入端接收受输入电压控制的频率控制量，加法器的另一输入端接收受输入电流控制的频率控制量，加法器输出总的频率控制量；调制器的输入端连接所述加法器的输出端，调制器输出时钟使能信号；门控时钟单元的输入端连接所述调制器的输出端，门控时钟单元输出全局时钟信号。
7、作为低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路的进一步优化方案，性能感知的电压控制器，包括：周期定时器、时钟门控监测器以及电压判断逻辑；周期定时器用于根据配置参数周期性地输出计满脉冲；时钟门控监测器，接收时钟使能信号和计满脉冲，在一个监测周期内记录时钟使能信号无效的次数，并在计满脉冲的作用下周期性地清零时钟使能信号无效次数的计数值；电压判断逻辑，接收时钟门控监测器输出的时钟使能信号无效次数的计数值，在计满脉冲有效时比较电压上升阈值与时钟使能信号无效次数的计数值后输出电压上升指令，在计满脉冲有效时比较电压回调阈值与时钟使能信号无效次数的计数值后输出电压下降指令。
8、作为低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路的进一步优化方案，电流预测单元，通过机器学习算法训练筛选系统关键信号的翻转权重后，对系统关键信号翻转监测结果进行乘累加，输出未来时钟周期电流码值的预测结果。
9、作为低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路的再进一步优化方案，采用通过四级流水实现的4阶低通滤波器对当前时钟周期电压码值进行低通滤波处理。
10、作为低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路的再进一步优化方案，通过一级寄存器根据未来时钟周期电流码值获取当前时钟周期电流码值。
11、作为低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路的再进一步优化方案，调制器为调制器。
12、本专利技术提出的低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，相较于现有电压陡降控制与调节方案，具有以下有益效果：
13、（1）使用全闭环、双环路的架构实时调节电压，联合使用了电压和电流信息实现了预测的效果，大大降低了调节期间的性能代价。
14、（2）联合使用电压环控制器和电流环控制器，利用了不同的控制参数拟合电压和电流对应的频率调节量，实现了灵活的双闭环控制策略。
15、（3）通过时钟门控电路对融合了电压监测量、电流监测量及预测量的频率控制进行处理，得到实现快速控制受控对象的全局时钟信号，联合使用性能感知的电压控制器和时钟门控电路，通过门控计数避免了频繁调节，并将时钟使能信号转变为对受控对象电压的调节，实现了简单高效地对抗电压陡降的专利技术目的。
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1.低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，作用于芯片电路和向其供电的片外电源芯片组成的受控对象，其特征在于，所述电压控制与调节电路包括：
2.根据权利要求1所述低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，其特征在于，所述电压环控制器对当前时钟周期电压码值和当前时钟周期电流码值进行如下处理后产生受输入电压控制的频率控制量：对当前时钟周期电压码值进行低通滤波处理，获取当前电压值，利用静态电压值减去当前电压值，获取延迟电压降S1，根据延迟电压降S1和当前时钟周期电流码值预测当前电压降F1，根据延迟电压降S1、当前电压降F1、目标电压降T1、电压环控制器的比例项系数a1和微分项系数b1计算受电压控制的频率控制量Vcf，。
3.根据权利要求1所述低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，其特征在于，所述电流环控制器对未来时钟周期电流码值进行如下处理产生受输入电流控制的频率控制量：根据未来时钟周期电流码值获取当前时钟周期电流码值，对未来时钟周期电流码值以及当前时钟周期电流码值进行平均滤波处理，获取滤波后预测电流值F2，对当前时钟周期电流码值进行指数加权滤波处理
4.根据权利要求1所述低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，其特征在于，所述时钟门控电路，包括：
5.根据权利要求1所述低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，其特征在于，所述性能感知的电压控制器，包括：
6.根据权利要求1所述低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，其特征在于，所述电流预测单元，通过机器学习算法训练筛选系统关键信号的翻转权重后，对系统关键信号翻转监测结果进行乘累加，输出未来时钟周期电流码值的预测结果。
7.根据权利要求2所述低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，其特征在于，采用通过四级流水实现的4阶低通滤波器对当前时钟周期电压码值进行低通滤波处理。
8.根据权利要求3所述低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，其特征在于，通过一级寄存器根据未来时钟周期电流码值获取当前时钟周期电流码值。
9.根据权利要求4所述低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，其特征在于，所述调制器为调制器。
...【技术特征摘要】
1.低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，作用于芯片电路和向其供电的片外电源芯片组成的受控对象，其特征在于，所述电压控制与调节电路包括：
2.根据权利要求1所述低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，其特征在于，所述电压环控制器对当前时钟周期电压码值和当前时钟周期电流码值进行如下处理后产生受输入电压控制的频率控制量：对当前时钟周期电压码值进行低通滤波处理，获取当前电压值，利用静态电压值减去当前电压值，获取延迟电压降s1，根据延迟电压降s1和当前时钟周期电流码值预测当前电压降f1，根据延迟电压降s1、当前电压降f1、目标电压降t1、电压环控制器的比例项系数a1和微分项系数b1计算受电压控制的频率控制量vcf，。
3.根据权利要求1所述低代价快速响应电压陡降的电压控制与调节电路，其特征在于，所述电流环控制器对未来时钟周期电流码值进行如下处理产生受输入电流控制的频率控制量：根据未来时钟周期电流码值获取当前时钟周期电流码值，对未来时钟周期电流码值以及当前时钟周期电流码值进行平均滤波处理，获取滤波后预测电流值f2，对当前时钟周期电流码值进行指数加权滤波处理，获取滤波后当前电流值s2，结合滤波后预测电流...
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