一种自适应门控电源控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应门控电源控制器，包括用于检测受控电路的输入输出信号的活性状态，并确定出当前电路信号权重值的输入输出检测电路，和与输入输出检测电路相连的用于根据当前电路信号权重值，计算受控电路的当前状态值，从而判断受控电路的工作状态，当判断为受控电路处于休眠状态时，则输出相应的关闭控制信号给电源门控开关和受控电路的电路状态计算单元。本发明专利技术通过对当前输入输出信号的活性状态检测，进而判断的电路工作状态，当处于休眠状态时，则生成控制信号控制电源门控开关，从而实时地自适应控制电路的门控电源，进而减小受控电路在休眠状态下由栅极漏电流和亚阈值漏电流引起的静态泄露功耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉 及集成电路设计领域，尤其涉及一种自适应门控电源控制器及自适应门控电源控制方法。
技术介绍
近几十年来，集成电路技术不断发展进步，工艺进步较快。随着工艺的发展，器件特征尺寸缩小，电路集成度不断提高，集成电路芯片的功耗密度不断提高，芯片散热和稳定性也随之成为问题。在这种情况下，集成电路低功耗设计技术出现，并逐渐发展进步，集成电路芯片功耗得以使用低功耗技术降低，不仅有利于集成电路的集成度的提高，也利于能耗的下降。低功耗技术分为版图级、电路级、逻辑门级、RTURegister Transfer Level，寄存器传输级)、结构级和系统级，门控电源技术是低功耗技术中的一种，属于电路级低功耗技术。集成电路在稳态情况下，输入输出不再变化，电路的功耗主要由泄漏功耗和直通功耗构成，门控电源技术通过关闭电路的电源，有效的降低了在电路处于稳态时的静态功耗。通常的门控电源设计包括高阈值门控管，开关Vdd (数字信号电源)或者Vss (数字电源地)，还有隔离单元和保持寄存器，以及控制器。通常情况下，对电源门控的管理通过软件的方法实现，根据电路的工作状态，以软件的方式实现不同工作状态之间的切换。
技术实现思路
本专利技术要解决的主要技术问题是，提供一种自适应门控电源控制器及自适应门控电源控制方法，通过对输入输出信号的检测判断电路的工作状态，以硬件方式实现更精细的门控电源控制。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下一种自适应门控电源控制器，包括输入输出信号检测单元，用于检测受控电路的输入输出信号的活性状态，并根据所述输入输出信号的活性状态确定当前电路信号权重值；电路状态计算单元，与所述输入输出信号检测单元相连，用于根据所述权重值计算所述受控电路的当前状态值，并根据所述当前状态值判断所述受控电路的是否处于休眠状态，如是，则生成相应的关闭控制信号控制受控电路和电源门控开关。进一步地，所述输入输出信号的活性状态即输入输出信号跳变的可能性。进一步地，所述自适应门控电源控制器还包括输入请求检测单元，与所述电路状态计算单元相连，用于对所述电路状态计算单元输出的关闭控制信号进行延时，并检测所述受控电路的输入信号，根据所述输入信号和所述关闭控制信号，判断所述受控电路是否有输入请求，如是，则生成相应的唤醒请求，并发送给所述电路状态计算单元；所述电路状态计算单元根据所述唤醒请求生成相应的唤醒控制信号控制所述受控电路和电源门控开关。 进一步地，所述输入输出信号检测单元包括寄存器，用于寄存上一时钟周期的信号；信号比较器，与所述寄存器相连，用于接收所述受控电路的输入输出信号，并将所述输入输出信号与所述上一时钟周期对应的输入和输出信号进行对比，并输出对比结果；优先级运算逻辑模块，与所述信号比较器相连，用于接收所述信号比较器输出的对比结果，并根据所述对比结果以及所述输入输出信号的优先级，生成相应的权重选择控制信号，并输出所述权重选择控制信号；权重选择模块，与所述优先级运算逻辑相连，用于接收所述优先级运算逻辑输出的权重选择控制信号，并根据所述权重选择控制信号选择当前电路信号对应的权重，并输出至所述电路状态计算单元。进一步地，所述电路状态计算单元包括电路状态寄存器，用于保存当前电路状态值；加法器，与所述电路状态寄存器和输入输出信号检测单元相连，用于将所述输入输出信号检测单元输出的权重与所述电路状态寄存器中当前存储的电路状态值相加，并将相加后的结果保存在所述电路状态寄存器中，作为当前电路状态值；控制信号产生模块，与所述电路状态寄存器和输入请求检测单元相连，用于读取所述电路状态寄存器中存储的所述当前电路状态值，并根据所述当前电路状态值产生相应的关闭控制信号控制受控电路和电源门控开关；当所述受控电路处于休眠状态时，则用于接收所述输入请求检测单元输出的唤醒请求，并根据所述唤醒请求生成相应的唤醒控制信号控制所述受控电路和电源门控开关。更进一步地，所述控制信号产生模块包括阈值比较器，与所述电路状态寄存器相连，用于读取所述电路状态寄存器内存储的当前电路状态值，并将其与所述阈值比较器内预先设置的阈值进行对比，并输出对比结果；控制信号产生子模块，与所述阈值比较器和输入请求检测单元相连，用于接收所述阈值比较器输出的对比结果，并根据所述对比结果生成相应的控制信号，即当所述阈值比较器的对比结果为当前电路状态值大于等于所述阈值时，则所述控制信号产生子模块用于生成相应的关闭控制信号控制所述受控电路和电源门控开关；当所述受控电路处于休眠状态时，则用于接收所述输入请求检测单元发送的唤醒请求，并根据所述唤醒请求生成相应的唤醒控制信号控制所述受控电路和电源门控开关。进一步地，所述输入请求检测单元包括延时模块和输入请求生成模块，所述延时电路，与所述控制信号产生子模块和信号比较器相连，用于接收所述控制信号产生子模块输出的关闭控制信号并对其延时，输出延时后的关闭控制信号至所述信号比较器；所述输入请求生成模块与所述信号比较器和延时模块相连，用于接收经过延时后的关闭控制信号和所述信号比较器输出的比较结果，当所述关闭控制信号到来后，根据所述比较结果产生唤醒请求，并发送至所述控制信号产生子模块。一种自适应门控电源控制方法，包括步骤输入输出信号检测单元检测当前时钟周期的受控电路的输入输出信号的活性状态，并根据该输入输出信号的活性状态确定当前电路信号的权重值，并将该权重值发送给电路状态计算单元；所述电路状态计算单元根据所述权重值计算所述受控电路的当前状态值，并判断所述受控电路是否处于休眠状态，如是，则生成相应的关闭控制信号，并发送给所述受控电路和门控电源开关；所述门控电源开关响应所 述关闭控制信号，即关闭门控电源，所述受控电路进入休眠状态。进一步地，检测当前时钟周期的受控电路的输入输出活性状态包括步骤输入输出信号检测单元的信号比较器接收所述受控电路的输入输出信号；所述信号比较器将所述输入输出信号与存储在寄存器中的上一时钟周期的信号相比较，如果两者相同，即所述输入输出信号没有跳变，并输出第一对比结果；否则，所述输入输出信号有跳变，输出第二对比结果。进一步地，所述方法还包括步骤当所述受控电路经过最小休眠时间，输入请求检测单元判断所述受控电路是否有输入信号，如是，则所述输入请求单元生成相应的唤醒请求，并发送至电路状态计算单元， 否则所述受控电路继续休眠；所述电路状态计算单元根据所述唤醒请求生成相应的唤醒控制信号，并发送给所述受控电路和门控电源开关；所述门控电源开关响应所述唤醒控制信号，即开启门控电源，所述受控电路恢复工作状态。本专利技术的有益效果是本专利技术的自适应门控电源控制器，包括输入输出检测单元， 以及与输入输出检测单元相连的电路状态计算单元，其中，输入输出检测电路用于检测受控电路的输入输出信号的活性状态，并确定出当前电路信号权重值发送给电路状态计算单元，而电路状态计算单元则根据当前电路信号权重值计算受控电路的当前状态值，从而判断受控电路的工作状态，当判断为受控电路处于休眠状态时，则输出相应的关闭控制信号给电源门控开关和受控电路，进而关闭电源门控开关，关闭门控电源。本专利技术通过对当前输入输出信号的活性状态检测，并根据该信号活性状态来生成对应信号的权重选择控制信号来选择相应的权重值，进而根据该权重值判断的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种自适应门控电源控制器，其特征在于，包括：输入输出信号检测单元，用于检测受控电路的输入输出信号的活性状态，并根据所述输入输出信号的活性状态确定当前电路信号权重值；电路状态计算单元，与所述输入输出信号检测单元相连，用于根据所述权重值计算所述受控电路的当前状态值，并根据所述当前状态值判断所述受控电路的是否处于休眠状态，如是，则生成相应的关闭控制信号控制受控电路和电源门控开关。

【技术特征摘要】
1.一种自适应门控电源控制器，其特征在于，包括输入输出信号检测单元，用于检测受控电路的输入输出信号的活性状态，并根据所述输入输出信号的活性状态确定当前电路信号权重值；电路状态计算单元，与所述输入输出信号检测单元相连，用于根据所述权重值计算所述受控电路的当前状态值，并根据所述当前状态值判断所述受控电路的是否处于休眠状态，如是，则生成相应的关闭控制信号控制受控电路和电源门控开关。2.如权利要求1所述的自适应门控电源控制器，其特征在于，所述输入输出信号的活性状态为所述输入输出信号跳变的可能性。3.如权利要求1所述的自适应门控电源控制器，其特征在于，还包括输入请求检测单元，与所述电路状态计算单元相连，用于对所述电路状态计算单元输出的关闭控制信号进行延时，并检测所述受控电路的输入信号，根据所述输入信号和所述关闭控制信号，判断所述受控电路是否有输入请求，如是，则生成相应的唤醒请求，并发送给所述电路状态计算单元；所述电路状态计算单元根据所述唤醒请求生成相应的唤醒控制信号控制所述受控电路和电源门控开关。4.如权利要求1所述的门控电源控制器，其特征在于，所述输入输出信号检测单元包括寄存器，用于寄存上一时钟周期的信号；信号比较器，与所述寄存器相连，用于接收所述受控电路的输入输出信号，并将所述输入输出信号与所述上一时钟周期对应的输入和输出信号进行对比，并输出对比结果；优先级运算逻辑模块，与所述信号比较器相连，用于接收所述信号比较器输出的对比结果，并根据所述对比结果以及所述输入输出信号的优先级，生成相应的权重选择控制信号，并输出所述权重选择控制信号；权重选择模块，与所述优先级运算逻辑相连，用于接收所述优先级运算逻辑输出的权重选择控制信号，并根据所述权重选择控制信号选择当前电路信号对应的权重，并输出至所述电路状态计算单元。5.如权利要求2所述的自适应门控电源控制器，其特征在于，所述电路状态计算单元包括电路状态寄存器，用于保存当前电路状态值；加法器，与所述电路状态寄存器和输入输出信号检测单元相连，用于将所述输入输出信号检测单元输出的权重与所述电路状态寄存器中当前存储的电路状态值相加，并将相加后的结果保存在所述电路状态寄存器中，作为当前电路状态值；控制信号产生模块，与所述电路状态寄存器和输入请求检测单元相连，用于读取所述电路状态寄存器中存储的所述当前电路状态值，并根据所述当前电路状态值产生相应的关闭控制信号控制受控电路和电源门控开关；当所述受控电路处于休眠状态时，则用于接收所述输入请求检测单元输出的唤醒请求，并根据所述唤醒请求生成相应的唤醒控制信号控制所述受控电路和电源门控开关。6.如权利要求4所述的门控电源控制器，其特征在于，所述控制信号产生模块包...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏昕东，王新安，王腾，胡子一，谢峥，张旭，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：94