熱控制裝置和方法
【專利摘要】本公開涉及熱控制裝置和方法。更具體而言，公開了一種熱控制方法和裝置的各個實(shí)施例。在一個實(shí)施例中，集成電路包括一個或多個熱傳感器、比較電路和控制電路。所述比較電路被配置為：從所述一個或多個熱傳感器接收溫度讀數(shù)。所述控制電路被配置為：響應(yīng)于所述比較電路確定來自所述一個或多個熱傳感器的至少一個溫度讀數(shù)超過一個或多個閾值之一而降低一個或多個受控子系統(tǒng)的性能級別?；谲浖臒峥刂茩C(jī)構(gòu)也可以與所述裝置同時執(zhí)行。
【專利說明】熱控制裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子系統(tǒng)，更具體地說，涉及電子系統(tǒng)的熱控制。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著晶體管實(shí)現(xiàn)的集成電路(IC)的數(shù)量增加，管理與溫度有關(guān)的問題在重要性方面也增加。在很多IC中，同時操作的大量晶體管可能產(chǎn)生明顯的熱量。如果保持不檢查，則IC的晶體管的操作所產(chǎn)生的熱量可能導(dǎo)致錯誤操作或永久損壞。
[0003]溫度傳感器得以在很多不同類型的IC上實(shí)現(xiàn)。一個或多個溫度傳感器可以放置在IC管芯上，并且可以用于確定其上各個位置處的溫度。溫度傳感器可以測量溫度信息并且將其報告給其它電路(例如一個或多個寄存器)。在一些IC(例如各種類型的處理器和片上系統(tǒng)(SOC))中，可以執(zhí)行監(jiān)控寄存器的軟件。如果檢測到超過預(yù)定閾值的溫度，則軟件可以發(fā)起動作以關(guān)閉IC的一個或多個部分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]公開了一種熱控制方法和裝置的各個實(shí)施例。在一個實(shí)施例中，集成電路包括一個或多個熱傳感器、比較電路和控制電路。所述比較電路被配置為:從所述一個或多個熱傳感器接收溫度讀數(shù)。所述控制電路被配置為:響應(yīng)于所述比較電路確定來自所述一個或多個熱傳感器的至少一個溫度讀數(shù)超過一個或多個閾值之一而降低一個或多個受控子系統(tǒng)的性能級別。
[0005]在一個實(shí)施例中，所述比較電路和所述控制電路可以與在處理器上執(zhí)行的軟件溫度控制例程并行地操作。因此，該系統(tǒng)可以包括硬件和軟件熱監(jiān)視控制機(jī)構(gòu)。硬件機(jī)構(gòu)(包括例如比較電路)可以比軟件機(jī)構(gòu)更頻繁地監(jiān)控從一個或多個溫度傳感器接收的溫度讀數(shù)。如果所述硬件機(jī)構(gòu)確定溫度讀數(shù)超過溫度閾值，則所述硬件機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生對于IC的至少對應(yīng)功能單元的性能級別的對應(yīng)降低。性能級別方面的這種降低可以允許在報告?zhèn)鞲衅魈幍臏囟仍谟绍浖C(jī)構(gòu)檢查之前回落到溫度閾值之下。
[0006]在一個實(shí)施例中，可以使用多個溫度閾值。例如，所述控制電路可以響應(yīng)于確定對應(yīng)溫度值已經(jīng)超過第一閾值而將受控子系統(tǒng)的性能降低第一量，或響應(yīng)于確定所述對應(yīng)溫度值已經(jīng)超過第二閾值而降低第二量。所述第二閾值可以大于所述第一閾值。如果對應(yīng)溫度讀數(shù)超過所述第二閾值，則所述軟件機(jī)構(gòu)可以關(guān)閉所述受控子系統(tǒng)(以及在一些實(shí)施例中，集成電路的其它部分)。在一些實(shí)施例中，在確定溫度讀數(shù)超過所述第一閾值時，所述軟件機(jī)構(gòu)可以不采取動作。因此，可以對所述硬件機(jī)構(gòu)允許用于將所述集成電路的各個子系統(tǒng)的溫度保持在安全限度之內(nèi)的機(jī)會，而無需執(zhí)行完全關(guān)閉。在所述硬件機(jī)構(gòu)不再能夠?qū)⒏鱾€溫度保持在安全限度之內(nèi)之后，所述軟件機(jī)構(gòu)可以執(zhí)行一個或多個受控子系統(tǒng)的關(guān)閉。
[0007]所述硬件機(jī)構(gòu)的不同實(shí)施例中的控制電路可以執(zhí)行各種類型的性能降低。例如，在一個實(shí)施例中，可以響應(yīng)于溫度讀數(shù)超過閾值而降低提供給受控子系統(tǒng)的時鐘信號的頻率。其它類型的性能降低可以包括操作電壓降低、帶寬限制、對另一子系統(tǒng)的工作負(fù)載的重新分配(例如從一個處理器內(nèi)核到另一處理器內(nèi)核)等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]以下詳細(xì)描述參照附圖，現(xiàn)簡要描述附圖。
[0009]圖1是集成電路的一個實(shí)施例的框圖。
[0010]圖2是基于硬件的熱控制裝置的一個實(shí)施例的框圖。
[0011]圖3A和圖3B是示出基于硬件的熱控制裝置的一個實(shí)施例的操作中的遲滯(hysterisis)的時序圖。
[0012]圖4是示出結(jié)合基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)的一個實(shí)施例的基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)的一個實(shí)施例的組合操作的流程圖。
[0013]圖5是系統(tǒng)的一個實(shí)施例的框圖。
[0014]雖然本發(fā)明容易經(jīng)受各種修改和替換形式，但其特定示例性實(shí)施例在附圖中通過示例的方式示出并且將在此詳細(xì)描述。然而，應(yīng)理解，附圖及其詳細(xì)描述并非意圖將本發(fā)明限制為所公開的特定形式，而是相反，本發(fā)明覆蓋落入所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同物以及替換。在此所使用的標(biāo)題僅用于組織的目的，而不是意圖用于限制本發(fā)明的范圍。如貫穿本發(fā)明所使用的那樣，詞語“可以”用在寬泛的意義上(即意指具有潛能)，而不是強(qiáng)制意義(即意指必須)。相似地，詞語“包括”、“包含”以及“含有”意指包括，但不限于此。
[0015]各個單元、電路或其它組件可以描述為“被配置為”執(zhí)行一個或多個任務(wù)。在這些情況下，“被配置為”是通常意指“具有在操作期間執(zhí)行一個或多個任務(wù)的電路”的結(jié)構(gòu)的寬泛陳述。故此，甚至當(dāng)單元/電路/組`件當(dāng)前并不打開時，單元/電路/組件也可以被配置為執(zhí)行任務(wù)。通常，形成與“被配置為”對應(yīng)的結(jié)構(gòu)的電路可以包括硬件電路和/或存儲可執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)操作的指令的存儲器。存儲器可以包括易失性存儲器(例如靜態(tài)或動態(tài)隨機(jī)存取存儲器)和/或非易失性存儲器(例如光盤或磁盤存儲、閃存、可編程只讀存儲器)等。相似地，為了便于描述，各個單元/電路/組件可以描述為執(zhí)行一個或多個任務(wù)。這些描述應(yīng)解釋為包括短語“被配置為”。陳述被配置為執(zhí)行一個或多個任務(wù)的單元/電路/組件明確地并非意圖對于該單元/電路/組件援引35U.S.C.§ 112，段落六解釋。
【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)參照圖1，示出集成電路(IC)的一個實(shí)施例的框圖。在所示實(shí)施例中，IClO是包括處理器內(nèi)核12和14、圖形單元16以及片上存儲器18的片上系統(tǒng)(SoC)。所示實(shí)施例中的存儲器18可以是只讀存儲器(ROM)、閃存、隨機(jī)存取存儲器或任何其它合適的存儲器類型。IClO還包括各個熱控制機(jī)構(gòu)，以在操作期間監(jiān)控并且調(diào)節(jié)其溫度。在該示例中，處理器內(nèi)核12和14以及圖形單元16分別包括溫度傳感器11。溫度傳感器11中的每一個耦合到跳變點(diǎn)電路13，其被配置為:對從熱傳感器中的每一個所接收到的讀數(shù)與一個或多個閾值進(jìn)行比較。IClO還包括熱控制電路15，其耦合為從跳變點(diǎn)電路13接收比較信息。在該特定實(shí)施例中，熱控制電路15可以通過改變各個接收時鐘信號的頻率來調(diào)整IClO的各個功能單元(或子系統(tǒng))的性能級別。熱控制電路15可以執(zhí)行其它控制動作以調(diào)整各個性能級別的實(shí)施例也是可能的并且預(yù)期的。這些動作可以包括電壓調(diào)整、帶寬調(diào)整、工作負(fù)載分配/重新分配等，但不限于此。
[0017]跳變點(diǎn)電路13和熱控制電路15可以包括基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)。也就是說，使用IClO的硬件電路來實(shí)現(xiàn)所示實(shí)施例中的基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)。該實(shí)施例中的IClO還被配置為:實(shí)現(xiàn)可以與基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)并行運(yùn)行并且與基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)互補(bǔ)的基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)。更具體地說，在該實(shí)施例中，用于實(shí)現(xiàn)基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)(SffTCM) 19的指令存儲在存儲器18中。處理器內(nèi)核12可以存取SWTCM19的指令，處理器內(nèi)核12可以執(zhí)行指令以執(zhí)行基于軟件的熱控制例程。在執(zhí)行SWTCM19的指令期間，處理器內(nèi)核12可以存取來自跳變點(diǎn)電路13的溫度比較結(jié)果，并且可以基于此而采取熱控制動作。
[0018]如上所述，跳變點(diǎn)電路13可以對接收溫度讀數(shù)與一個或多個溫度閾值進(jìn)行比較。這些閾值可以是可編程的，或可以硬引線到跳變點(diǎn)電路13中。在兩種情況之一下，可以按預(yù)定間隔來執(zhí)行將比較結(jié)果報告給熱控制電路15。與基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)的操作同時，處理器12所執(zhí)行的SWTCM19的指令可以按其自身的預(yù)定間隔從跳變點(diǎn)電路13存取比較結(jié)果。在所示實(shí)施例中，跳變點(diǎn)電路13將比較結(jié)果報告給熱控制電路15的間隔在持續(xù)期上可以短于SWTCM19從跳變點(diǎn)電路13存取比較信息的間隔。因此，熱控制電路15可以比處理器內(nèi)核12所執(zhí)行的SWTCM19的指令接收比較信息更頻繁地接收所更新的比較信息。
[0019]所示實(shí)施例中的熱控制電路15耦合為接收三個不同的時鐘信號CPUlClk、CPU2Clk和圖形時鐘。對應(yīng)輸出時鐘信號Clkl、Clk2和Clk3分別從熱控制單元15提供給處理器內(nèi)核12、處理器內(nèi)核14和圖形單元16。輸入時鐘信號可以基本上充當(dāng)用于它們對應(yīng)輸出時鐘信號的完全頻率基準(zhǔn)時鐘信號。該特定實(shí)施例中的熱控制電路15可以通過將輸入時鐘信號分頻以產(chǎn)生處于降低后的頻率的各個輸出時鐘信號來降低處理器內(nèi)核12和14以及圖形單元16中的任一的性能。在該實(shí)施例中，時鐘信號可以彼此獨(dú)立地分頻，從而一些單元可以在降低性能模式下操作，而其它單元可以在完全(正常)性能模式下操作。
[0020]由于基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)按比基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)更頻繁的間隔來更新，因此基于硬件的機(jī)構(gòu)可以對于ICio提供更精細(xì)粒度的熱控制功能。相應(yīng)地，如上所述，基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)可以響應(yīng)于特定比較結(jié)果而對IClO執(zhí)行各種類型的性能調(diào)整。例如，如果溫度讀數(shù)超過第一溫度閾值，則熱控制電路15可以將與報告溫度傳感器11關(guān)聯(lián)的功能單元的性能降低第一量。如果溫度讀數(shù)超過第二溫度閾值，則熱控制電路可以將與報告溫度傳感器關(guān)聯(lián)的功能單元的性能降低第二量。使用時鐘頻率的示例，如果超過第一溫度閾值則熱控制電路15可以將對應(yīng)時鐘信號的頻率降低第一量，并且如果超過第二溫度閾值則將對應(yīng)時鐘信號的頻率降低第二量。在該特定示例中，僅關(guān)于與報告溫度傳感器關(guān)聯(lián)的功能單元而執(zhí)行熱控制動作。然而，可以響應(yīng)于溫度讀數(shù)超過各閾值之一而對附加功能單元執(zhí)行性能降低的實(shí)施例是可能的并且預(yù)期的。還應(yīng)注意，響應(yīng)于溫度讀數(shù)落入各閾值之一之下，性能可以恢復(fù)到它們先前被降低的值。
[0021]硬件熱控制機(jī)構(gòu)可以在其操作中包括遲滯。熱控制電路15可能并不立即響應(yīng)于來自特定溫度傳感器11的溫度讀數(shù)超過閾值的初始指示而降低功能單元中的一個或多個的性能級別。反之，熱控制電路15可能等待預(yù)定時間。如果在預(yù)定時間已經(jīng)過去之后，來自特定溫度傳感器11的的溫度讀數(shù)仍大于閾值，則熱控制電路15可以執(zhí)行熱控制動作(例如對至少對應(yīng)功能單元降低時鐘頻率)。另一方面，如果在預(yù)定時間已經(jīng)過去之前來自特定溫度傳感器11的溫度讀數(shù)落回到閾值電壓之下，則熱控制電路15可以將對應(yīng)功能單元的性能級別保持在其當(dāng)如級別。
[0022]當(dāng)溫度落入溫度閾值之下時，也可以在提升性能級別中使用遲滯。在所示實(shí)施例中，熱控制單元15可以在對應(yīng)溫度讀數(shù)已經(jīng)落入給定閾值之后等待另一預(yù)定時間以提升功能單元的性能。如果預(yù)定時間過去，并且溫度仍然在閾值之下，則熱控制電路15可以通過例如增加其時鐘頻率來提升對應(yīng)功能單元的性能。另一方面，如果溫度未在閾值之下持續(xù)預(yù)定時間的持續(xù)期，則熱控制單元15可以將對應(yīng)功能單元保持在降低性能級別。注意，(當(dāng)溫度落入閾值之下時)增加性能并且(當(dāng)溫度大于閾值時)降低性能所需的預(yù)定時間可以彼此不同。此外，這些預(yù)定時間可以是可編程的。
[0023]如上所述，當(dāng)在處理器內(nèi)核12中執(zhí)行其對應(yīng)指令時，SWTCM19可以按比基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)更不頻繁的間隔來存取溫度比較結(jié)果。此外，SWTCM19可以響應(yīng)于溫度讀數(shù)超過閾值而采取不同的動作。在該特定實(shí)施例中，響應(yīng)于來自特定溫度傳感器11的溫度讀數(shù)超過最大溫度閾值，處理器內(nèi)核12可以執(zhí)行用于SWTCM19的指令以至少關(guān)閉對應(yīng)功能單元。典型地，由于基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)更頻繁地更新，因此其可能經(jīng)常能夠?qū)囟缺３衷谒?guī)定的限度內(nèi)。SWTCM19確定溫度超過最大閾值可以指示基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)并未成功地將溫度保持在所規(guī)定的限度內(nèi)，因此可以執(zhí)行關(guān)閉以防止對IClO的電路的潛在損壞。關(guān)閉的程度可以基于特定情況而變化。例如，如果僅與一個功能單元關(guān)聯(lián)的熱傳感器正報告比最大閾值更大的溫度，則可以僅關(guān)閉該功能單元。在另一示例中，如果與多個功能單元關(guān)聯(lián)的熱傳感器正報告溫度超過最大閾值，則可以關(guān)閉整個IC10。還要注意，如果在所示實(shí)施例中處理器內(nèi)核12待關(guān)閉，則處理器內(nèi)核14可以承擔(dān)執(zhí)行用于SWTCM19的指令的角色。
[0024]除了最大溫度閾值之外，跳變點(diǎn)電路還可以對接收溫度讀數(shù)與其它閾值進(jìn)行比較。通過實(shí)現(xiàn)小于最大值的附加閾值，在潛在地防止SWTCM19進(jìn)行關(guān)閉的同時，可以將IClO的熱輸出(并且因此溫度)及其各個功能單元保持在限度內(nèi)。
[0025]現(xiàn)參照圖2，示出基于硬件的熱控制裝置的一個實(shí)施例的框圖。更具體地說，圖2示出跳變點(diǎn)電路13和熱控制電路15中的每一個的一個實(shí)施例的細(xì)節(jié)。在該示例性實(shí)施例中，基于硬件的熱控制裝置被配置為對于兩個不同功能單元(在此情況下處理器內(nèi)核和圖形單元)基于兩個不同閾值來監(jiān)控兩個溫度傳感器11。然而，對于多于兩個的功能單元監(jiān)控多于兩個的溫度傳感器11所報告的溫度的實(shí)施例是可能的并且預(yù)期的(包括圖1所示的實(shí)施例)。此外，雖然在該示例中針對兩個不同閾值進(jìn)行比較，但針對多于兩個的閾值的比較對于各個實(shí)施例也是可能的并且預(yù)期的。被配置為僅針對單個溫度閾值監(jiān)控僅單個溫度傳感器11和/或用于僅控制單個功能單元的實(shí)施例也是可能的并且預(yù)期的。
[0026]在所示實(shí)施例中，跳變點(diǎn)電路13被耦合包括四個分離的比較器21A-21D。比較器中的每一個耦合為從溫度傳感器IlA或IlB之一接收溫度讀數(shù)。跳變點(diǎn)電路13還包括閾值寄存器22和23，其分別被配置為存儲第一溫度閾值和第二溫度閾值。在所示實(shí)施例中，溫度閾值是可編程的。替代寄存器，在其它實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)可以存儲溫度閾值的其它存儲設(shè)備。
[0027]比較器21A和21C在所示實(shí)施例中耦合到閾值寄存器22，而比較器21B和21D耦合到閾值寄存器23。比較器21A和21B耦合為從溫度傳感器IlA接收溫度讀數(shù)，而比較器21C和21D耦合為從溫度傳感器IlB接收溫度讀數(shù)。該實(shí)施例中的比較器21A和21C被配置為對溫度讀數(shù)與閾值寄存器22中所存儲的溫度閾值進(jìn)行比較。相似地，該實(shí)施例中的比較器21B和21D被配置為對溫度讀數(shù)與閾值寄存器23中所存儲的溫度閾值進(jìn)行比較。
[0028]所示實(shí)施例中的OR門27A耦合為從比較器21B和21D接收比較結(jié)果。如果來自比較器21B或21D之一的比較結(jié)果指示對應(yīng)接收溫度讀數(shù)大于閾值寄存器23中所存儲的溫度閾值，則OR門27A可以輸出邏輯I。否則，如果比較器21B或21D都不指示各個接收溫度讀數(shù)超過閾值寄存器23中所存儲的溫度閾值，則OR門27A可以輸出邏輯O。所示實(shí)施例中的OR門27B耦合為從比較器21A和21C接收比較結(jié)果。如果比較器21A或21C之一指示接收溫度讀數(shù)超過閾值寄存器22中所存儲的溫度閾值，則OR門27B可以輸出邏輯I。如果比較器21A或21C都不指示接收溫度讀數(shù)超過閾值寄存器22中所存儲的溫度閾值，則OR門27B可以輸出邏輯O。
[0029]所示實(shí)施例中的計數(shù)器/選擇器24A耦合到OR門27A的輸出。相似地，計數(shù)器/選擇器24B耦合到OR門27B的輸出。所示實(shí)施例中的計數(shù)器/選擇器中的每一個可以響應(yīng)于其分別耦合的OR門的輸出的轉(zhuǎn)變而發(fā)起計數(shù)。此外，每個計數(shù)器/選擇器也可以生成用于設(shè)置用于給定功能單元的性能級別的選擇代碼。雖然圖2中未明確示出，但每個計數(shù)器/選擇器也可以耦合為從比較器21A-21D中的每一個接收信息，以確定溫度傳感器IlA和/或IlB中的哪一個正報告超過溫度閾值之一的溫度。這可以進(jìn)而允許熱控制電路15獨(dú)立于彼此而控制對應(yīng)的所耦合的功能單元的各個性能級別。
[0030]在所示實(shí)施例中，計數(shù)器/選擇器24A被配置為基于接收溫度讀數(shù)與閾值寄存器23中所存儲的溫度閾值的比較而操作。響應(yīng)于(例如歸因于一個或兩個比較器指示溫度讀數(shù)超過閾值寄存器23中所存儲的閾值的)OR門27A的輸出的狀態(tài)的改變，計數(shù)器/選擇器24A可以發(fā)起計數(shù)。計數(shù)可以繼續(xù)，直到達(dá)到預(yù)定計數(shù)值，或直到OR門27A的輸出再次改變狀態(tài)，無論誰首先產(chǎn)生。預(yù)定計數(shù)值可以與預(yù)定時間對應(yīng)。因此，如果達(dá)到預(yù)定計數(shù)，則計數(shù)器/選擇器24A可以改變輸出代碼，以產(chǎn)生對一個或多個功能單元的性能級別的改變。如果在OR門27A的輸出再次改變狀態(tài)之前沒有達(dá)到預(yù)定計數(shù)，則計數(shù)器/選擇器24A可以保持其當(dāng)前輸出代碼，由此使得IClO的功能單元能夠保持它們的目前性能級別。計數(shù)器/選擇器24B可以關(guān)于OR門27B以相似的方式而操作。改變性能級別可以包括:(例如通過降低各個接收時鐘信號的頻率來)降低性能級別或(例如通過增加各個接收時鐘信號的頻率來)增加性能級別。性能級別降低可以響應(yīng)于確定溫度讀數(shù)超過閾值之一而出現(xiàn)。性能級別增加可以響應(yīng)于確定溫度讀數(shù)已經(jīng)落入先前所超過的溫度閾值之下而出現(xiàn)。
[0031]復(fù)用器31A和31B可以在選擇輸入處接收計數(shù)器/選擇器24A和24B所提供的輸出代碼。在一個實(shí)施例中，復(fù)用器31A和31B可以獨(dú)立地受控。在其它實(shí)施例中，復(fù)用器31A和31B可以彼此協(xié)同地操作。復(fù)用器31A和31B中的每一個耦合為接收除數(shù)值作為輸入。時鐘分頻器32A可以接收復(fù)用器31A所選擇的除數(shù)值，而時鐘分頻器32B可以接收復(fù)用器31B所選擇的除數(shù)。所示實(shí)施例中的復(fù)用器31A和31B中的每一個耦合為接收三個除數(shù)輸入:完全頻率(即除以I)、除數(shù)I和除數(shù)2。后兩個除數(shù)可以使得接收分頻器32A和32B之一對其各個接收到的輸入時鐘信號進(jìn)行分頻，從而產(chǎn)生具有更低頻率的輸出時鐘信號。例如，如果除數(shù)1=2，則當(dāng)分頻器32A接收時，Clkl輸出信號將具有輸入時鐘信號CPU Clkl的一半的頻率。
[0032]因此，該特定示例中的熱控制電路15可以通過控制提供至其的時鐘信號的頻率來控制處理器內(nèi)核和圖形單元的性能級別。從完全頻率切換到除數(shù)I可以將時鐘信號中的所分頻的時鐘信號的頻率降低第一量。切換到除數(shù)2可以將所分頻的時鐘信號的頻率降低第二量。通過改變分頻器32A和32B所接收的除數(shù)，可以根據(jù)接收溫度讀數(shù)來控制IClO的功能單兀的時鐘頻率和對應(yīng)性能級別。雖然在所不實(shí)施例中經(jīng)由時鐘頻率來控制性能級另O，但應(yīng)注意，使用不同方法來控制性能級別的實(shí)施例是可能的并且預(yù)期的。例如，在各個實(shí)施例中，可以改動供電電壓、工作負(fù)載、帶寬以及其它參數(shù)來控制性能。此外，調(diào)整多個參數(shù)以根據(jù)接收溫度讀數(shù)來控制性能的實(shí)施例是可能的并且預(yù)期的。
[0033]圖3A和圖3B是示出基于硬件的熱控制裝置的一個實(shí)施例的操作中的遲滯(hysterisis)的時序圖。注意,雖然如上所述,實(shí)施例對于具有多個性能級別的多個閾值是可能的并且預(yù)期的，但僅對于單個閾值和兩個性能級別給出這些示例。
[0034]圖3A示出響應(yīng)于溫度讀數(shù)穿過溫度閾值而改變性能級別的遲滯。圖3A所示的示例開始于所接收到的溫度在閾值之下。在(A)處，確定溫度級別已經(jīng)超過閾值。對于此后的時間Tl，將性能保持在其當(dāng)前級別。當(dāng)Tl已經(jīng)過去時(例如，如例如以上參照圖2所討論的計數(shù)器/選擇器所指示的那樣)，溫度仍然大于閾值，則功能單元的性能從其正常級別下降到降低級別。
[0035]在(B)處，溫度已經(jīng)再次落入閾值級別之下。對于此后的時間T2，功能單元的性能級別保持在降低級別。當(dāng)T2已經(jīng)過去時，溫度仍在閾值之下，因此功能單元的性能級別恢復(fù)為其正常級別。注意，在該特定實(shí)施例中，時間Tl和T2是不同的。然而，這些值相同的實(shí)施例也是可能的。此外，在一些實(shí)施例中，這些值是可以可編程的。
[0036]在圖3B中，溫度再次開始于小于閾值的級別。在(C)處，溫度被確定為大于閾值。計數(shù)器于是可以開始計數(shù)以敲響(toll)時間。然而，在此情況下，在時間Tl已經(jīng)過去之前，溫度落回閾值之下。由于在Tl已經(jīng)過去之后不再超過閾值，因此性能級別得以保持。
[0037]通過在基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)中使用遲滯，可以實(shí)現(xiàn)熱控制與性能之間的平衡。更具體地說，將遲滯加入到基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)的操作在允許足夠的時間來確定是否期望改變性能級別的同時防止對于超過或小于閾值的短暫溫度改變的性能級別改變方面可以是有用的。
[0038]圖4是示出結(jié)合基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)的一個實(shí)施例的基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)的一個實(shí)施例的組合操作的流程圖。可以使用上述硬件和軟件實(shí)施例的各種組合來執(zhí)行所示實(shí)施例中的方法400，或可以使用在此未明確討論的其它實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)方法400。在此所描述的方法針對單個溫度傳感器。然而，如上所述，可以同時對于具有基于硬件和軟件的熱控制機(jī)構(gòu)的任何數(shù)量的傳感器執(zhí)行該方法。
[0039]方法400開始于監(jiān)控從IC上或系統(tǒng)內(nèi)的溫度傳感器接收到的溫度讀數(shù)(塊405)。可以同時通過基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)和基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)來執(zhí)行監(jiān)控?；谟布臒峥刂茩C(jī)構(gòu)可以按第一長度的間隔來監(jiān)控溫度，而基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)可以按第二長度的間隔來監(jiān)控溫度?；谟布臒峥刂茩C(jī)構(gòu)可以比基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)更頻繁地監(jiān)控溫度讀數(shù)。
[0040]在監(jiān)控來自溫度傳感器的溫度讀數(shù)期間，可以執(zhí)行溫度讀數(shù)與第I溫度閾值的比較。如果溫度讀數(shù)不超過第I閾值(塊435，否)，則對應(yīng)功能單元或其它受控子系統(tǒng)的操作可以保持在正常(例如完全)性能級別。如果溫度讀數(shù)超過第I溫度閾值(塊410，是)但不超過第2溫度閾值(塊415，否)，則功能單元的性能可以設(shè)置為第I降低級別(塊420)。在一個實(shí)施例中，操作第I降低級別可以包括:相對于在正常操作期間的完全頻率而降低時鐘信號的頻率。降低功能單元的性能的其它方法也是可能的并且預(yù)期的，包括改變兩個或更多個操作參數(shù)的方法。
[0041]如上所述，可以通過基于硬件和軟件的熱控制機(jī)構(gòu)兩者來執(zhí)行溫度讀數(shù)的監(jiān)控。在該實(shí)施例中，基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)可以忽略溫度讀數(shù)與第I閾值的比較，反而關(guān)注于溫度讀數(shù)與第2閾值的比較。該實(shí)施例中的第2閾值大于第I閾值。因此，如果比較確定溫度讀數(shù)大于第2閾值(塊415，是)，則取決于基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)還是基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)利用比較信息來執(zhí)行后續(xù)動作。當(dāng)基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)確定溫度讀數(shù)超過第2閾值時(塊425，服)，功能單元的性能可以設(shè)置為第2降低級別。
[0042]如果基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)確定溫度讀數(shù)超過第2閾值(塊425, Sff),則至少功能單元(如果不是IC/系統(tǒng)自身)可以被關(guān)閉(塊440)。由于基于硬件的熱控制機(jī)構(gòu)比基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)更頻繁地監(jiān)控相對于溫度閾值的溫度讀數(shù)，因此基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)確定讀數(shù)超過第2閾值可以指示硬件機(jī)構(gòu)不能使得功能單元(或作為整體的IC/系統(tǒng))的溫度在控制之下。相應(yīng)地，可以執(zhí)行關(guān)閉，以防止損壞系統(tǒng)的可能性。此外，由于基于硬件的機(jī)構(gòu)比基于軟件的熱控制機(jī)構(gòu)更頻繁地監(jiān)控相對于溫度閾值的溫度讀數(shù)，因此溫度讀數(shù)超過第2閾值的可能性降低，該結(jié)果將由基于軟件的機(jī)構(gòu)檢測的可能性亦如此。
[0043]當(dāng)在降低性能級別之一進(jìn)行操作時，基于硬件的機(jī)構(gòu)可以繼續(xù)每塊405相對于閾值而監(jiān)控溫度讀數(shù)。當(dāng)在第2降低性能級別進(jìn)行操作時，檢測到小于第2閾值的溫度讀數(shù)可以最終導(dǎo)致基于硬件的機(jī)構(gòu)將性能級別增加回到第I降低性能級別。如果后續(xù)溫度讀數(shù)指示溫度已經(jīng)落入第I閾值之下，則基于硬件的機(jī)構(gòu)可以進(jìn)一步將性能級別增加回到正常性能級別。在降低和增加性能級別中，可以采用遲滯，從而不會由于并非增加或降低溫度的趨勢的部分的簡短溫度改變而降低或增加性能級別。這進(jìn)而可以允許基于溫度改變的總趨勢來更長期的優(yōu)化性能級別。
[0044]接下來參照圖5，示出系統(tǒng)150的一個實(shí)施例的框圖。在所示實(shí)施例中，系統(tǒng)150包括耦合到一個或多個外圍154和外部存儲器158的(例如實(shí)現(xiàn)圖1的處理器10的)IC5的至少一個實(shí)例。還提供電源156，其將供電電壓提供給IC10，并且將一個或多個供電電壓提供給存儲器158和/或外圍154。在一些實(shí)施例中，可以包括多于一個的IClO的實(shí)例(并且同樣可以包括多于一個的外部存儲器158)。
[0045]取決于系統(tǒng)150的類型，外圍154可以包括任何期望的電路。例如，在一個實(shí)施例中，系統(tǒng)150可以是移動設(shè)備(例如個人數(shù)字助理(PDA)、智能電話等)，外圍154可以包括用于各種類型的無線通信的設(shè)備(例如Wif1、藍(lán)牙、蜂窩、全球定位系統(tǒng)等)。外圍154可以還包括附加存儲，包括RAM存儲、固態(tài)存儲或盤存儲。外圍154可以包括用戶接口設(shè)備，例如顯示屏(包括觸摸顯示屏或多點(diǎn)觸摸顯示屏)、鍵盤或其它輸入設(shè)備、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器等。在其它實(shí)施例中，系統(tǒng)150可以是任何類型的計算系統(tǒng)(例如臺式個人計算機(jī)、膝上型設(shè)備、工作站、網(wǎng)本等)。
[0046]外部存儲器158可以包括任何類型的存儲器。例如，外部存儲器158可以是SRAM、動態(tài) RAM (DRAM)(例如同步 DRAM (SDRAM))、雙數(shù)據(jù)率(DDR、DDR2、DDR3、LPDDRl、LPDDR2等)SDRAM、RAMBUS DRAM等。外部存儲器158可以包括存儲器設(shè)備安裝到的一個或多個存儲器模塊(例如單內(nèi)聯(lián)存儲器模塊(SIMM)、雙內(nèi)聯(lián)存儲器模塊(DI麗)等)。
[0047]一旦充分理解以上公開，大量變形和修改將對于本領(lǐng)域技術(shù)人員變得清楚。所附權(quán)利要求意圖解釋為包括所有這些變形和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 一個或多個熱傳感器； 熱跳變點(diǎn)電路，耦合到所述一個或多個熱傳感器，并且被配置為檢測所述一個或多個熱傳感器的各個輸出已經(jīng)超過一個或多個熱閾值； 熱控制電路，被配置為通過降低所述裝置中的一個或多個受控子系統(tǒng)的性能級別來響應(yīng)于所述熱跳變點(diǎn)電路指示已經(jīng)超過所述一個或多個熱閾值。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述熱控制電路被配置為通過降低提供給所述一個或多個受控子系統(tǒng)的時鐘信號的頻率來降低所述裝置中的所述一個或多個受控子系統(tǒng)的性能。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述熱控制電路被配置為通過降低提供給所述一個或多個受控子系統(tǒng)的供電電壓來降低所述裝置中的所述一個或多個受控子系統(tǒng)的性能。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述熱控制電路被配置為:在所述熱跳變點(diǎn)電路指示已經(jīng)超過一個或多個熱閾值之后的預(yù)定時間，響應(yīng)于熱跳變點(diǎn)電路指示已經(jīng)超過一個或多個熱閾值。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述熱控制電路被配置為:在所述熱跳變點(diǎn)電路指示所述一個或多個熱傳感器的輸出不再超過所述熱閾值中的一個或多個之后的預(yù)定時間，不繼續(xù)所述一個或多個受控子系統(tǒng)的性能降低。
6.一種方法，包括: 使用熱跳變點(diǎn)電路來確定從一個或多個熱傳感器接收的各個輸出是否已經(jīng)超過一個或多個熱閾值；` 響應(yīng)于所述熱跳變點(diǎn)電路指示已經(jīng)超過一個或多個熱閾值而降低集成電路的一個或多個受控子系統(tǒng)的性能級別，其中，由熱控制電路執(zhí)行所述降低。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，降低所述性能級別包括:所述熱控制電路降低提供給所述一個或多個受控子系統(tǒng)中的至少一個的時鐘信號的頻率。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括:響應(yīng)于確定已經(jīng)超過所述一個或多個熱閾值至少持續(xù)第一預(yù)定時間，所述熱控制電路降低所述受控子系統(tǒng)中的至少一個的性能級別。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括:在降低所述受控子系統(tǒng)中的至少一個的性能級別之后，響應(yīng)于確定來自所述熱傳感器中的至少一個的輸出小于所述熱閾值中的至少一個至少持續(xù)第二預(yù)定時間而增加所述受控子系統(tǒng)中的至少一個的性能。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括: 處理電路執(zhí)行被配置為監(jiān)控從一個或多個熱傳感器接收的各個輸出是否已經(jīng)超過所述一個或多個熱閾值的軟件熱控制程序的指令，其中，所述軟件熱控制程序監(jiān)控來自所述一個或多個熱傳感器的輸出的間隔比所述熱跳變點(diǎn)電路監(jiān)控來自所述一個或多個熱傳感器的輸出的間隔更不頻繁；以及 響應(yīng)于所述軟件熱控制程序確定已經(jīng)超過所述一個或多個熱閾值之一而關(guān)閉所述受控子系統(tǒng)中的至少一個。
11.一種集成電路，包括: 多個功能單元，包括至少一個處理器內(nèi)核； 多個溫度傳感器，分別與所述多個功能單元中的各個功能單元關(guān)聯(lián)；比較器電路，被配置為:確定從所述溫度傳感器的任何一個接收到的溫度讀數(shù)是否超過一個或多個溫度閾值中的至少一個； 控制電路，被配置為:響應(yīng)于所述比較器確定溫度讀數(shù)超過所述溫度閾值中的至少一個而降低提供給所述多個功能單元中的一個或多個的時鐘頻率； 其中，所述至少一個處理器內(nèi)核被配置為:執(zhí)行溫度控制例程的指令，其中，所述溫度控制例程包括當(dāng)由所述至少一個處理器內(nèi)核執(zhí)行時監(jiān)控來自所述多個溫度傳感器的溫度讀數(shù)并且響應(yīng)于確定所監(jiān)控的溫度讀數(shù)超過所述溫度閾值中的至少一個而關(guān)閉所述多個功能單元中的至少一個的指令。
12.如權(quán)利要求11所述的集成電路，其中，所述處理器內(nèi)核被配置為:執(zhí)行所述溫度控制例程的指令以利用第一周期對所監(jiān)控的溫度讀數(shù)與所述一個或多個溫度傳感器進(jìn)行比較，并且其中，所述比較器電路被配置為:利用小于所述第一周期的第二周期對來自所述多個溫度傳感器的溫度讀數(shù)與所述一個或多個溫度閾值進(jìn)行比較。
13.如權(quán)利要求11所述的集成電路，其中，所述控制電路被配置為:響應(yīng)于確定來自所述多個溫度傳感器的至少一個溫度讀數(shù)超過第一閾值而將所述時鐘頻率降低第一量，并且還被配置為:響應(yīng)于確定來自所述多個溫度傳感器的至少一個溫度讀數(shù)超過第二溫度閾值而將所述時鐘頻率降低第二量，其中，所述第二溫度閾值大于所述第一溫度閾值。
14.如權(quán)利要求13所述的集成電路，其中，所述溫度控制例程包括當(dāng)由所述處理器執(zhí)行時響應(yīng)于確定對應(yīng)溫度讀數(shù)超過所述第二閾值而關(guān)閉所述多個功能單元中的至少一個的指令。
15.如權(quán)利要求13所述的集成電路，其中，所述控制電路被配置為:在所述比較電路確定來自所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器的溫度讀數(shù)已經(jīng)小于所述第一閾值持續(xù)預(yù)定持續(xù)期之后，增加所述時鐘信號的頻率。
16.—種方法,包括: 于在集成電路上所實(shí)現(xiàn)的處理器上執(zhí)行軟件溫度控制例程的指令，其中，所述執(zhí)行包括:以第一持續(xù)期的間隔從至少一個熱傳感器獲取溫度讀數(shù)； 溫度比較電路，以第二持續(xù)期的間隔從所述至少一個熱傳感器獲取溫度讀數(shù)，其中，所述第二持續(xù)期小于所述第一持續(xù)期； 溫度控制電路，響應(yīng)于所述溫度比較電路獲取超過一個或多個溫度閾值之一的溫度讀數(shù)而降低所述集成電路的一個或多個功能單元的性能測度； 所述處理器執(zhí)行所述軟件溫度控制例程的指令以響應(yīng)于獲取超過一個或多個溫度閾值之一的溫度讀數(shù)而關(guān)閉所述一個或多個功能單元中的至少一個。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括: 所述處理器執(zhí)行所述指令，以響應(yīng)于所述溫度讀數(shù)超過第一溫度閾值而關(guān)閉所述一個或多個功能單元中的至少一個； 所述溫度控制電路響應(yīng)于所述溫度比較電路獲取超過第二溫度閾值的溫度讀數(shù)而降低所述集成電路的一個或多個功能單元的性能測度，其中，所述第二溫度閾值小于所述第一溫度閾值。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括:溫度控制電路響應(yīng)于所述溫度比較電路獲取超過所述第二溫度閾值的溫度讀數(shù)而將提供給所述一個或多個功能單元的時鐘信號的頻率降低第一量。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括:溫度控制電路響應(yīng)于所述溫度比較電路獲取超過所述第一溫度閾值的溫度讀數(shù)而將所述時鐘信號的頻率降低第二量。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括: 所述溫度控制電路響應(yīng)于所述溫度比較電路獲取超過一個或多個溫度閾值之一的溫度讀數(shù)持續(xù)第一預(yù)定時間而降低所述集成電路的一個或多個功能單元的性能測度；以及所述溫度控制電路響應(yīng)于所述溫度比較電路獲取小于一個或多個溫度閾值之一的溫度讀數(shù)持續(xù)第二預(yù)定時間而 增加所述集成電路的一個或多個功能單元的性能測度。
【文檔編號】G05D23/19GK103514011SQ201310245720
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月21日
【發(fā)明者】J·J·林, K·B·卡特爾 申請人:蘋果公司