相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求2015年12月29日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/272,473的權(quán)益，該申請(qǐng)的內(nèi)容通過引用以其整體并入本文。

本發(fā)明總體涉及具有非易失性存儲(chǔ)器的處理設(shè)備，并且特別涉及用于此類處理設(shè)備的功率損耗操作。

背景技術(shù)：

電子設(shè)備持續(xù)面對(duì)性能壓力，所述性能壓力包括提供增加的計(jì)算能力和提供變化的控制性能。該性能壓力還包括需要不斷增加的能力以延長(zhǎng)電池壽命或者總體提高計(jì)算設(shè)備的操作的功率效率。因此，各種類型的計(jì)算設(shè)備包括允許給定設(shè)備使用較少功率的進(jìn)入低功率模式的不同方式。低功率模式通常包括停止各種特征的使用或者使用于設(shè)備的某些外圍設(shè)備掉電。

最低的低功率模式包括實(shí)際上從設(shè)備的中央處理單元(“cpu”)去除功率。然而，進(jìn)入最低功率模式通常導(dǎo)致此類設(shè)備不保持cpu的狀態(tài)。因此，設(shè)備在喚醒時(shí)必須被復(fù)位，以恢復(fù)cpu和相關(guān)外圍設(shè)備的操作狀態(tài)。在此類設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用程序的程序員被迫處置該復(fù)位條件，并且手動(dòng)地將應(yīng)用程序的狀態(tài)恢復(fù)到在設(shè)備進(jìn)入到深度低功率模式(即，cpu的掉電)之前的應(yīng)用程序的狀態(tài)。當(dāng)更復(fù)雜的軟件(此類軟件包括圖形顯示應(yīng)用程序、具有復(fù)雜協(xié)議棧的射頻通信)被用于嵌入式系統(tǒng)或?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)時(shí)，尤其是如此。此類應(yīng)用程序在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)可能需要幾千個(gè)cpu周期以在預(yù)期任務(wù)開始之前初始化軟件變量。在一個(gè)示例中，運(yùn)行c-init和user-init過程(分別用于cpu和用戶應(yīng)用程序的初始化過程)可能分別需要多達(dá)101毫秒和298微秒。除了時(shí)間延遲之外，該重新啟動(dòng)過程還對(duì)可適用的電池資源進(jìn)行進(jìn)一步耗散。這對(duì)于使用此類計(jì)算設(shè)備或處理設(shè)備的客戶經(jīng)受可中斷電源和/或使用深度低功率模式是痛苦的過程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一般來說，依照這些各種實(shí)施例，計(jì)算設(shè)備裝置促進(jìn)低功率模式的使用，其包括響應(yīng)于進(jìn)入低功率模式，通過包括觸發(fā)將來自設(shè)備的易失性存儲(chǔ)元件的數(shù)據(jù)(諸如各種狀態(tài)信息)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的硬件實(shí)施的過程來使設(shè)備的cpu斷電?；谟布墓β使芾韱卧慌渲脼榭刂瓢ㄖ袛郼pu的正常處理順序并且觸發(fā)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的過程。響應(yīng)于喚醒事件，在執(zhí)行用于cpu從低功率模式的喚醒過程之前，觸發(fā)設(shè)備以將存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)恢復(fù)到易失性存儲(chǔ)器。設(shè)備包括功率存儲(chǔ)元件諸如電容器，所述功率存儲(chǔ)元件保持充足的能量以在進(jìn)入低功率模式之前完成非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)?？蛇x地，設(shè)備的功率管理單元被配置為防止設(shè)備啟動(dòng)，除非在能量存儲(chǔ)單元上存在足夠的能量以完成往返恢復(fù)和保存操作。

如此配置，在從深度低功率模式喚醒期間設(shè)備不需要執(zhí)行cpu的完全復(fù)位。相反，cpu和相關(guān)聯(lián)的外圍設(shè)備的穩(wěn)定操作狀態(tài)參數(shù)容易從非易失性存儲(chǔ)裝置獲得并恢復(fù)，該非易失性存儲(chǔ)裝置能夠存儲(chǔ)此類信息而不消耗功率。此外，硬件實(shí)施方式可以被配置為在所施加的足以保證cpu的和/或相關(guān)聯(lián)的外圍設(shè)備的狀態(tài)的存儲(chǔ)的足夠的功率的可用性(即使在總功率損耗事件中)的功率水平下觸發(fā)存儲(chǔ)過程。另外，在狀態(tài)存儲(chǔ)過程期間可以選擇性地忽略并不存儲(chǔ)在突然掉電事件期間已知為易破壞的狀態(tài)信息，從而僅允許有限的喚醒過程，所述有限的喚醒過程比用于cpu的完全喚醒例程更快且消耗更少的功率。通過研究以下的描述和附圖，這些和其他益處將變得顯而易見。

附圖簡(jiǎn)述

圖1是如根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的示例計(jì)算設(shè)備的框圖；

圖2是如根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的具有與易失性存儲(chǔ)元件相鄰設(shè)置的nvl存儲(chǔ)器的示例計(jì)算設(shè)備的框圖；

圖3是根據(jù)如根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的可用功率示出計(jì)算設(shè)備的不同操作狀態(tài)的圖；

圖4是將現(xiàn)有技術(shù)方法的啟動(dòng)、低功率事件和喚醒周期與如根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的計(jì)算設(shè)備的啟動(dòng)、低功率事件和喚醒周期進(jìn)行比較的圖；

圖5是如根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的另一個(gè)示例計(jì)算設(shè)備的框圖；

圖6是如根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例配置的計(jì)算設(shè)備的示例操作方法的流程圖。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，附圖中的元件為了簡(jiǎn)單和清楚被示出并且不一定按比例繪制。例如，附圖中的一些元件的尺寸和/或相對(duì)位置可以相對(duì)于其他元件被擴(kuò)大，以有助于提高對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例的理解。另外，通常未描繪在商業(yè)上可行的實(shí)施例中有用或必要的普通但很好理解的元件，以便促進(jìn)對(duì)這些各種實(shí)施例的較少遮擋的觀察。將進(jìn)一步理解，可以以特定的發(fā)生順序描述或描繪某些動(dòng)作和/或步驟，同時(shí)本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，關(guān)于序列的此類特殊性實(shí)際上不是必需的。還將理解，除非本文另外闡述的不同的特定含義，本文中使用的術(shù)語和表達(dá)具有如由以上闡述的技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員賦予此類術(shù)語和表達(dá)的普通技術(shù)含義。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，尤其是圖1，現(xiàn)在將描述與這些教導(dǎo)中的許多教導(dǎo)兼容的示例計(jì)算設(shè)備裝置100。計(jì)算設(shè)備100包括中央處理單元(“cpu”)105、第一非易失性存儲(chǔ)器107、易失性通用和狀態(tài)寄存器存儲(chǔ)器110、第二非易失性存儲(chǔ)器115和多個(gè)外圍設(shè)備或設(shè)備模塊120。第一非易失性存儲(chǔ)器107被連接以存儲(chǔ)軟件相關(guān)的信息諸如程序和可變數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器110和配置寄存器125是易失性存儲(chǔ)元件，該易失性存儲(chǔ)元件被配置用于存儲(chǔ)用于計(jì)算設(shè)備100或與計(jì)算設(shè)備100相關(guān)聯(lián)的外圍設(shè)備120的當(dāng)前活動(dòng)(active)設(shè)置的配置簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)用于cpu105的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器110可以嵌入在cpu105內(nèi)，或者存儲(chǔ)器110可以與cpu105分離并且與cpu105相關(guān)聯(lián)。能量存儲(chǔ)單元130被連接以向計(jì)算設(shè)備裝置100提供功率。通常，能量存儲(chǔ)單元130是電容器，盡管可以使用其他合適的設(shè)備。功率管理單元140被配置為檢測(cè)cpu105的多個(gè)可用功率水平，并且被配置為實(shí)現(xiàn)對(duì)cpu105接通功率或切斷功率。這些元件中的每個(gè)元件在本領(lǐng)域中是單獨(dú)已知的，使得沒有必要進(jìn)行進(jìn)一步的描述。

第二非易失性存儲(chǔ)器115被配置為存儲(chǔ)硬件(邏輯)狀態(tài)信息。該存儲(chǔ)器115是非易失性子系統(tǒng)150的一部分，該非易失性子系統(tǒng)150包括非易失性控制器151，所述非易失性控制器151被配置為控制非易失性存儲(chǔ)器115，并且直接訪問易失性存儲(chǔ)元件110、125，所述易失性存儲(chǔ)元件110、125被嵌入在中央處理單元中，或者與中央處理單元或者一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)。nvl存儲(chǔ)器115本身可以是閃存型存儲(chǔ)器、基于狀態(tài)保留技術(shù)的鐵磁體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“fram”)，所述鐵磁體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“fram”)將fram存儲(chǔ)器的特性與當(dāng)前數(shù)據(jù)保留方法或具有類似特征的其它技術(shù)組合，諸如自旋力矩(spin-torque)磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“mram”)或電阻式存取存儲(chǔ)器(“rram”)。此類存儲(chǔ)器技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的并且不需要進(jìn)一步描述；參見，例如，關(guān)于fram美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)2014/0075088，該專利申請(qǐng)通過引用以其整體并入本文。通常，非易失性存儲(chǔ)器115將具有10¹⁰或更高的高寫入周期耐久性(endurance)，以能夠在正常使用期間為設(shè)備100的預(yù)期周期提供充足的保存期限。

根據(jù)特定的實(shí)施方式，nvl子系統(tǒng)150可以包括各種方面中的任何方面。此類系統(tǒng)通常包括nvl時(shí)鐘152?？蛇x地，輸入多路復(fù)用器154和輸出多路復(fù)用器156控制單獨(dú)的易失性存儲(chǔ)元件125、110到一個(gè)nvl陣列115的單獨(dú)的一行或多行的連接。在此類實(shí)施方式中，與系統(tǒng)總線165分離的專用總線160將(多個(gè))非易失性邏輯陣列115連接到配置寄存器125和存儲(chǔ)器110。專用總線160允許直接連接到配置寄存器125和存儲(chǔ)器110以在nvl子系統(tǒng)150的控制下操作。類似地，可以實(shí)施另一個(gè)分離總線167以將配置寄存器125和存儲(chǔ)器110直接連接到輸入多路復(fù)用器154，從而連接到(多個(gè))nvl陣列115。因此，數(shù)據(jù)從易失性存儲(chǔ)裝置到nvl存儲(chǔ)裝置的傳輸可以在nvl子系統(tǒng)的硬件控制下被完成。

在圖2所示的另一個(gè)方法中，分離nvl陣列215、分離nvl陣列216、分離nvl陣列217被設(shè)置物理上靠近對(duì)應(yīng)的易失性存儲(chǔ)元件(諸如觸發(fā)器組)。在示出的示例中，觸發(fā)器易失性存儲(chǔ)元件225和觸發(fā)器易失性存儲(chǔ)元件227、觸發(fā)器易失性存儲(chǔ)元件231和觸發(fā)器易失性存儲(chǔ)元件233、觸發(fā)器易失性存儲(chǔ)元件235和觸發(fā)器易失性存儲(chǔ)元件237被布置在對(duì)應(yīng)于特定外圍設(shè)備或cpu子系統(tǒng)的觸發(fā)器云210、觸發(fā)器云220、觸發(fā)器云230中。nvl控制器251控制陣列215、陣列216、陣列217中的每個(gè)的功能，以存儲(chǔ)來自它們各自相關(guān)聯(lián)的觸發(fā)器的數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)恢復(fù)到它們各自相關(guān)聯(lián)的觸發(fā)器。

再次轉(zhuǎn)到圖1，功率管理單元140被配置為中斷cpu105的正常處理順序以實(shí)現(xiàn)使cpu105進(jìn)入低功率模式。響應(yīng)于檢測(cè)到由功率管理單元140由于功率損耗情況的檢測(cè)而發(fā)起或由cpu105主動(dòng)發(fā)起的功率損耗事件，可以觸發(fā)進(jìn)入低功率模式以節(jié)省能量。因此，響應(yīng)于功率損耗事件或?yàn)楣β使?jié)省簡(jiǎn)單地肯定進(jìn)入低功率模式，功率管理單元140能夠發(fā)起該過程。

能量存儲(chǔ)單元130被配置為在從計(jì)算設(shè)備裝置100去除正常操作功率之后保持足夠的能量以操作計(jì)算設(shè)備裝置100。響應(yīng)于進(jìn)入低功率模式，功率管理單元140進(jìn)而使用存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)設(shè)備130中的能量觸發(fā)非易失性存儲(chǔ)器控制器151，以將存儲(chǔ)在易失性存儲(chǔ)元件110、易失性存儲(chǔ)元件125中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器115中。在數(shù)據(jù)被保存在非易失性存儲(chǔ)器115中之后，作為進(jìn)入低功率模式的一部分，功率管理單元140實(shí)現(xiàn)切斷到至少cpu105的供電?？蛇x地，功率管理單元140被配置為防止計(jì)算設(shè)備裝置100的啟動(dòng)，除非能量存儲(chǔ)單元130上存在足夠的能量以完成往返恢復(fù)和保存操作以確保設(shè)備的穩(wěn)定性?？梢詤⒖紙D3所示的示例實(shí)施方式理解此類方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

圖3示出在各種操作條件的過程中設(shè)備可用的功率量。該示例的設(shè)備使用電源電壓監(jiān)控器(svs)操作，電源電壓監(jiān)控器(svs)指示可用功率何時(shí)在特定范圍內(nèi)。使用標(biāo)記vsvs-on、vsvm和vsvs-off示出可用功率，vsvs-off示出相對(duì)于設(shè)備的操作的功率的截止值。這里，vsvs-on表示正常操作的設(shè)備的典型正常功率水平，例如2.5伏。vsvm表示可用的最小功率水平，例如2.2伏，使得如果斷開外部功率，則能量存儲(chǔ)單元130保持充足的功率以完成到nvl存儲(chǔ)器115的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作。vsvs-off表示允許在進(jìn)入低功率模式期間操作的最小功率中的截止，例如，1.8伏。在操作中，功率管理單元140將使用已知的方法諸如外部電源上的模擬比較器來監(jiān)測(cè)可用功率。如果可用功率下降到vsvm水平以下，則功率管理單元140中斷cpu105的操作(中斷服務(wù)例程isr)以開始進(jìn)入低功率模式，進(jìn)入低功率模式包括將數(shù)據(jù)從易失性存儲(chǔ)元件110和易失性存儲(chǔ)元件125保存到nvl存儲(chǔ)器115。在典型的實(shí)施方式中，中斷和數(shù)據(jù)保存操作僅花費(fèi)大約100微秒，所以存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)單元130中的能量的量不需要是大的。也就是說，能量存儲(chǔ)單元130的尺寸可以被定制為特定的設(shè)備設(shè)計(jì)，由此在預(yù)期用于進(jìn)入低功率模式的更加耗費(fèi)功率的過程的情況下，可以使用更大的能量存儲(chǔ)裝置。

再次參考圖1，響應(yīng)于在功率損耗的事件下檢測(cè)到功率的恢復(fù)，或響應(yīng)于檢測(cè)到當(dāng)作為功率節(jié)省策略的一部分進(jìn)入低功率模式時(shí)的喚醒請(qǐng)求，退出低功率模式。響應(yīng)于檢測(cè)到計(jì)算設(shè)備裝置100的功率恢復(fù)或來自cpu105的斷電狀態(tài)的喚醒請(qǐng)求，在執(zhí)行用于cpu105從低功率模式的喚醒過程之前，功率管理單元140觸發(fā)非易失性存儲(chǔ)器控制器151以將數(shù)據(jù)從非易失性存儲(chǔ)器115恢復(fù)到易失性存儲(chǔ)元件110、易失性存儲(chǔ)元件125。

在圖3中示出此類喚醒過程，其中在當(dāng)可用功率下降到vsvs-off水平以下時(shí)完成nvl保存操作之后，功率返回到vsvs-on水平。在該示例中，該水平是完成往返恢復(fù)和存儲(chǔ)操作所需要的最小功率。如圖3所示，當(dāng)可用功率達(dá)到vsvs-on水平時(shí)，功率管理單元140觸發(fā)將數(shù)據(jù)從nvl存儲(chǔ)器115恢復(fù)到相應(yīng)的易失性存儲(chǔ)元件，并且用戶應(yīng)用程序從執(zhí)行isr之前的狀態(tài)是連續(xù)的。假設(shè)當(dāng)恢復(fù)過程開始時(shí)斷開功率，在恢復(fù)和應(yīng)用程序執(zhí)行過程之后的可用功率大約是vsvm水平，在重新進(jìn)入低功率模式期間vsvm水平觸發(fā)另一個(gè)nvl存儲(chǔ)操作。如此配置，因?yàn)橛糜谥匦聠?dòng)所需的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)肯定被重新保存并且不會(huì)由于在重新啟動(dòng)設(shè)備后功率的立即損耗而被丟失，所以提高了設(shè)備的整體穩(wěn)定性。

作為喚醒過程的一部分，cpu105和功率管理單元被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到功率恢復(fù)或喚醒請(qǐng)求而不自動(dòng)觸發(fā)冷啟動(dòng)初始化過程的執(zhí)行。通過使用用于自動(dòng)地恢復(fù)來自nvl存儲(chǔ)器115的數(shù)據(jù)的硬件配置，計(jì)算設(shè)備可以通過執(zhí)行冷啟動(dòng)處理被置于準(zhǔn)備用于更快和更有效地執(zhí)行加載應(yīng)用程序的狀態(tài)，該冷啟動(dòng)處理包括例如c-init和用戶-init過程。

在圖4的示例中示出通過應(yīng)用這些概念獲得的效率。在用于設(shè)備及其(多個(gè))應(yīng)用程序的初始啟動(dòng)序列(c-啟動(dòng))和初始化序列之后，設(shè)備的(多個(gè))應(yīng)用程序正常運(yùn)行。在功率損耗的情況下，能量存儲(chǔ)單元提供充足的功率以執(zhí)行作為進(jìn)入對(duì)應(yīng)的低功率模式的一部分的描述的nvl保存。當(dāng)功率再次可用時(shí)，替代如現(xiàn)有技術(shù)過程中所示的重新運(yùn)行啟動(dòng)序列和初始化序列，執(zhí)行nvl恢復(fù)過程，隨后是“內(nèi)務(wù)處理”過程，這些過程與現(xiàn)有技術(shù)的上電過程相比在更短的時(shí)間量?jī)?nèi)完成。在圖4所示的示例中，當(dāng)在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備仍然完成其啟動(dòng)序列的時(shí)間點(diǎn)處使用nvl方法時(shí)，設(shè)備的應(yīng)用程序能夠開始，導(dǎo)致顯著的時(shí)間節(jié)省和功率節(jié)省。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)被示出：因?yàn)橄鄬?duì)短的喚醒過程，所以使用nvl方法的設(shè)備比現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備更快地準(zhǔn)備好用于另一個(gè)功率損耗事件。因此，描述的方法減少在啟動(dòng)序列的關(guān)鍵部分期間功率損耗的可能性，這進(jìn)而提供設(shè)備操作的提高的整體穩(wěn)定性。

再次參考圖1，在進(jìn)入低功率模式期間存儲(chǔ)在nvl存儲(chǔ)器115中的數(shù)據(jù)表示cpu105或者一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備120中的一個(gè)或多個(gè)的狀態(tài)。例如，nvl存儲(chǔ)器控制器151被配置為通過存儲(chǔ)cpu105的程序計(jì)數(shù)器、堆棧指針、狀況寄存器、通用寄存器或其它關(guān)鍵狀態(tài)信息中的一個(gè)或多個(gè)來實(shí)現(xiàn)將cpu105的狀態(tài)存儲(chǔ)在nvl存儲(chǔ)器115中。類似地，nvl存儲(chǔ)器控制器151被配置為通過存儲(chǔ)外圍配置寄存器、外圍狀態(tài)寄存器、外圍狀況寄存器、外圍數(shù)據(jù)緩沖器和其它關(guān)鍵外圍狀態(tài)信息中的一個(gè)或多個(gè)來實(shí)現(xiàn)將與cpu105相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備120的狀態(tài)存儲(chǔ)在nvl存儲(chǔ)器115中，所述其它關(guān)鍵外圍狀態(tài)信息可以被存儲(chǔ)在與外圍設(shè)備120相關(guān)聯(lián)的活動(dòng)設(shè)置配置寄存器125中。在每次系統(tǒng)復(fù)位或上電復(fù)位后，狀態(tài)的靜態(tài)圖像可以被恢復(fù)，使得可以重新獲得穩(wěn)定和可重復(fù)的機(jī)器狀態(tài)。

在已知存儲(chǔ)在易失性存儲(chǔ)裝置110和易失性存儲(chǔ)裝置125中的某些數(shù)據(jù)在重新啟動(dòng)操作期間是不可靠的或無用的情況下，可以不以各種方法對(duì)此類數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。例如，非易失性存儲(chǔ)器控制器可以被配置為響應(yīng)于進(jìn)入低功率模式，不存儲(chǔ)用于cpu105的總線接口狀態(tài)信息、串行通信模塊信息、狀態(tài)機(jī)信息或流水線寄存器信息中的任何一個(gè)或組合。如果到深度低功率模式的轉(zhuǎn)換來自第一低功率模式，其中這些方面中的各個(gè)方面已經(jīng)處于空閑模式，則不需要此類信息。在上面提到的“內(nèi)務(wù)處理”過程期間此類參數(shù)可以被復(fù)位，這類似于從中間低功率模式的典型喚醒以使這些有限參數(shù)復(fù)位。因?yàn)樵谟邢拊賳?dòng)期間存在經(jīng)受復(fù)位的相對(duì)少數(shù)量的此類參數(shù)，所以喚醒過程保持更短的持續(xù)時(shí)間，如圖4所示。

轉(zhuǎn)到圖5，將討論用于所描述的過程的系統(tǒng)的類型和交互的一個(gè)示例實(shí)施方式。這里，cpu505以至少部分地由nvl控制器551控制的狀態(tài)機(jī)包裝器(wrapper)(在這里被示為硬件實(shí)施的狀態(tài)機(jī))的形式與功率管理單元540交互。高級(jí)外圍總線(apb)連接cpu505和功率管理單元以及nvl控制和狀況寄存器(csr)541。cpu505進(jìn)一步被配置為從nvl控制器551接收不可屏蔽的中斷(nmi)請(qǐng)求信號(hào)以在進(jìn)入低功率模式期間中斷cpu的正常過程，諸如響應(yīng)于功率損耗事件的檢測(cè)。復(fù)位控制模塊542與nvl控制器551交互以提供系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)。停用(shutdown)控制模塊543從cpu505接收觸發(fā)信號(hào)并且響應(yīng)于cpu的觸發(fā)信號(hào)的接收與nvl控制器551交互以觸發(fā)到低功率模式的轉(zhuǎn)換。nvl控制器551控制包括nvl陣列556的nvl子系統(tǒng)555，以控制在轉(zhuǎn)換到低功率模式期間信息從易失性存儲(chǔ)元件到nvl陣列556的自動(dòng)保存，并且在喚醒時(shí)將該信息恢復(fù)回到易失性存儲(chǔ)元件。振蕩器570和時(shí)鐘分頻器575為該系統(tǒng)提供各種時(shí)鐘信號(hào)。如此配置，基于硬件的狀態(tài)機(jī)控制狀態(tài)機(jī)信息的存儲(chǔ)和恢復(fù)，以從低功率模式提供提高的喚醒時(shí)間。

圖6根據(jù)這些教導(dǎo)示出用于設(shè)備的操作的一個(gè)示例方法。具有cpu和外圍設(shè)備的計(jì)算設(shè)備在活動(dòng)應(yīng)用程序步驟605處以正常操作模式操作。如果設(shè)備新近被啟動(dòng)，則設(shè)備將在復(fù)位條件610觸發(fā)啟動(dòng)代碼615以完成冷啟動(dòng)、初始化設(shè)備的c-init620以及初始化設(shè)備的應(yīng)用程序的用戶-init過程625之后到達(dá)該活動(dòng)應(yīng)用程序步驟605。在另一種方法中，看門狗(watchdog)過程630可以觸發(fā)c-init620和隨后過程。

具有正常操作的活動(dòng)應(yīng)用程序605的設(shè)備使用包括功率管理單元的計(jì)算設(shè)備的硬件來檢測(cè)用于處理設(shè)備的低功率事件。如圖6所示，低功率事件可以由功率管理單元由于經(jīng)由步驟635檢測(cè)到功率損耗情況而發(fā)起，或者由中央處理單元經(jīng)由活動(dòng)中斷640以節(jié)省能量而發(fā)起。在任一種情況下，響應(yīng)于檢測(cè)到低功率事件，設(shè)備使用存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)設(shè)備中的用于計(jì)算設(shè)備的能量來控制進(jìn)入第一低功率模式645。在該示例中，在進(jìn)入低功率模式645之后，設(shè)備可以轉(zhuǎn)換到深度低功率模式。該轉(zhuǎn)換包括在nvl保存步驟650處觸發(fā)非易失性存儲(chǔ)器控制器以將存儲(chǔ)在易失性存儲(chǔ)元件中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中，所述非易失性存儲(chǔ)器直接物理訪問易失性存儲(chǔ)元件。在保存數(shù)據(jù)之后，在步驟655切斷到至少cpu的供電，完成設(shè)備轉(zhuǎn)換到深度低功率模式，即nvl低功率模式或功率損耗狀態(tài)660。

在深度低功率模式狀態(tài)660期間，功率管理單元檢測(cè)計(jì)算設(shè)備裝置在步驟665超過欠電壓(brownout)水平的功率恢復(fù)，或檢測(cè)來自中央計(jì)算單元的斷電狀態(tài)的喚醒請(qǐng)求。響應(yīng)于檢測(cè)到功率恢復(fù)或喚醒請(qǐng)求，在670上觸發(fā)低壓差穩(wěn)壓器，并且非易失性存儲(chǔ)器控制器被觸發(fā)以將數(shù)據(jù)從非易失性存儲(chǔ)器恢復(fù)675到易失性存儲(chǔ)元件。通過恢復(fù)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，設(shè)備回到低功率模式680，從所述低功率模式可以有效地執(zhí)行用于中央處理單元的隨后的喚醒過程685。喚醒過程685包括與典型的先前冷啟動(dòng)喚醒過程相比的最小清除操作，其中該最小清除操作通常針對(duì)不穩(wěn)定的變量，該不穩(wěn)定的變量在nvl存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)不會(huì)有助于設(shè)備的穩(wěn)定操作。

如此配置，非易失性邏輯的該實(shí)施方式允許計(jì)算系統(tǒng)的構(gòu)造，即，即使電源被中斷，計(jì)算系統(tǒng)在其壽命中可以僅經(jīng)歷一次初始化周期。在進(jìn)入深度低功率模式之前，當(dāng)設(shè)備處于低功率模式時(shí)，可以保存設(shè)備狀態(tài)(cpu和外圍設(shè)備)。從在設(shè)備上操作的軟件觀點(diǎn)來看，下一個(gè)功率周期將看起來像來自低功率模式的簡(jiǎn)單喚醒，而不像設(shè)備啟動(dòng)，從而節(jié)約功率和時(shí)間。在低功率模式期間執(zhí)行該過程的附加優(yōu)點(diǎn)包括：因?yàn)橄到y(tǒng)不活動(dòng)并且所有時(shí)鐘被停止(固定狀態(tài))，所以該過程可以使用已知和成熟的方法進(jìn)入和退出低功率模式。此外，現(xiàn)有的軟件支持當(dāng)今的低功率模式操作，使得不需要學(xué)習(xí)新的概念以進(jìn)行實(shí)施。而且，定義的狀態(tài)允許不保存來自所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件的所有數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件為例如，所有觸發(fā)器(區(qū)域、功率、喚醒時(shí)間保存)。例如，總線接口是空閑的，使得不需要保存空閑狀態(tài)，串行通信被停止，使得不需要保存串行器數(shù)據(jù)，狀態(tài)機(jī)是空閑的，使得不需要保存空閑狀態(tài)，在cpu和外圍設(shè)備中的流水線寄存器被清空，因?yàn)殍b于用于存儲(chǔ)該信息的單獨(dú)的非易失性存儲(chǔ)裝置保存不被需要，并且經(jīng)由低功率模式的受控停止/開啟允許用于深度低功率模式nvl保存和恢復(fù)過程的干凈進(jìn)入和退出的軟件交互。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以作出關(guān)于上述實(shí)施例的各種修改、改變和組合，并且此類修改、改變和組合被視為在本發(fā)明概念的范圍內(nèi)。