功率信號接口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及用于處理數(shù)據(jù)的設(shè)備內(nèi)的組件之間的功率參數(shù)的信號傳遞。
【背景技術(shù)】
[0002]提供含有多個功能塊的片上系統(tǒng)集成電路為人們熟知。例如，這些功能塊可包括通用處理器、無線通信塊、存儲器、信號處理單元等。亦已知，通常要求在嚴(yán)格的功率限制下操作這些集成電路。例如，可能限制可消耗的峰值功率，以便操作電壓不會下降的過低。亦可能限制一個時期內(nèi)可能消耗的平均功率，以便相對于從能量收集發(fā)起的能量獲得“平衡”，或以便確?？山邮艿碾姵貕勖?。能量管理的要求更加復(fù)雜，如眾所周知，實行使不同的功能塊進入不同操作狀態(tài)，以便節(jié)省電力。例如，在未使用一些功能塊時，這些功能塊可進入靜態(tài)省電模式，而其他功能塊仍大量使用且消耗相對大量的功率。很難提前(預(yù)先)對可能出現(xiàn)的許多不同的操作環(huán)境模型化，且片上系統(tǒng)集成電路在管理該集成電路的電力消耗時應(yīng)能夠響應(yīng)該集成電路的當(dāng)前狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]從一方面可見，本發(fā)明提供一種用于處理數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包含:
[0004]處理電路系統(tǒng)，該處理電路系統(tǒng)被配置以執(zhí)行處理操作；以及
[0005]消費者能量接口電路系統(tǒng)，該消費者能量接口電路系統(tǒng)耦接所述處理電路系統(tǒng)，且被配置以與能量管理電路系統(tǒng)進行能量管理信號通信；
[0006]其中所述能量管理信號包括:
[0007](i)靜態(tài)功率消耗信號，該靜態(tài)功率消耗信號指示所述設(shè)備的獨立于由所述處理電路系統(tǒng)執(zhí)行的處理操作的靜態(tài)功率消耗水平；以及
[0008](ii)動態(tài)功率消耗信號，該動態(tài)功率消耗信號指示所述設(shè)備的取決于由該設(shè)備執(zhí)行的處理操作的動態(tài)功率消耗水平。
[0009]本發(fā)明認識到，當(dāng)消耗能量的處理電路系統(tǒng)被提供有與能量管理電路系統(tǒng)進行能量管理信號通信的消費者能量接口時(其中能量管理信號包括靜態(tài)功率消耗信號及動態(tài)功率消耗信號)，可改良功率控制的精度和效率。靜態(tài)功率消耗信號可為能量管理電路系統(tǒng)提供有關(guān)處理電路系統(tǒng)的靜態(tài)功率消耗水平的指示，此靜態(tài)功率消耗水平與處理電路系統(tǒng)正執(zhí)行的處理操作無關(guān)(例如，靜態(tài)功率信號可指示由于處理電路系統(tǒng)內(nèi)的泄漏電流消耗的功率)。靜態(tài)功率消耗信號可被改變以反應(yīng)當(dāng)前的靜態(tài)模式，例如時鐘停止對功率閘控。動態(tài)功率消耗信號指示取決于由處理電路系統(tǒng)執(zhí)行的處理操作的動態(tài)功率消耗的水平。此動態(tài)功率消耗可取決于當(dāng)前正在執(zhí)行的處理操作的性質(zhì)變化，且此信息可用于改變動態(tài)功率消耗信號(例如，活動可以緩存命中/缺失率、加載/儲存對算術(shù)指令速率、使能的時鐘門控的百分比等為特征)。能量管理電路系統(tǒng)可使用這兩種不同的功率消耗信號，以更精確及有效地整體管理設(shè)備內(nèi)的能量分布及消耗。
[0010]在一些實施例中，靜態(tài)功率消耗信號可根據(jù)在所述設(shè)備未執(zhí)行處理操作時可采用的多個模式中的所選一者變化。這些模式可包括至少一個以下模式:待機模式，在該模式下，設(shè)備的信號保持在原位，以使得設(shè)備能夠在不必恢復(fù)狀態(tài)信號的情況下(例如，時鐘在靜態(tài)處理器內(nèi)部停止)恢復(fù)處理;狀態(tài)保持模式，在該模式下，設(shè)備的狀態(tài)信號被保存至設(shè)備內(nèi)的狀態(tài)保持電路系統(tǒng)(例如氣球閂)，以使得設(shè)備能夠藉由從狀態(tài)保持電路恢復(fù)狀態(tài)信號來恢復(fù)處理;及斷電模式，在該模式下，設(shè)備的狀態(tài)信號不再儲存于設(shè)備內(nèi)，且對設(shè)備的電源斷開。靜態(tài)行為的這些不同模式將具有與這些模式有關(guān)的不同水平的功率消耗，且此舉可反映在返回至能量管理電路系統(tǒng)的靜態(tài)功率消耗信號中。視設(shè)備的其余組件的狀態(tài)而定，當(dāng)針對與重新開始處理有關(guān)的延時(退出靜態(tài)模式時)平衡所消耗的能量時，這些靜態(tài)模式中的不同一者可能較佳。
[0011]應(yīng)了解，靜態(tài)功率消耗(諸如漏泄)通常對溫度具有很強的依賴性。然而，在獨立于操作溫度發(fā)出靜態(tài)功率消耗信號時，可有利地簡化系統(tǒng)。能量管理電路系統(tǒng)可整體獲得設(shè)備的操作溫度，且在不要求生成靜態(tài)消耗功率信號的情況下執(zhí)行任何必須的校正，以在該靜態(tài)消耗功率信號生成且發(fā)送至能量管理電路系統(tǒng)之前考慮該因素。能量限制集成電路內(nèi)的溫度在集成電路上通常是均勻的，且因此，溫度的集中量測更有效率，而不是要求功率消耗信號數(shù)據(jù)的每一發(fā)送器分別量測該發(fā)送器的自身的溫度。
[0012]動態(tài)功率消耗信號指示由處理電路系統(tǒng)內(nèi)的處理操作消耗的功率的預(yù)測。實際上，消耗的功率的實際量可取決于溫度、操作電壓、時鐘頻率及制造制程(process)變化而變化。然而，如上所述，集中地就芯片寬度效應(yīng)進行校正更有效率，而不是要求動態(tài)功率消耗信號的每一發(fā)送器分別量測并就這些參數(shù)進行校正。
[0013]與如上所述的就芯片寬度參數(shù)進行校正相反，在一些實施例中，動態(tài)功率消耗信號可取決于在設(shè)備內(nèi)部檢測到的處理活動的水平而變化。執(zhí)行處理操作的處理電路系統(tǒng)所消耗的功率可基于這些處理操作的性質(zhì)而有相當(dāng)大的變化。處理電路系統(tǒng)可經(jīng)儀表化以獲取當(dāng)前正執(zhí)行的活動類型的指示，且該處理電路系統(tǒng)使用此信息以修改發(fā)送的動態(tài)功率消耗信號，以便該動態(tài)功率消耗信號更精確地表示與這些處理操作有關(guān)的動態(tài)功率消耗。舉例而言，若處理操作僅為Ν0Ρ循環(huán)，則與執(zhí)行密集復(fù)雜算術(shù)處理操作及高速率加載/儲存操作的處理操作相比，該處理操作可能消耗相對較少的功率。
[0014]動態(tài)功率消耗信號亦可取決于由設(shè)備執(zhí)行的操作模式而變化。該模式可相對粗略地被決定，且該模式還提供改良的動態(tài)功率信號的精確度水平。例如，就執(zhí)行無線通信的電路系統(tǒng)而言，與傳輸信號時相比，在接收信號時所消耗的功率可能有相當(dāng)大的差異，且因此接收/傳輸模式指示可用于增加動態(tài)功率消耗信號的精確度。
[0015]靜態(tài)功率消耗信號及動態(tài)功率消耗信號從消費者發(fā)送至能量管理電路系統(tǒng)。所通信的能量管理信號亦可包括分配信號，該分配信號從能量管理電路系統(tǒng)發(fā)送至包括處理電路系統(tǒng)的設(shè)備，及該分配信號指示分配給該設(shè)備的功率水平。整個系統(tǒng)可在限制功率預(yù)算內(nèi)操作，且能量管理電路系統(tǒng)可控制整個系統(tǒng)之不同組件之間的功率預(yù)算的分配。因此，分配信號可被提供至包括處理電路系統(tǒng)的設(shè)備，且可被用于控制該設(shè)備的操作模式，例如，執(zhí)行處理操作的處理電路系統(tǒng)的時鐘頻率可視接收的分配信號而節(jié)流，以便保持在已分配給此處理操作的功率預(yù)算之內(nèi)。
[0016]希望能量管理信號應(yīng)能夠可靠地指示在可能較寬范圍上延伸的功率水平。因此，在一些實施例中，能量管理信號使用對數(shù)編碼功率水平，且此外能量管理信號使用功率水平的溫度計編碼(例如與對數(shù)編碼結(jié)合)。在一些實施例中，不同的編碼類型可用于動態(tài)及靜態(tài)功率消耗信號。對數(shù)方法具有與需要形成線性子項，隨后在對數(shù)轉(zhuǎn)換之前將這些線性子項相加，并且在由能量管理器使用之前，對數(shù)項可能隨后需要轉(zhuǎn)換回線性形式有關(guān)的額外開銷。
[0017]為簡化設(shè)計使用，且在可能由不同組織提供的不同處理電路系統(tǒng)之間，在較佳實施例中，靜態(tài)功率消耗信號及動態(tài)功率消耗信號都試圖表示設(shè)備的功率消耗的絕對水平(此絕對水平可能要求就諸如上文論述的溫度、操作電壓、制程變化等的效應(yīng)進行校正，但是至少大體水平試圖表示絕對功率消耗，而不是消耗的功率的更抽象部分或其他指示)。
[0018]因為系統(tǒng)的不同部分可在不同操作模式下，且可在不同時期處于不同功率狀態(tài)下，所以若在該消費者能量接口與能量管理電路系統(tǒng)之間使用異步請求確認握手，則能量管理信號的通信可被簡化且更穩(wěn)定。
[0019]從另一方面可見，本發(fā)明提供一種用于處理數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包含:
[0020]處理裝置，該處理裝置用于執(zhí)行處理操作；以及
[0021]消費者能量接口裝置，該消費者能量接口裝置用于與能量管理電路系統(tǒng)進行能量管理信號通信以用于管理能量；
[0022]其中能量管理信號包括:
[0023](i)靜態(tài)功率消耗信號，該靜態(tài)功率消耗信號指示所述設(shè)備的獨立于由所述處理裝置執(zhí)行的處理操作的靜態(tài)功率消耗水平；以及
[0024](ii)動態(tài)功率消耗信號，該動態(tài)功率消耗信號指示所述設(shè)備的取決于由所述處理裝置執(zhí)行的處理操作的動態(tài)功率消耗水平。
[0025]從一補充方面可見，本發(fā)明提供一種用于管理至少一個用于處理數(shù)據(jù)的設(shè)備的功率消耗的能量管理電路系統(tǒng)，該能量管理電路系統(tǒng)包含:
[0026]管理器能