[发明专利]电压调整系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压调整系统。

背景技术

现今的可携式电子装置提供使用者包括通讯、影像、或声音等多种应用功能，同时又必须兼顾电池的使用时间。由于不同的应用程序对于计算能力的需求差异极大，因此许多电子装置采用动态电压调整技术(dynamic voltage scaling；DVS)，让系统能根据性能的需求来调整操作电压，由此在满足性能需求的同时，又能取得最佳的功率消耗。所谓的自适性电压调整系统(adaptive voltage scaling；AVS)便是通过动态监控系统的性能，由控制回路计算系统电压，经由可调式电源转换器(power converter)进行操作电压的调整。

图1表示现有的AVS系统。参阅图1，现有AVS系统1包括处理器10、性能监控器11、控制器12、以及电源转换器13。性能监控器11监控处理器10执行时的性能以产生监控信号S11给控制器12。控制器12比较监控信号S11的值与表示目标性能值S_target，并根据结果来产生控制信号S12。电源转换器13接收输入电压Vin，并受到控制信号S12的控制来对输入电压Vin进行电压转换。转换后的电压则作为供应电压VDD，以提供至处理器10及性能监控器11。

在一些现有技术中，性能监控器11是利用延迟线(delay line)来预测处理器10在不同的操作电压VDD下的电路延迟，作为控制器12以及电源转换器13后续调整操作电压的依据。然而，以延迟线来推估实际关键路径(critical path)的延迟时间与实际延迟时间可能存在误差。此外，以延迟线为基础的控制机制常须预留安全范围(safe margin)以防止突发状况造成电路延迟变化而导致系统电路操作失败。

在另一些现有技术中，性能监控器11复制处理器10中的关键路径进行监控，并作为控制器12以及电源转换器13调整操作电压的依据。然而，由于制造方法飘移与操作环境改变，处理器10中关键路径可能会随时改变，使得预先挑选关键路径进行监控变得困难。此外，若复制多个可能的关键路径会增加电路复杂度，同时也需要额外的系统功耗。

另外，图1的AVS系统1所使用的电源转换器13是以直流-直流转换器(DC-DC converter)或电源管理集成电路(power management IC，PMIC)实现。然而，PMIC仅提供有限的可调式输出电压。假使系统中使用多个处理器10(即多核心处理器系统)，则需要多组可调电压的电源也就是需要使用多个PMIC及对应的电源I/O，如此会导致成本增加。

因此，期望提供一种电压调整系统，其利用低复杂度的电压控制机制来达到自适性电压调整的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种电压调整系统实施例，其包括处理器、延迟预测器、控制器、以及电压供应器。处理器可执行多个功能，并包括一具有可变延迟的功能单元。该功能单元被区分成多个电源区域。当处理器执行功能时，功能单元根据目前电路的速度产生一延迟信号。延迟预测器接收该延迟信号来预测处理器的性能状态并产生一预测信号。控制器接收预测信号的值与至少一个参考值进行比较，并根据比较结果产生多个控制信号。电压供应器连接提供高电压的第一电压源以及提供低电压的第二电压源并输出多组供应电压给可变延迟功能单元的多个电源区域。电压供应器分别根据所述这些控制信号来切换提供高电压或低电压至功能单元的所述这些电源区域。

附图说明

图1表示现有AVS系统；

图2a表示根据一实施例的电压调整系统；

图2b表示根据另一实施例的电压调整系统；

图3表示图2a中延迟预测器的一实施例；

图4a表示图2a中控制器的一实施例；

图4b表示图2b中控制器的一实施例；以及

图5表示图2a中电压供应器的一实施例。

【主要组件符号说明】

图1：

1～AVS系统；10～处理器；

11～性能监控器；12～控制器；

13～电源转换器；S11～监控信号；

S12～控制信号；S_target～目标性能值；

Vin～输入电压；VDD～供应电压；

图2a-2b：

2～电源调整系统；20～处理器；

21～延迟预测器；22～控制器；

23～电压供应器；200～可变延迟的功能单元；

D1-D4～功能单元的电源区域；