[发明专利]计算机电源控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机电源控制装置。 

背景技术

电子电路和相关组件领域已成为迅猛发展的领域。 

起初，集成电路规模庞大，几乎由在印刷板上组合在一起的大量芯片或处理器构成。 

小型化的发展使包含各种部件或“IP”的微处理器体积演化为芯片大小成为可能。 

这些集成电路通常被称为“System on Chip”(片上系统)或SoC。 

这些集成电路尤其引人注意的原因是该集成电路在非常小的尺寸范围内蕴藏了极其多样的一组功能。 

此外，将电路的所有元件放置在单一芯片上减少了系统的能耗。 

为了减少芯片的能耗，执行负载之前已开展了调整电压和操作频率的工作。然而，这种匹配不是动态匹配，即电压和频率在处理给定任务期间不会发生变化。这是不匹配的，尤其是负载很难评估时或发生变化时。 

发明内容

本发明的目的在于改善上述情况。 

为达到上述目的，本发明提出了一种用于控制能够以多级电压供电的计算机的控制装置，包括控制器，该控制器用于接收用于所述计算机的负载数据、截止期限数据以及瞬时速度数据，以便计算基准速度，并根据该基准速度计算用于该计算机的控制电压等级以及操作频率，基准速度使该计算机在截止期限数据某一周期内进行一定数量的负载数据计算。 

在该装置中，利用瞬时速度数据计算基准速度和操作频率中的至少一个要素。 

装置的优点尤其在于可以针对计算机的操作系统发出的逻辑需求给出适应的供电指令，同时最大限度地优化计算机的能耗。 

附图说明

阅读下列说明后本发明的其他特点和优势会更加明了，选取的下列附图用于举例，但不局限于此，其中： 

图1表示本发明中电源控制装置的通用视图； 

图2表示图1所示装置的操作回路示意图； 

图3表示图1所示装置的第一可选择实施例； 

图4表示图1所示装置的第二可选择实施例； 

图5表示图1所示装置的第三可选择实施例； 

图6表示图1所示装置的第四可选择实施例； 

图7表示适于利用具有多个内核的计算机进行操作的另一实施例； 

图8表示图7所示装置的可选择实施例。 

具体实施方式

下列附图和说明基本包含一定性质的要素。因此不仅可用于更好地理解本发明，而且有助于定义本发明(如果适用)。 

此外，附录A展开了详细说明，给出了本发明所使用的某些数学公式的方程式。附录单独列出以便阐明，便于参考。附录是本说明不可缺少的一部分，因此不仅可用于更好地理解本发明，而且有助于定义本发明(如果适用)。 

本发明尤其适用于CMOS电路。在这些电路中，能源消耗主要来自三方面： 

-电路逻辑门的切换， 

-电流短路， 

-电流泄漏。 

因此给定电路的瞬时功率可被视为这三种功率的总和，用附录A中的公式(10)表示。 

公式示出了电路的电源电压V的主要作用。因此减少能耗的一个解决方案是降低电压。 

但是，这也造成了电路的逻辑门传输延时增大，因此降低了电路执行任务的速度。 

这意味着根据临界时间(即电路处理给定指令所花的最大时间)有必要降低电路的频率，以便确保在下一时钟周期前执行所有指令。 

在前期研究工作中，不存在实现节能的这类调整的自动化管理。 

图1示出了根据本发明的电源控制装置2。装置2控制计算机4的电源。 

“计算机”指的是任何可进行逻辑运算处理数据或计算的电子系统。例如，包括但不限于处理器、微处理器、SoC芯片、FPGA类型的可编程芯片等等。 

如图1所示，电源控制装置2一方面接收数据Ci以及Ni，另一方面接收数据w。 

数据Ci以及Ni分别表示计算机4的负载数据以及负载数据的截止期限数据。 

电源控制装置2从高级逻辑层(例如计算机4的操作系统)接收数据Ci以及Ni。 

电源控制装置2接收的数据w表示计算机4的运算处理速度。 

运算处理速度作为反馈信息被电源控制装置2用于控制电源，避免该装置发出的指令有任何偏离。 

电压和频率可控制计算机4。事实上，计算机4能够在不同的电压下工作，每个电压对应相应范围的可能操作频率。 

电压等级V_lvl以及操作频率f_op为电源控制装置2的输出。