[发明专利]用于通过动态电压脉冲方案来改善功率输送性能的装置、方法和系统

说明书

领域

本发明涉及集成电路领域，具体涉及改善功率输送。

背景技术

半导体处理和逻辑设计领域的进步已经允许增加集成电路器件上可存在的逻辑数量。因此，诸如微处理器之类的集成电路的功率需求已急剧增加。作为补救，许多处理器现在支持多种功率/操作状态。当处理器的电流需求类似地波动时，性能状态之间的转换通常导致电压源的较大变化。作为示例，在非常短的时段内，由于这些操作/性能状态转变，处理器电流需求可能从1倍转变到50倍。在此，电压源由于电流需求转变而严重降级——从标称电压的大的过冲和下冲。

典型地，已存在解决该电压源降级的两种途径。在一种设计后情形中，将大量的解耦电容器添加至处理器封装和/或母板以减少电压下降。然而，添加电容器既在金钱上昂贵又在实体上昂贵（电容器占据附加的关键信号路由/布置空间）。在第二种设计前情形中，处理器设计者通过添加保护带（处理器仍能适当工作的容限带）来考虑电压源问题。然而，保护带的增加既导致附加功率损失又导致性能降级，因为设计者受到设计到最坏情况情形的约束。

例如，图2示出电流需求变化的实施例。在205，出现处理器的电流需求增加。因此，作为电流需求增加的回应，电压源在210下冲（或下降）。在此，处理器的工作电压被降低。处理器的性能也相似地降低。此外，在215，电流需求减少，这导致过冲220。下冲210与过冲220之间的大小变化通常称为保护带225。如上所述，当保护带225增加时，电容器或最坏情况设计的使用增加，这潜在地导致成本更高、路由空间更少、性能降级以及功耗更大。

附图说明

本发明通过示例进行说明，而且不旨在受限于附图的各示图。

图1示出多处理元件处理器的逻辑表示的实施例。

图2示出电流需求对电压源的影响的实施例。

图3示出用于补偿处理器的瞬态电流变化的动态电压源脉冲方案的逻辑表示的实施例。

图4示出在利用动态电压源脉冲方案的情况下，电流需求对电压源的影响的实施例。

图5示出用于补偿处理器的瞬态电流变化的动态电压源脉冲方案的逻辑表示的另一实施例。

图6示出用于补偿处理器的瞬态电流变化的动态电压源脉冲方案的逻辑表示的另一实施例。

图7示出在所提供的电压中产生临时脉冲的方法的流程图的实施例。

图8示出在所提供的电压中产生临时脉冲的方法的流程图的另一实施例。

图9示出在所提供的电压中产生临时脉冲的方法的流程图的另一实施例。

具体实施方式

在以下描述中，陈述了诸如特定类型的特定处理器配置、特定功率状态、特定硬件结构、特定表格式、特定电压等等之类的多个特定细节以提供对本发明的透彻理解。然而，对本领域普通技术人员显而易见的是，不一定要采用这些特定细节来实施本发明。在其它实例中，未详细描述公知的组件或方法，诸如特定或替代的处理器体系结构、用于所描述算法的特定逻辑电路/代码、特定电压调节器细节以及处理器的其它特定操作细节，以避免不必要地模糊本发明。

本文中描述的方法和装置用于提供动态电压脉冲方案以改善功率输送性能。特定地，关于向微处理器提供电压来讨论该动态脉冲方案。然而，本文中描述的装置和方法不限于此，因为它们可连同用于装置或其部分的任何电源来实现。例如，可遍及功率分配网络在处理器芯片上利用该动态脉冲方案，以改善对该处理器的特定单元或核而不是整个处理器的功率输送。或者，可在嵌入式的小形状因数装置（诸如PDA和手机）中利用该动态脉冲方案。

参考图1，示出了包括多个核的处理器的实施例。处理器100包括任何处理器，诸如微处理器、嵌入式处理器、数字信号处理器（DSP）、网络处理器或用于执行代码的其它装置。在一个实施例中，处理器100包括至少两个核——核101和102，它们可包括非对称核或对称核（所示实施例）。然而，处理器100可包括可以是对称的或非对称的任何数量的处理元件。

在一个实施例中，处理元件指的是线程单元、线程槽、处理单元、上下文、逻辑处理器、硬件线程、核和/或任何其它元件，这些元件能够保持处理器的状态，诸如执行状态或体系结构状态。换言之，在一个实施例中，处理元件指的是能够独立地与代码（诸如软件线程、操作系统、应用或其它代码）相关联的任何硬件。典型地，物理处理器指的是集成电路，该集成电路潜在地包括任何数量的其它处理元件（诸如核或硬件线程）。