[发明专利]有快速功率浪涌检测和指令节流以提供低成本电源单元的计算系统和处理器

说明书

描述了包括从处理器的输入到处理器内的逻辑电路的快速信号路径的处理器。输入用于接收快速节流信号。逻辑电路用于响应于快速节流信号节流处理器发出指令用于执行的速率。快速信号路径将强制处理器内的快速节流信号的可实行最小传播延迟。

技术领域

本发明的领域一般地涉及计算系统，且更具体地涉及有快速功率浪涌检测和指令节流(throttle down)以提供低成本电源单元的计算系统和处理器。

背景技术

图1示出了用于处理器101的典型电源安排100。如图1中观察到的，电源单元105和电压调节器102一起作用以在处理器操作的过程中向处理器101提供有充足的供应电流的特定供应电压。电压调节器102在处理器供应节点103处的处理器提供特定的供应电压。现代处理器通常在处理器其自己的控制下接受可变范围的供应电压(例如，0.6到0.8伏特(V))(为了简单起见，从处理器到电压调节器102或影响供应电压的其他组件的连接未示出)。

为了向处理器101提供“稳定”的供应电压，电压调节器102在输入104接收比供应节点103处的供应电压高的输入电压。举例而言，供应+1.8V供应电压的现代电压调节器通常可以在输入104接收+4.0V到+36.0V的范围内任何位置的电压。电压调节器102于是将在输入104处接收的电压(例如+12.0V)“逐步下降”到在供应节点103提供的供应电压(例如+1.8V)。根据一个视图，电压调节器102的逐步下降活动许可当面临从处理器101汲取的电流大幅摇摆时在节点103处的“稳定”的供应电压。

当处理器汲取大量电流时，可以在输入节点104处观察到效果。具体地，在节点104将观察到从由处理器101要求的功率增加导出的突然的电流汲取和电压调节器102的低效。举例而言，考虑在供应节点103接收+1.8V的供应电压并通常汲取36安培(A)的电流的处理器。+1.8V的供应电压和36A的电流汲取相对应于处理器中65瓦特(W)的功率耗散((1.8V)×(36A)＝65W)。电源单元105将需要不仅供应给处理器的足够功率(65W)，还要供应补偿电压调节器102不够完美的效率的附加功率。

举例而言，如果调节器102是目前典型的80％有效，则需要从电源单元105提供附加的20％功率增加给电压调节器102。即，需要由电源单元105提供((65W)/.8)＝80W给电压调节器102。如果在节点104电源单元105供给+12V的输入电压到电压调节器102，则电压调节器从电源单元的电流汲取将是((80W)/(12V))＝6.67A。(注意，由电压调节器102进行的从+12V到+1.8V的逐步降低的转换的影响包括由电压调节器102要求的比处理器101低相当多的电流汲取)。

如果处理器101突然将其电流汲取要求从36A增加到56A，则电源单元105将观察到由电压调节器102进行的电流汲取从6.67A增加到10.42A(假定由电源单元提供的电压固定在+12V)。即，处理器101中的功率耗散将增加到(56A)×(1.8V)＝100W。为了计及电压调节器102不够完美的效率，电源单元将需要供应100W/0.8＝128W给电压调节器102。在+12V供应125W相对应于125W/12V＝10.42A。

以上的分析印证了，归功于电压调节器102的低效，电源单元105通常被设计为供应比处理器消耗的多得多的功率。通常，电源单元105被设计为提供越多的功率，电源单元就变得越大和越贵。

附图说明

从以下具体描述结合以下附图可以获得对本发明的更好的理解，附图中：

图1示出了处理器电源的传统设计：

图2示出了改进的电源系统设计；

图3示出了图2的电源系统的操作的时间线；

图4a、b示出了可以利用图2和3的概念的不同的处理器和系统配置；

图5示出了另一个改进的电源系统设计；