[实用新型]一种动态电压调整系统有效

专利信息
申请号: 201820384793.5 申请日: 2018-03-21
公开(公告)号: CN207924622U 公开(公告)日: 2018-09-28
发明(设计)人: 李彦宏 申请(专利权)人: 苏州芯算力智能科技有限公司
主分类号: G06F1/32 分类号: G06F1/32
代理公司: 苏州集律知识产权代理事务所(普通合伙) 32269 代理人: 安纪平
地址: 215000 江苏省苏州市工*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 运算芯片 主控制器 电源管理芯片 复制运算 判断单元 通信连接 动态电压调整 本实用新型 硬件检测 统计 软件处理 运算性能 电连接 与运算 芯片 检测
【说明书】:

本实用新型揭示了一种动态电压调整系统,包括主控制器、电源管理芯片和至少一个运算芯片,运算芯片与主控制器相通信连接,主控制器与电源管理芯片相通信连接;电源管理芯片与运算芯片相电连接;其中,运算芯片包括一复制运算核心和一与复制运算核心相连的统计判断单元,所述统计判断单元与主控制器相通信连接。本实用新型通过运算芯片中的复制运算核心和统计判断单元来对运算性能进行硬件检测,相比现有软件处理,通过硬件检测,可缩短检测、调整时间。

技术领域

本实用新型涉及一种动态电压调整技术,尤其是涉及一种通过硬件检测来控制功耗的动态电压调整系统。

背景技术

随着集成电路技术的发展,芯片的规模越来越大,功耗已成为集成电路设计中越来越重要的问题。动态电压频率调整(Dynamic Voltage Freque ncy Scaling,简称DVFS)技术为目前在半导体领域被广泛采用的一种动态电压频率调节技术,DVFS技术具体是在动态调节芯片的运行频率和电压,从而达到节能的目的。该技术目前越来越多的被应用于高性能计算(HPC)系统,如多核中央处理器(CPU)、张量处理器(TPU)、虚拟币挖矿芯片中。

现有芯片动态调整电压频率的解决方案主要有两种,一是软件处理,但是软件处理需要很多个时钟周期才能完成数据分析和调整,且多基于判断CPU的空闲时间,如专利申请公布号为CN103345296A中公开了一种专利名称为“动态电压频率调整触发装置和方法”的技术,其主要原理是:当定时周期结束时,由定时器对空闲率计算器和DVFS中断发生器进行触发;由空闲率计算器基于所述触发计算结束的定时周期内的处理器空闲率;由DVFS中断发生器基于所述触发确定结束的定时周期内的处理器空闲率是否超出当前处理器功耗级别的上限或者下限,如果超出当前处理器功耗级别的上限或者下限,则发出中断信号。二是利用数字逻辑时间裕度来调整芯片的工作电压或频率,如专利申请公布号为CN103426453A中公开了一种专利名称为“动态电压频率调节方法以及系统”的技术,其主要原理是:实时监测存储器的工作电压,计算确定存储器当前所需的工作频率,及该频率对应的目标电压,分别比较目标电压、当前电压与存储器的最低电压预设值大小,根据目标电压,确定读操作预留间隙值目标值,使存储器在目标电压时,存储器的读操作预留时间间隙足够。从而在确保存储器读操作准确的基础上,可将存储器的工作电压调整到低于预设的最低工作电压,以降低存储器的工作能耗。

然而上述两种方案在实现时均一定程度地存在检测和调整时间较长,且实现起来相对比较复杂的问题。

现有大型数字芯片,如CPU、TPU、DSP(Digital Signal Processing,数字信号处理)和GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)中,其功耗与电压、频率的关系如以下公式所示:

P=aCFV2

其中,P为工作负载(功率),a为常数,C为负载电容,F为频率,V是芯片数字部分电源电压,从上式可以看出功耗与电压是平方关系,因此降低电压对功耗控制的收益最大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种能缩短调整时间的动态电压调整系统。

为实现上述目的,本实用新型提出如下技术方案:一种动态电压调整系统,包括:主控制器、电源管理芯片和至少一个运算芯片,其中,至少一个所述运算芯片与主控制器相通信连接;所述主控制器与电源管理芯片相通信连接;所述电源管理芯片与运算芯片相电连接;所述运算芯片包括一复制运算核心和一与复制运算核心相连的统计判断单元,所述统计判断单元与主控制器相通信连接。

优选地,所述运算芯片为多个,多个所述运算芯片之间相串联或并联供电。

优选地,所述运算芯片通过总线与主控制器相通信连接。

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