功率信號接口的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及數據處理系統的領域。更具體而言，本發明涉及用于處理數據的設備內的組件之間的功率參數的信號傳遞。
【背景技術】
[0002]提供含有多個功能塊的片上系統集成電路為人們熟知。例如，這些功能塊可包括通用處理器、無線通信塊、存儲器、信號處理單元等。亦已知，通常要求在嚴格的功率限制下操作這些集成電路。例如，可能限制可消耗的峰值功率，以便操作電壓不會下降的過低。亦可能限制一個時期內可能消耗的平均功率，以便相對于從能量收集發起的能量獲得“平衡”，或以便確保可接受的電池壽命。能量管理的要求更加復雜，如眾所周知，實行使不同的功能塊進入不同操作狀態，以便節省電力。例如，在未使用一些功能塊時，這些功能塊可進入靜態省電模式，而其他功能塊仍大量使用且消耗相對大量的功率。很難提前(預先)對可能出現的許多不同的操作環境模型化，且片上系統集成電路在管理該集成電路的電力消耗時應能夠響應該集成電路的當前狀態。

【發明內容】

[0003]從一方面可見，本發明提供一種用于處理數據的設備，該設備包含:
[0004]處理電路系統，該處理電路系統被配置以執行處理操作；以及
[0005]消費者能量接口電路系統，該消費者能量接口電路系統耦接所述處理電路系統，且被配置以與能量管理電路系統進行能量管理信號通信；
[0006]其中所述能量管理信號包括:
[0007](i)靜態功率消耗信號，該靜態功率消耗信號指示所述設備的獨立于由所述處理電路系統執行的處理操作的靜態功率消耗水平；以及
[0008](ii)動態功率消耗信號，該動態功率消耗信號指示所述設備的取決于由該設備執行的處理操作的動態功率消耗水平。
[0009]本發明認識到，當消耗能量的處理電路系統被提供有與能量管理電路系統進行能量管理信號通信的消費者能量接口時(其中能量管理信號包括靜態功率消耗信號及動態功率消耗信號)，可改良功率控制的精度和效率。靜態功率消耗信號可為能量管理電路系統提供有關處理電路系統的靜態功率消耗水平的指示，此靜態功率消耗水平與處理電路系統正執行的處理操作無關(例如，靜態功率信號可指示由于處理電路系統內的泄漏電流消耗的功率)。靜態功率消耗信號可被改變以反應當前的靜態模式，例如時鐘停止對功率閘控。動態功率消耗信號指示取決于由處理電路系統執行的處理操作的動態功率消耗的水平。此動態功率消耗可取決于當前正在執行的處理操作的性質變化，且此信息可用于改變動態功率消耗信號(例如，活動可以緩存命中/缺失率、加載/儲存對算術指令速率、使能的時鐘門控的百分比等為特征)。能量管理電路系統可使用這兩種不同的功率消耗信號，以更精確及有效地整體管理設備內的能量分布及消耗。
[0010]在一些實施例中，靜態功率消耗信號可根據在所述設備未執行處理操作時可采用的多個模式中的所選一者變化。這些模式可包括至少一個以下模式:待機模式，在該模式下，設備的信號保持在原位，以使得設備能夠在不必恢復狀態信號的情況下(例如，時鐘在靜態處理器內部停止)恢復處理;狀態保持模式，在該模式下，設備的狀態信號被保存至設備內的狀態保持電路系統(例如氣球閂)，以使得設備能夠藉由從狀態保持電路恢復狀態信號來恢復處理;及斷電模式，在該模式下，設備的狀態信號不再儲存于設備內，且對設備的電源斷開。靜態行為的這些不同模式將具有與這些模式有關的不同水平的功率消耗，且此舉可反映在返回至能量管理電路系統的靜態功率消耗信號中。視設備的其余組件的狀態而定，當針對與重新開始處理有關的延時(退出靜態模式時)平衡所消耗的能量時，這些靜態模式中的不同一者可能較佳。
[0011]應了解，靜態功率消耗(諸如漏泄)通常對溫度具有很強的依賴性。然而，在獨立于操作溫度發出靜態功率消耗信號時，可有利地簡化系統。能量管理電路系統可整體獲得設備的操作溫度，且在不要求生成靜態消耗功率信號的情況下執行任何必須的校正，以在該靜態消耗功率信號生成且發送至能量管理電路系統之前考慮該因素。能量限制集成電路內的溫度在集成電路上通常是均勻的，且因此，溫度的集中量測更有效率，而不是要求功率消耗信號數據的每一發送器分別量測該發送器的自身的溫度。
[0012]動態功率消耗信號指示由處理電路系統內的處理操作消耗的功率的預測。實際上，消耗的功率的實際量可取決于溫度、操作電壓、時鐘頻率及制造制程(process)變化而變化。然而，如上所述，集中地就芯片寬度效應進行校正更有效率，而不是要求動態功率消耗信號的每一發送器分別量測并就這些參數進行校正。
[0013]與如上所述的就芯片寬度參數進行校正相反，在一些實施例中，動態功率消耗信號可取決于在設備內部檢測到的處理活動的水平而變化。執行處理操作的處理電路系統所消耗的功率可基于這些處理操作的性質而有相當大的變化。處理電路系統可經儀表化以獲取當前正執行的活動類型的指示，且該處理電路系統使用此信息以修改發送的動態功率消耗信號，以便該動態功率消耗信號更精確地表示與這些處理操作有關的動態功率消耗。舉例而言，若處理操作僅為Ν0Ρ循環，則與執行密集復雜算術處理操作及高速率加載/儲存操作的處理操作相比，該處理操作可能消耗相對較少的功率。
[0014]動態功率消耗信號亦可取決于由設備執行的操作模式而變化。該模式可相對粗略地被決定，且該模式還提供改良的動態功率信號的精確度水平。例如，就執行無線通信的電路系統而言，與傳輸信號時相比，在接收信號時所消耗的功率可能有相當大的差異，且因此接收/傳輸模式指示可用于增加動態功率消耗信號的精確度。
[0015]靜態功率消耗信號及動態功率消耗信號從消費者發送至能量管理電路系統。所通信的能量管理信號亦可包括分配信號，該分配信號從能量管理電路系統發送至包括處理電路系統的設備，及該分配信號指示分配給該設備的功率水平。整個系統可在限制功率預算內操作，且能量管理電路系統可控制整個系統之不同組件之間的功率預算的分配。因此，分配信號可被提供至包括處理電路系統的設備，且可被用于控制該設備的操作模式，例如，執行處理操作的處理電路系統的時鐘頻率可視接收的分配信號而節流，以便保持在已分配給此處理操作的功率預算之內。
[0016]希望能量管理信號應能夠可靠地指示在可能較寬范圍上延伸的功率水平。因此，在一些實施例中，能量管理信號使用對數編碼功率水平，且此外能量管理信號使用功率水平的溫度計編碼(例如與對數編碼結合)。在一些實施例中，不同的編碼類型可用于動態及靜態功率消耗信號。對數方法具有與需要形成線性子項，隨后在對數轉換之前將這些線性子項相加，并且在由能量管理器使用之前，對數項可能隨后需要轉換回線性形式有關的額外開銷。
[0017]為簡化設計使用，且在可能由不同組織提供的不同處理電路系統之間，在較佳實施例中，靜態功率消耗信號及動態功率消耗信號都試圖表示設備的功率消耗的絕對水平(此絕對水平可能要求就諸如上文論述的溫度、操作電壓、制程變化等的效應進行校正，但是至少大體水平試圖表示絕對功率消耗，而不是消耗的功率的更抽象部分或其他指示)。
[0018]因為系統的不同部分可在不同操作模式下，且可在不同時期處于不同功率狀態下，所以若在該消費者能量接口與能量管理電路系統之間使用異步請求確認握手，則能量管理信號的通信可被簡化且更穩定。
[0019]從另一方面可見，本發明提供一種用于處理數據的設備，該設備包含:
[0020]處理裝置，該處理裝置用于執行處理操作；以及
[0021]消費者能量接口裝置，該消費者能量接口裝置用于與能量管理電路系統進行能量管理信號通信以用于管理能量；
[0022]其中能量管理信號包括:
[0023](i)靜態功率消耗信號，該靜態功率消耗信號指示所述設備的獨立于由所述處理裝置執行的處理操作的靜態功率消耗水平；以及
[0024](ii)動態功率消耗信號，該動態功率消耗信號指示所述設備的取決于由所述處理裝置執行的處理操作的動態功率消耗水平。
[0025]從一補充方面可見，本發明提供一種用于管理至少一個用于處理數據的設備的功率消耗的能量管理電路系統，該能量管理電路系統包含:
[0026]管理器能