[发明专利]用于利用时间交织电压调制进行功率分布整形的方法和装置

说明书

背景技术

现代计算系统的性能近年来已迅速提高。性能发展的一个特定区域是系统功能。许多现代计算系统包括用于执行各种功能的多个设备。功能增加也导致了尺寸不断减小的计算系统的功耗和发热增加。随着计算系统的功能和多任务能力继续增强，功耗和发热的减少成为重要的考虑因素。因此，需要调整多个数据的峰值功率使用率以节约电力并减少发热。因此，存在对用于对计算系统动态地进行时间交织电压调制的技术的相当大的需求。

附图简述

图1A示出第一装置的一个实施例。

图1B示出第二装置的一个实施例。

图2A示出第一图表的一个实施例。

图2B示出第二图表的一个实施例。

图3A示出第一逻辑图的一个实施例。

图3B示出第二逻辑图的一个实施例。

图4示出系统的一个实施例。

具体实施方式

诸实施例一般涉及被设计成减少计算系统中的功耗和发热的技术。各个实施例提供包括用于监测从多个设备接收的功率信息并向具有超过功率阈值的功率信息的每个设备发送包括延时信息的功率控制信号的功率管理模块的技术。在一些实施例中，该延时信息可包括用于在具有超过功率阈值的功率信息的设备之间使功率使用率在时间上交织的信息。描述并要求保护其他实施例。

随着时间流逝在移动计算设备中使用多个设备的不断进展，在多个设备同时峰值功耗的时刻期间的发热已经稳定上升。虽然将多个设备包含于计算系统中已带来显著的性能优点，但当多个设备同时或几乎同时消耗峰值功率时的关联功耗和发热使计算系统发热，且由于较高关联温度下的较高漏电流而损失更多功率。

在诸如以智能电话或移动因特网设备为例的小型计算系统或移动计算设备中，许多设备可能在满负荷下同时起作用，以在短时间段内完成给定的使用任务。例如，全球定位系统(GPS)收发机可能工作以获得位置信息，同时无线收发装置正在传送语音信号，且处理器正在执行软件线程。移动计算设备的平台功率使用率分布可能包括由同时以满负荷起作用的若干设备或模块引起的高峰值功率猝发。在一些实施例中，移动计算设备在延长时间段期间的平均功率使用率可能相对低，但功率使用率中的高峰值猝发会导致不必要的功率损失，而且可能对移动计算设备的冷却解决方案设计带来挑战。在一些实施例中，可能优选相对平坦的功率使用率分布，以降低集成电路冷却解决方案的负担，并减少与漏电相关联的功率损失。

由于与移动计算设备相关联的小形状因数，集成冷却解决方案的有效性会受到移动计算设备的物理约束的限制。在各个实施例中，可设计集成冷却解决方案以充分地处理高/峰值使用率猝发。然而，此类冷却解决方案对于非猝发行为时间而言可能会过度。

在一些实施例中，通过调节计算系统中的多个设备中的每一个的矩形波的占空比和电压阶跃，可实现计算设备动态功耗的15％-20％范围内的降低。在各个实施例中，使用例如1MHz的相对较高的调制频率也可使性能的任何妥协最少，因为低供电电压间隔可在全操作模式上均匀地展开。从统计上而言，供电电压调制可节省动态功率使用率，同时付出最小的性能受损代价。例如，计算设备的动态功率可通过以下方程进行计算：

P_动态＝C*V²*f

其中f是时钟频率。

在各个实施例中，当供电电压通过占空比为D且电压阶跃为ΔV的矩形波进行调制时，所得的动态功率可通过以下方程表示：

P_动态＝D*C*V²*f+(1-D)*C*(V-ΔV)²*f

其中P’_动态＜P_动态。

在一些实施例中，当多个设备同时工作于它们的全功耗或接近峰值功耗且通过独立轨线供电时，调制每个设备的供电电压可降低每个设备的动态功率使用率，从而降低计算系统的总动态功率使用率。然而，在各个实施例中，仅有供电电压调制可能不一定能避免平台功率分布中出现高峰值功率猝发，因为经调制供电的高供电电压间隙可能会交迭。因此，本文中所描述的各个实施例提供一种使移动计算设备的多个设备的电压调制动态地在时间上交织的有效方法。

诸实施例可包括一种或多种元件。一种元件可包括被安排成执行某些操作的任何结构。按照设计参数或性能约束条件的给定集合所需，可将各个元件实现为硬件、软件或其任意组合。虽然利用按照某些布置的特定元件为例描述了诸实施例，但诸实施例可包括按照替代布置的其它元件组合。