電子系統(tǒng)的功率調(diào)整模塊與功率調(diào)整單元的制作方法

專利名稱：電子系統(tǒng)的功率調(diào)整模塊與功率調(diào)整單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子系統(tǒng)的電源管理，尤其涉及一種電子系統(tǒng)的功率調(diào)整模塊(Power Scaling Module, PSM)與功率調(diào)整單元(Power Scaling Unit，PSU)。
背景技術：
功率調(diào)整的程序為通過改變電子系統(tǒng)的組件的操作頻率或操作電壓以改變電子系統(tǒng)所消耗的計算功率。功率調(diào)整用以在效能/功能和功率消耗間作取舍。資料處理電子系統(tǒng)，例如個人電腦，當期望此種電子系統(tǒng)的功率消耗降低時，資料處理電子系統(tǒng)在設計與結構上也變得更加復雜。因此，電子系統(tǒng)的電源管理也隨之變得更加復雜且要求更高。在這種趨勢下，功率調(diào)整必須被謹慎且巧妙地使用?，F(xiàn)有的電子系統(tǒng)可包括多電源區(qū)域(multiple power domains)。各電源區(qū)域可被不同的操作頻率和/或操作電壓所驅(qū)動。電子裝置可同時執(zhí)行多種應用程序。理想上，當特別的應用程序在執(zhí)行時，各應用程序具有對應的功率配置記錄應用電源區(qū)域的功率調(diào)整。當應用程序通過環(huán)境切換(context switch)時，其功率配置也必須被切換。功率配置的切換可導致整個電源區(qū)域的功率調(diào)整條件的廣泛變化。在這種電子系統(tǒng)中，亟需一種可根據(jù)應用程序活動(application activities)在整個電子系統(tǒng)中提供高密度(fine-grained)的功率控制和功率狀態(tài)的平滑轉(zhuǎn)變的功率調(diào)整機制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種電子系統(tǒng)的功率調(diào)整單元(Power Scaling Unit, PSU)，其可根據(jù)應用程序活動在整個電子系統(tǒng)中提供高密度的功率控制和功率狀態(tài)的平滑轉(zhuǎn)變。本發(fā)明還提供一種電子系統(tǒng)的功率調(diào)整模塊(Power Scaling Module, PSM)。功率調(diào)整模塊提供功率調(diào)整單元的電源管理功能。本發(fā)明提供一種電子系統(tǒng)的功率調(diào)整單元，包括一軟件編程接口與一功率調(diào)整模塊。其中軟件編程接口通過軟件編程接收功率調(diào)整業(yè)務。功率調(diào)整模塊接收來自軟件編程接口的功率調(diào)整業(yè)務并根據(jù)功率調(diào)整業(yè)務控制電子系統(tǒng)的功率驅(qū)動組件以改變提供至電子系統(tǒng)的功能單元的功率驅(qū)動組件的輸出，其中功率驅(qū)動組件的輸出為功能單元的操作電壓或操作時鐘信號。功率調(diào)整業(yè)務包括定義操作的指令、操作使用的參數(shù)，以及指定觸發(fā)操作的事件信號的事件信號掩碼。當指令定義一停電操作時，功率調(diào)整模塊關閉功率驅(qū)動組件的輸出并進入關閉狀態(tài)，事件信號根據(jù)參數(shù)觸發(fā)功率調(diào)整模塊自關閉狀態(tài)醒來并開啟功率驅(qū)動組件的輸出；當指令定義一即時調(diào)整操作時，功率調(diào)整模塊根據(jù)參數(shù)改變操作時鐘信號的操作電壓或頻率。在本發(fā)明的一實施例中，上述的功率調(diào)整模塊包括多個可編程寄存器、一功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路(PDE-ind印endent logic circuit)以及一功率驅(qū)動組件-依賴邏輯電路(PDE-d印endent logic circuit)。其中上述可編程寄存器連接至軟件編程接口，用以儲存指令、參數(shù)以及事件信號掩碼。功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路連接上述可編程寄存器，并根據(jù)參數(shù)執(zhí)行指令定義的操作并接收事件信號。另外，功率驅(qū)動組件-依賴邏輯電路則連接功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路并產(chǎn)生多個信號以控制功率驅(qū)動組件。在本發(fā)明的一實施例中，當指令定義一事件驅(qū)動調(diào)整操作時，功率調(diào)整模塊等待事件信號然后根據(jù)參數(shù)改變操作時鐘信號的操作電壓或頻率。在本發(fā)明的一實施例中，上述的功率調(diào)整模塊根據(jù)參數(shù)在功率調(diào)整模塊改變功率驅(qū)動組件的輸出后重置功能單元。在本發(fā)明的一實施例中，上述的功率調(diào)整業(yè)務還包括一第一同步指示。該第一同步指示在指令定義的操作期間指定功率調(diào)整模塊與功能單元間的第一同步交握。在該第一同步交握期間，功能單元進入待命狀態(tài)。功率調(diào)整模塊改變功率驅(qū)動組件的輸出，然后功能單元恢復正常操作。功能單元不因在待命狀態(tài)的功率驅(qū)動組件的輸出的改變而改變。在本發(fā)明的一實施例中，上述的功率調(diào)整單元可包括多于一個的功率調(diào)整模塊。 功率調(diào)整業(yè)務可還包括一第二同步指示。此第二同步指示在指令定義的操作期間指定功率調(diào)整模塊與另一功率調(diào)整單元的另一功率調(diào)整模塊間的第二同步交握。在功率調(diào)整模塊改變功率驅(qū)動組件的輸出之前，在功率調(diào)整模塊執(zhí)行與功能單元的第一同步交握之前，和/ 或在功率調(diào)整模塊結束該第一同步交握之前，功率調(diào)整模塊以及另一功率調(diào)整模塊執(zhí)行第二同步交握。在本發(fā)明的一實施例中，當功率調(diào)整模塊處于關閉狀態(tài)時，一非屏蔽的電源開啟事件信號根據(jù)一預設參數(shù)觸發(fā)功率調(diào)整模塊自關閉狀態(tài)醒來并開啟功率驅(qū)動組件的輸出。 此外，另一非屏蔽的停電事件信號可根據(jù)一預設參數(shù)觸發(fā)功率調(diào)整模塊改變功率驅(qū)動組件的輸出而不管功率調(diào)整模塊的目前狀態(tài)。在本發(fā)明的一實施例中，上述的功率調(diào)整單元包括多個功率調(diào)整模塊并還包括用以控制串列的功率調(diào)整業(yè)務批次或并列的功率調(diào)整業(yè)務批次的執(zhí)行的批次調(diào)整模塊。其中，串列的功率調(diào)整業(yè)務批次包括將由上述功率調(diào)整模塊依序執(zhí)行的多個功率調(diào)整業(yè)務。 并列的功率調(diào)整業(yè)務批次則包括將由上述功率調(diào)整模塊并行地執(zhí)行的多個功率調(diào)整業(yè)務。 批次調(diào)整模塊根據(jù)串列的功率調(diào)整業(yè)務批次的鏈接信息中被指定的串列觸發(fā)各功率調(diào)整模塊以執(zhí)行對應的功率調(diào)整業(yè)務。鏈接信息通過軟件編程接口被接收并被儲存于批次調(diào)整模塊或上述功率調(diào)整模塊。在本發(fā)明的一實施例中，上述的串列的功率調(diào)整業(yè)務批次的各功率調(diào)整業(yè)務可為另一并列的功率調(diào)整業(yè)務批次。類似地，并列的功率調(diào)整業(yè)務批次的各功率調(diào)整業(yè)務可為另一串列的功率調(diào)整業(yè)務批次。本發(fā)明提出一種電子系統(tǒng)的功率調(diào)整模塊，包括多個可編程寄存器、一功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路以及一功率驅(qū)動組件-依賴邏輯電路。其中上述可編程寄存器用以儲存通過軟件編程接收功率調(diào)整業(yè)務信息，包括指令、參數(shù)以及事件信號掩碼。功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路連接上述可編程寄存器，并根據(jù)功率調(diào)整業(yè)務控制電子系統(tǒng)的功率驅(qū)動組件改變提供至電子系統(tǒng)的功能單元的功率驅(qū)動組件的輸出，其中功率驅(qū)動組件的輸出為功能單元的操作電壓或操作時鐘信號。指令用以定義操作，操作使用參數(shù)，事件信號掩碼則指定觸發(fā)操作的事件信號。當指令定義停電操作時，功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路關閉功率驅(qū)動組件的輸出并進入關閉狀態(tài)。事件信號根據(jù)參數(shù)觸發(fā)功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路自關閉狀態(tài)醒來并開啟功率驅(qū)動組件的輸出。當指令定義即時調(diào)整操作時，功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路根據(jù)參數(shù)改變操作時鐘信號的操作電壓或頻率。另外，功率驅(qū)動組件-依 賴邏輯電路則連接功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路，并產(chǎn)生多個信號以控制功率驅(qū)動組件。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳 細說明。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電子系統(tǒng)的方塊圖。圖2為圖1實施例的功率調(diào)整單元的方塊圖。圖3為圖2實施例的一功率調(diào)整模塊的方塊圖。圖4為功率調(diào)整模塊與功能単元間同步交握的時序圖。圖5為另一功率調(diào)整模塊與功能単元間同步交握的時序圖。圖6為本發(fā)明一實施例的功率調(diào)整單元的功率調(diào)整模塊之間執(zhí)行的同步協(xié)定的 完整周期的示意圖。圖7為本發(fā)明另一實施例的功率調(diào)整單元110的方塊圖。主要附圖符號說明100:電子系統(tǒng)；110:功率調(diào)整單元；120 功能單元；130 功率驅(qū)動組件；210:軟件編程接ロ；221 224 功率調(diào)整模塊；310 可編程寄存器；320 功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路；330 功率驅(qū)動組件-依賴邏輯電路；710 批次調(diào)整模塊；下面將參考附圖詳細闡述本發(fā)明的實施例，附圖舉例說明了本發(fā)明的示范實施 例，其中相同標號指示同樣或相似的組件。圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電子系統(tǒng)100的方塊圖。電子系統(tǒng)100包括一 功率調(diào)整單元110、一個或多個功能單元120以及一或多個功率驅(qū)動組件130 (Power Driving Element，PD^。各功能單元120可為一可編程資料處理引擎(programmable data processing engine)，其可不斷地執(zhí)行一連串的指令或指示，例如中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)或協(xié)同處理器 (coprocessor)。另外，各功能單元120可為一周邊裝置(peripheral device)，例如實時時 鐘(Real-Time Clock, RTC)、計數(shù)器、直接存儲器訪問(Direct Memory Access, DMA)控制 器或連接控制器，例如乙太網(wǎng)絡(Ethernet)介質(zhì)訪問控制(Media Access Control, MAC) 子層控制器(sublayer controller)或通用串行總線(Universal Serial Bus, USB)控制 器。各功率驅(qū)動組件130可為產(chǎn)生或驅(qū)動操作頻率的組件，也就是操作一個或多個功能單 元120的時鐘信號的頻率?；蛘呤牵鞴β黍?qū)動組件130可為供應操作電壓至一個或多個 功能単元120的組件。提供操作頻率的功率驅(qū)動組件可為一鎖相環(huán)(Phase-Locked Loop, PLL)、延遲鎖定環(huán)(Delay-Locked Loop，DLL)、時鐘驅(qū)動器(clock divider)或時鐘門控單 元(clock gating cell)等。提供操作電壓的功率驅(qū)動組件可為穩(wěn)壓器(regulator)、變頻器(converter)、變壓器(transformer)或電池等。圖2為圖1實施例的功率調(diào)整單元110的方塊圖。功率調(diào)整單元110包括一軟件編程接口 210 (software programming interface, SPI)以及四個功率調(diào)整模塊 221-224。 在本發(fā)明的一實施例中，功率調(diào)整單元110可包括更多或更少的功率調(diào)整模塊。除了稍后敘述的功率驅(qū)動組件-依賴邏輯電路(PDE-d印endent logic circuit)外，各功率調(diào)整模塊221-2M具有相同的設計和功能。各功率調(diào)整模塊221-2M控制一個或多個功率驅(qū)動組件130。換言之，功率調(diào)整模塊221-2 通過功率驅(qū)動組件130控制功能單元120的操作頻率與操作電壓。以功率調(diào)整模塊221為例。圖3為圖2實施例的功率調(diào)整模塊221的方塊圖。功率調(diào)整模塊221包括多個可編程寄存器310、連接至可編程寄存器310的功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320，以及連接至功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320的功率驅(qū)動組件-依賴邏輯電路330。軟件編程接口 210提供一寄存器編程接口。通過此寄存器編程接口，電子系統(tǒng)100 中的軟件可指派功率調(diào)整業(yè)務至功率調(diào)整模塊221-224。功率調(diào)整模塊221-224的狀態(tài)以及功率調(diào)整業(yè)務的結果可通過寄存器編程接口自功率調(diào)整模塊221-2M獲得。功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320包括用以在功率調(diào)整業(yè)務期間同步功率調(diào)整單元110中功能單元120或其它功率調(diào)整模塊的硬件同步接口。功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320還接收來自功能單元120的事件信號。某些功率調(diào)整業(yè)務可能取決于特定的事件信號。事件信號用以觸發(fā)此功率調(diào)整業(yè)務的進行。在一些功率調(diào)整業(yè)務中，功率調(diào)整模塊可發(fā)送一硬件重置信號以重置一個或多個功能單元120。在操作頻率或操作電壓改變后，當功能單元120需要一已知狀態(tài)重新啟動時，此硬件重置通常被使用于提供此一已知狀態(tài)。功率驅(qū)動組件-依賴邏輯電路330包括用以控制對應的功率驅(qū)動組件130的功率控制接口。功率控制接口可產(chǎn)生或驅(qū)動原始控制信號以控制功率驅(qū)動組件130。功率控制接口也可為一已知的標準接口，例如電源管理總線(Power Management Bus，PMBus)。軟件編程接口 210通過軟件編程接收功率調(diào)整業(yè)務。此處的軟件編程意為讀取或?qū)懭牍β收{(diào)整模塊221-2 的可編程寄存器。電子系統(tǒng)100中的軟件通過軟件編程接口 210 發(fā)出用以功率調(diào)整的功率調(diào)整業(yè)務至功率調(diào)整模塊221-2 其中之一。其中功率調(diào)整業(yè)務可包括指令、一個或多個參數(shù)、同步指示(synchronization instruction)，和/或事件掩碼(event mask)，功率調(diào)整業(yè)務可通過軟件編程接口 210所提供的寄存器編程接口被電子系統(tǒng)100中的軟件所編寫。指令定義功率調(diào)整模塊所執(zhí)行的操作。參數(shù)被相關指令定義的操作所使用。同步指示指定在操作期間所需的同步交握(synchronization handshaking)。 事件信號掩碼決定指令操作對觸發(fā)事件信號輸入的依賴性(dependency)。事件信號掩碼告知功率調(diào)整模塊觀察某些事件信號并阻擋(block)某些事件信號。功率調(diào)整業(yè)務的指令、 參數(shù)、同步指示以及事件信號掩碼均被儲存于接收功率調(diào)整業(yè)務的功率調(diào)整模塊的可編程寄存器中?？删幊碳拇嫫饕矁Υ婀β收{(diào)整模塊的狀態(tài)以及功率調(diào)整業(yè)務的結果，其可通過軟件編程接口 210被軟件獲取。功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320為功率調(diào)整模塊的核心組件。功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320執(zhí)行功率調(diào)整業(yè)務。功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320通過功率驅(qū)動組件-依賴邏輯電路330控制相關的功率驅(qū)動組件130，以根據(jù)功率調(diào)整業(yè)務的指令或參數(shù)改變功率驅(qū)動組件130提供至功能單元120的操作電壓和/或時鐘信號的操作頻率。另外，功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320根據(jù)同步指示執(zhí)行功率調(diào)整模塊的同步交握。功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320觀察功能單元120發(fā)送的事件信號并從而控制功率調(diào)整操作的進行。當參數(shù)指示必須硬件重置時，功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320在功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320改變功率驅(qū)動組件130的輸出后依據(jù)參數(shù)發(fā)送信號以重置一個或多個功能單元120。在本實施例中，有三種功率調(diào)整操作可被功率調(diào)整業(yè)務的指令定義，S卩，停電操作 (power-down operation)、艮附調(diào)整操作(instant scaling operation)以及事件驅(qū)動調(diào)整操作(event-driven scaling operation)。這些操作的細節(jié)將在之后討論。當指令定義一停電操作，功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320關閉一個或多個功率驅(qū)動組件130的輸出并進入關閉狀態(tài)以等待一個或多個事件信號，這些事件信號在其功率調(diào)整業(yè)務中的事件信號掩碼是被禁能的(de-asserted)。當觀察到任一上述的事件信號被致能，功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320自關閉狀態(tài)中醒來并開啟功率驅(qū)動組件130的輸出。觸發(fā)事件信號可通過禁能對應的事件信號掩碼而被指定。功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320僅阻擋與忽略對應的事件信號掩碼被致能的事件信號。功率調(diào)整業(yè)務的參數(shù)可指定在功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320自關閉狀態(tài)醒來后哪個功率驅(qū)動組件130的哪個輸出電壓和/或時鐘信號被開啟。功率調(diào)整業(yè)務的參數(shù)還指定功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路 320如何開啟功率驅(qū)動組件130的輸出。在醒來后，功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320可直接恢復功率驅(qū)動組件的輸出至在關閉之前的狀態(tài)或根據(jù)參數(shù)改變功率驅(qū)動組件的輸出。當指令定義一即時調(diào)整操作，功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320根據(jù)參數(shù)立即無條件地改變一個或多個功率驅(qū)動組件130提供的操作電壓和/或操作時鐘信號的頻率，而不等待任何事件信號。當指令定義一事件驅(qū)動調(diào)整操作時，功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320等待事件信號掩碼所指定的一個或多個事件信號。當觀察到任一被指定的事件信號時，功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320根據(jù)功率調(diào)整業(yè)務的參數(shù)進行改變一個或多個功率驅(qū)動組件130輸出的操作電壓和/或操作時鐘信號的頻率。事件驅(qū)動調(diào)整操作非常類似于即時調(diào)整操作。 兩者的不同在于事件驅(qū)動調(diào)整操作被延遲直到至少一觸發(fā)事件信號被功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320觀察，而即時調(diào)整操作立即開始不等待任何的事件信號。與即時調(diào)整操作或事件驅(qū)動調(diào)整操作相關的參數(shù)可作為對應的功率驅(qū)動組件的絕對控制值或功率驅(qū)動組件的相對控制值。舉例來說，功率驅(qū)動組件輸出的操作電壓可提供多級電壓(multiple voltage steps)的選擇，例如1.2VU. 1V、1V、0.9V以及0. 8V。在此例子中，參數(shù)值可單純地為遞增 (st印ping-up)或遞減(st印ping-down)。在另一例子中，功率驅(qū)動組件可為依時鐘分頻器(clock frequency divider)，其可提供操作頻率至一個或多個功能單元120。功率驅(qū)動組件可提供多種頻率比例的選擇，例如2 1、3 1、4 1以及8 1。在此例子中， 參數(shù)值可為除以 2(divide-by-2)、除以 3(divide-by-3)、乘以 2(multiply-by_2)或乘以 3 (multiply-by-3)。在功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320改變對應的功率驅(qū)動組件130的輸出后，功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320等待功率驅(qū)動組件130趨于穩(wěn)定。功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路320可等待功率驅(qū)動組件130所發(fā)送的穩(wěn)定結果或等待預設功率驅(qū)動組件穩(wěn)定時間跨越(span)。對功率調(diào)整業(yè)務中的各事件信號來說，正沿觸發(fā)或負沿觸發(fā)、高電平觸發(fā)或低電平觸發(fā)、以及事件信號掩碼的致能狀態(tài)(assertion)或禁能狀態(tài)(de-assertion)的選擇， 均可通過電子系統(tǒng)100中的軟件編寫。另外也有非屏蔽(non-maskable)的事件信號，其無對應的事件信號掩碼。非屏蔽的事件信號無法被阻擋。非屏蔽的事件信號可觸發(fā)功率調(diào)整單元110以執(zhí)行非可程式化(non-programmable)操作，其可不被軟件偶然地禁能 (disabled)。在本實施例中，功率調(diào)整單元110會回應兩非屏蔽的事件信號，S卩，電源開啟 (power-on)事件信號以及停電(power failure)事件信號。當功率調(diào)整單元110接收電源開啟事件信號時，至少有一處于關閉狀態(tài)的功率調(diào)整單元110的功率調(diào)整模塊221-224，將會執(zhí)行喚醒操作(wakeup operation)。喚醒操作類似于在觀察到觸發(fā)事件信號后的停電操作部分。當功率調(diào)整模塊處于關閉狀態(tài)時，非屏蔽的電源開啟事件信號根據(jù)一組預設非可程式化的喚醒參數(shù)觸發(fā)功率調(diào)整模塊以自關閉狀態(tài)中醒來并開啟一個或多個功率驅(qū)動組件130的輸出。這些參數(shù)指定功率調(diào)整模塊在醒來后如何控制功率驅(qū)動組件130的輸出。上述的停電事件信號用以指示發(fā)生于電子系統(tǒng)100的非預期停電。停電事件信號致使功率調(diào)整單元110在通電后執(zhí)行預設停電故障處理程序，例如恢復一個或多個預設電源區(qū)域。當停電事件信號被功率調(diào)整單元110觀察時，功率調(diào)整單元110可有至少一功率調(diào)整模塊221-2M來執(zhí)行喚醒操作而不管該功率調(diào)整模塊的目前狀態(tài)。非屏蔽的停電事件信號根據(jù)預設喚醒參數(shù)觸發(fā)功率調(diào)整模塊改變一個或多個功率驅(qū)動組件130的輸出。電源開啟事件信號以及停電事件信號可使用同一組預設非可程式化的喚醒參數(shù)。 或者，電源開啟事件信號和停電事件信號可分別使用單獨的預設喚醒參數(shù)。本實施例還允許有多個電源開啟事件信號以及多個停電事件信號以喚醒不同電源區(qū)域。功率調(diào)整業(yè)務還可包括一同步指示。同步指示可在功率調(diào)整業(yè)務的指令定義的操作期間指定功率調(diào)整模塊221-2M與一個或多個功能單元120之間所需的同步交握。在本實施例中，功率調(diào)整模塊與功能單元120在功率調(diào)整業(yè)務期間執(zhí)行至少一次同步交握。在本發(fā)明的其它實施例中，更多的此同步交握在功率調(diào)整業(yè)務期間可被允許。圖4為功率調(diào)整模塊221-224與功能單元120間同步交握的時序圖，其細節(jié)如下列討論所述。首先，功能單元120通過寄存器編程發(fā)送功率調(diào)整業(yè)務至功率調(diào)整模塊。接著，功能單元120執(zhí)行待命指示或待命指令以進入待命狀態(tài)。在此例中，功能單元120可為執(zhí)行包括待命指示的軟件應用程序的一中央處理單元。當功能單元120需要根據(jù)功率調(diào)整業(yè)務的操作與功率調(diào)整模塊同步時，功能單元120執(zhí)行待命指示或待命指令。功能單元120在完成所有跟外部接口操作，例如記憶體讀寫操作，相關的未完成的操作后，通過進入待命狀態(tài)的動作停止其正常操作。接著，功能單元120觸發(fā)信號fu_stdby以告知該功率調(diào)整模塊該功能單元120已在可以被調(diào)整其操作頻率與操作電壓或兩者其一的就緒狀態(tài)。在此待命狀態(tài)中，功能單元120的活動被減到最少且功能單元120不因功率驅(qū)動組件提供的操作電壓或操作頻率的改變而改變。功能單元120接著等待來自功率調(diào)整模塊的響應信號以離開待命狀態(tài)然后恢復其正常操作。當信號fu_stdby的致能狀態(tài)被功率調(diào)整模塊觀察時，功率調(diào)整模塊開始改變功率驅(qū)動組件的輸出通過改變自功率驅(qū)動組件-依賴邏輯電路330傳送至功率驅(qū)動組件的控制信號或參數(shù)。當功率驅(qū)動組件提供的經(jīng)調(diào)整的頻率和/或電壓足夠穩(wěn)定而使功能單元 120可正常操作時，功率調(diào)整模塊致能信號wakeupjk。當功能單元120觀察信號wakeup_ ok的致能狀態(tài)時，功能單元120恢復其正常操作并禁能信號fu_stdby。當功率調(diào)整模塊觀察信號fu_stdby的禁能狀態(tài)時，功率調(diào)整模塊禁能信號WakeUp_0k。圖5為另一功率調(diào)整模塊與功能單元120間同步交握的時序圖。在圖4中，功能單元120發(fā)起同步交握。在圖5中，功率調(diào)整模塊發(fā)起同步交握。首先，功率調(diào)整模塊致能一請求信號psu_req至功能單元120以請求同步。功能單元120接著響應其獨自執(zhí)行待命指示或指令。當功率調(diào)整模塊觀察信號fu_stdby的致能狀態(tài)時，功率調(diào)整模塊禁能信號psu_ req并接著開始改變功率驅(qū)動組件的輸出。圖5中同步交握的其余部分與圖4中對應的部分相同。功率調(diào)整業(yè)務中的同步指示可指定功率調(diào)整單元110中兩個或更多功率調(diào)整模塊間的需要的同步交握。功率調(diào)整模塊可在下列三個時刻的其中一個時刻或多個時刻前與其它功率調(diào)整模塊同步。(1)功率調(diào)整模塊通過功率控制接口調(diào)整功率驅(qū)動組件130的輸出。( 圖5中信號pSu_req的致能狀態(tài)。( 圖4和圖5中信號Wakeup_0k的致能狀態(tài)。 圖5中的功率調(diào)整模塊通過致能信號pSU_req開始與功能單元120同步交握以及通過致能信號wakeup_0k結束與功能單元120同步交握。換言之，在特定的功率調(diào)整模塊改變功率驅(qū)動組件130的輸出之前、在特定的功率調(diào)整模塊執(zhí)行與功能單元120另一同步交握之前， 和/或在特定的功率調(diào)整模塊結束與功能單元120的同步交握之前，功率調(diào)整模塊可執(zhí)行與一個或多個其它功率調(diào)整模塊的同步交握。同步指示可指定需要的同步交握的時刻。同步指示也可指定哪些功率調(diào)整模塊可參與必要的同步交握。或是，可通過硬件實現(xiàn)從功率調(diào)整模塊中做出預設的同步交握選擇。 同步指示指定各個必要的同步交握，一整個同步協(xié)定的完整周期必須被完全執(zhí)行。在本實施例中，在一功率調(diào)整業(yè)務期間一功率調(diào)整模塊可在上述三個時刻的各時刻中與另一功率調(diào)整模塊進行最多一次的同步交握。換言之，在一功率調(diào)整業(yè)務期間一功率調(diào)整模塊最多可與另一功率調(diào)整模塊進行三次同步交握。在本發(fā)明的其它實施例中，在一功率調(diào)整業(yè)務期間有更多類似的同步交握是可被允許的。圖6為本發(fā)明一實施例的功率調(diào)整單元110的功率調(diào)整模塊221-2M執(zhí)行的同步協(xié)定的完整周期的示意圖。在本實施例中，各功率調(diào)整模塊發(fā)出一信號synC_0ut并接收一個或多個信號syncjn。各個信號SynC_in對應一涉及同步交握的對等的功率調(diào)整模塊。只要觀察到所有信號syncjn的禁能狀態(tài)為了之前的同步被致能，功率調(diào)整模塊可致能其信號SynC_0Ut以請求或響應其下一個同步交握，而此功率調(diào)整模塊可能涉及或可能不涉及。 當同步指示所需的信號synC_out的致能狀態(tài)以及信號syncjn之一被功率調(diào)整模塊觀察時，功率調(diào)整模塊與對應被致能的信號syncjn的功率調(diào)整模塊的同步已結束。在功率調(diào)整模塊觀察到所有需要的帶有涉及的信號syncjn的同步完成后，可禁能其信號SynC_out并繼續(xù)目前的功率調(diào)整業(yè)務，如圖6所示的實線箭頭。功率調(diào)整模塊可不重致能其信號synC_0Ut直到觀察到所有的信號syncjn的禁能狀態(tài)為了之前同步被致能，而此功率調(diào)整模塊可能涉及或可能不涉及。如圖6所示的虛線箭頭，此特定的功率調(diào)整模塊在三個信號syncjn被禁能后通過重致能其信號sync^ut開始其下一次的同步交握。圖6中的信號波形僅為一示范性的實施例。在本實施例中的功率調(diào)整模塊同步協(xié)定允許信號synC_in在相關的信號SynC_0Ut之前或之后為了同步交握被致能。圖7為本發(fā)明另一實施例的功率調(diào)整單元110的方塊圖。圖7中的功率調(diào)整單元 110還包括一批次調(diào)整模塊(Batch Scaling Module, BSM)710。批次調(diào)整模塊710控制功率調(diào)整單元110中串列的功率調(diào)整業(yè)務批次以及并列的功率調(diào)整業(yè)務批次的執(zhí)行。串列的功率調(diào)整業(yè)務包括多個功率調(diào)整業(yè)務。功率調(diào)整單元110的不同功率調(diào)整模塊221-2 執(zhí)行串列的功率調(diào)整業(yè)務批次中的各功率調(diào)整業(yè)務，且功率調(diào)整業(yè)務依照串列的功率調(diào)整業(yè)務批次的鏈接信息中指定的順序依序地被執(zhí)行。并列的功率調(diào)整業(yè)務批次也包括多個功率調(diào)整業(yè)務，且各功率調(diào)整業(yè)務被功率調(diào)整單元110的不同的功率調(diào)整模塊221-2 所執(zhí)行。 然而，并列的功率調(diào)整業(yè)務批次中的功率調(diào)整業(yè)務被功率調(diào)整模塊221-224并行地執(zhí)行。關于串列的功率調(diào)整業(yè)務批次，鏈接信息可通過軟件編程接口 210被編程。鏈接信息可被儲存于批次調(diào)整模塊710中或涉及的功率調(diào)整模塊中。鏈接信息連結功率調(diào)整業(yè)務執(zhí)行的前述串列中的涉及的功率調(diào)整模塊。鏈接信息可指示哪個功率調(diào)整模塊為串列中的第一個和哪個功率調(diào)整模塊為串列中的最后一個。鏈接信息也可指示串列中各功率調(diào)整模塊的前一功率調(diào)整模塊與下一功率調(diào)整模塊。當鏈接信息儲存于功率調(diào)整模塊中時，功率調(diào)整模塊與批次調(diào)整模塊710之間必須有信號交換以告知串列的批次調(diào)整模塊710。鏈接信息的設定或各功率調(diào)整模塊的可編程寄存器310中的獨立可編程位元可用以指示功率調(diào)整模塊接收的功率調(diào)整業(yè)務暫不被執(zhí)行直到串列中之前的功率調(diào)整模塊結束其功率調(diào)整業(yè)務。一額外的串列的批次指令可被實現(xiàn)在批次調(diào)整模塊710中以啟始串列的功率調(diào)整業(yè)務批次?；蛘?，串列中第一個功率調(diào)整模塊的功率調(diào)整業(yè)務的編寫可用以啟始串列的功率調(diào)整業(yè)務批次。在后一個敘述的例子中，第一個功率調(diào)整模塊的功率調(diào)整業(yè)務必須在串列的功率調(diào)整業(yè)務批次中最后被編寫。在串列的功率調(diào)整業(yè)務批次被啟始后，批次調(diào)整模塊710控制串列的進行。批次調(diào)整模塊710監(jiān)控串列中各功率調(diào)整模塊的狀態(tài)。當目前功率調(diào)整模塊結束其功率調(diào)整業(yè)務，批次調(diào)整模塊710發(fā)送通知信號至串列中的下一功率調(diào)整模塊以觸發(fā)下一功率調(diào)整模塊執(zhí)行其功率調(diào)整業(yè)務。因此，功率調(diào)整模塊根據(jù)串列的功率調(diào)整業(yè)務批次的鏈接信息中定義的串列依序執(zhí)行其功率調(diào)整業(yè)務。關于并列的功率調(diào)整業(yè)務批次，并列的功率調(diào)整業(yè)務批次包括對應的包裹信息 (bundling information)，其指定哪些功率調(diào)整模塊要執(zhí)行并列的功率調(diào)整業(yè)務批次的功率調(diào)整業(yè)務。包裹信息可通過軟件編程接口 210被編寫。包裹信息可被儲存在批次調(diào)整模塊710或涉及的功率調(diào)整模塊中。當包裹信息被儲存在功率調(diào)整模塊中時，功率調(diào)整模塊與批次調(diào)整模塊710間必須有信號交換以告知并列的功率調(diào)整業(yè)務批次中涉及的功率調(diào)整模塊的批次調(diào)整模塊710。包裹信息的設定或各功率調(diào)整模塊的可編程寄存器310中的獨立可編程位元可用以指示被分派至各功率調(diào)整模塊的功率調(diào)整業(yè)務暫不被執(zhí)行直到觀察到來自批次調(diào)整模塊710的通知信號。前述的通知信號可被實現(xiàn)在批次調(diào)整模塊710中的一額外并列的批次指令觸發(fā)。當并行地執(zhí)行功率調(diào)整業(yè)務時，在并列的功率調(diào)整業(yè)務批次中的功率調(diào)整模塊也可相互執(zhí)行同步交握。批次調(diào)整模塊710可支持更復雜的功率調(diào)整業(yè)務批次。例如，串列的功率調(diào)整業(yè)務批次中的某一功率調(diào)整業(yè)務可為一并列的功率調(diào)整業(yè)務批次。并列的功率調(diào)整業(yè)務批次
12中的某一功率調(diào)整業(yè)務也可為一串列的功率調(diào)整業(yè)務批次。換言之，串列的功率調(diào)整業(yè)務批次可包括一個或多個并列的功率調(diào)整業(yè)務批次而并列的功率調(diào)整業(yè)務批次也可包括一個或多個串列的功率調(diào)整業(yè)務批次。如此一來，批次調(diào)整模塊710可支持串列的功率調(diào)整業(yè)務批次與并列的功率調(diào)整業(yè)務批次的復雜組合。在本發(fā)明的上述實施例中，功率調(diào)整單元包括多個功率調(diào)整模塊。各功率調(diào)整模塊可通過功率調(diào)整單元的軟件編程接口接收功率調(diào)整業(yè)務。通過執(zhí)行功率調(diào)整業(yè)務，各功率調(diào)整模塊控制電子系統(tǒng)的一個或多個功率驅(qū)動組件的輸出。功率調(diào)整單元為與功能單元分離的獨立單元。因此，由功能單元來看功率調(diào)整單元執(zhí)行的功率調(diào)整是自控的(atomic)。 簡言之，上述本發(fā)明的實施例提供一具可擴展性、自控性以及全系統(tǒng)性的功率調(diào)整機制。雖然本發(fā)明以實施例揭示如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作任意改動或等同替換，故本發(fā)明的保護范圍應當以本申請權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種電子系統(tǒng)的功率調(diào)整單元，包括一軟件編程接口，通過軟件編程接收一功率調(diào)整業(yè)務；以及一功率調(diào)整模塊，接收來自該軟件編程接口的該功率調(diào)整業(yè)務并根據(jù)該功率調(diào)整業(yè)務控制該電子系統(tǒng)的一功率驅(qū)動組件以改變提供至該電子系統(tǒng)的一功能單元的該功率驅(qū)動組件的一輸出，其中該功率驅(qū)動組件的該輸出為該功能單元的一操作電壓或一操作時鐘信號；該功率調(diào)整業(yè)務包括定義一操作的一指令、該操作使用的一參數(shù)，以及指定觸發(fā)該操作的一事件信號的一事件信號掩碼；當該指令定義一停電操作時，該功率調(diào)整模塊關閉該功率驅(qū)動組件的該輸出并進入一關閉狀態(tài)，該事件信號根據(jù)該參數(shù)觸發(fā)該功率調(diào)整模塊自該關閉狀態(tài)醒來并開啟該功率驅(qū)動組件的該輸出；當該指令定義一即時調(diào)整操作時，該功率調(diào)整模塊根據(jù)該參數(shù)改變該操作時鐘信號的該操作電壓或一頻率。
2.根據(jù)權利要求1所述的功率調(diào)整單元，其中該功率調(diào)整模塊包括多個可編程寄存器，連接至該軟件編程接口，儲存該指令、該參數(shù)以及該事件信號掩碼；一功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路，連接所述可編程寄存器，根據(jù)該參數(shù)執(zhí)行該指令定義的該操作并接收該事件信號；以及一功率驅(qū)動組件-依賴邏輯電路，連接該功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路，產(chǎn)生多個信號以控制該功率驅(qū)動組件。
3.根據(jù)權利要求1所述的功率調(diào)整單元，其中當該指令定義一事件驅(qū)動調(diào)整操作時， 該功率調(diào)整模塊等待該事件信號然后根據(jù)該參數(shù)改變該操作時鐘信號的該操作電壓或該頻率。
4.根據(jù)權利要求1所述的功率調(diào)整單元，其中該功率調(diào)整模塊根據(jù)該參數(shù)在該功率調(diào)整模塊改變該功率驅(qū)動組件的該輸出后重置該功能單元。
5.根據(jù)權利要求1所述的功率調(diào)整單元，其中該功率調(diào)整業(yè)務還包括一第一同步指示；該第一同步指示在該指令定義的該操作期間指定該功率調(diào)整模塊與該功能單元間的一第一同步交握；在該第一同步交握期間，該功能單元進入一待命狀態(tài)，該功率調(diào)整模塊改變該功率驅(qū)動組件的該輸出，然后該功能單元恢復正常操作；該功能單元不因在該待命狀態(tài)的該功率驅(qū)動組件的該輸出的改變而改變。
6.根據(jù)權利要求5所述的功率調(diào)整單元，其中該功率調(diào)整單元還包括另一功率調(diào)整模塊且該功率調(diào)整業(yè)務還包括一第二同步指示；該第二同步指示在該指令定義的該操作期間指定該功率調(diào)整模塊與該另一功率調(diào)整模塊間的一第二同步交握；在該功率調(diào)整模塊改變該功率驅(qū)動組件的該輸出之前，在該功率調(diào)整模塊執(zhí)行與該功能單元的該第一同步交握之前，和/或在該功率調(diào)整模塊結束該第一同步交握之前，該功率調(diào)整模塊以及該另一功率調(diào)整模塊執(zhí)行該第二同步交握。
7.根據(jù)權利要求1所述的功率調(diào)整單元，其中當該功率調(diào)整模塊處于該關閉狀態(tài)時， 一非屏蔽的電源開啟事件信號根據(jù)一預設參數(shù)觸發(fā)該功率調(diào)整模塊自該關閉狀態(tài)醒來并開啟該功率驅(qū)動組件的該輸出。
8.根據(jù)權利要求1所述的功率調(diào)整單元，其中一非屏蔽的停電事件信號根據(jù)一預設參數(shù)觸發(fā)該功率調(diào)整模塊改變該功率驅(qū)動組件的該輸出而不管該功率調(diào)整模塊的目前狀態(tài)。
9.根據(jù)權利要求1所述的功率調(diào)整單元，其中該功率調(diào)整單元包括多個功率調(diào)整模塊并還包括用以控制一串列的功率調(diào)整業(yè)務批次或一并列的功率調(diào)整業(yè)務批次的執(zhí)行的一批次調(diào)整模塊；該串列的功率調(diào)整業(yè)務批次包括所述功率調(diào)整模塊依序執(zhí)行的多個功率調(diào)整業(yè)務；該并列的功率調(diào)整業(yè)務批次包括所述功率調(diào)整模塊并行地執(zhí)行的多個功率調(diào)整業(yè)務；該批次調(diào)整模塊根據(jù)該串列的功率調(diào)整業(yè)務批次的一鏈接信息中被指定的一串列觸發(fā)各該功率調(diào)整模塊以執(zhí)行對應的該功率調(diào)整業(yè)務；該鏈接信息通過該軟件編程接口被接收并被儲存于該批次調(diào)整模塊或所述功率調(diào)整模塊。
10.根據(jù)權利要求9所述的功率調(diào)整單元，其中該串列的功率調(diào)整業(yè)務批次的所述功率調(diào)整業(yè)務的其一為另一并列的功率調(diào)整業(yè)務批次。
11.根據(jù)權利要求9所述的功率調(diào)整單元，其中該并列的功率調(diào)整業(yè)務批次的所述功率調(diào)整業(yè)務的其一為另一串列的功率調(diào)整業(yè)務批次。
12.一種電子系統(tǒng)的功率調(diào)整模塊，包括多個可編程寄存器，儲存一指令、一參數(shù)并通過軟件編程接收一功率調(diào)整業(yè)務的一事件信號掩碼；一功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路，連接所述可編程寄存器，根據(jù)該功率調(diào)整業(yè)務控制該電子系統(tǒng)的一功率驅(qū)動組件改變提供至該電子系統(tǒng)的一功能單元的該功率驅(qū)動組件的一輸出，其中該功率驅(qū)動組件的該輸出為該功能單元的一操作電壓或一操作時鐘信號；該指令定義一操作，該操作使用該參數(shù)，該事件信號掩碼指定觸發(fā)該操作的一事件信號；當該指令定義一停電操作時，該功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路關閉該功率驅(qū)動組件的該輸出并進入一關閉狀態(tài)，該事件信號根據(jù)該參數(shù)觸發(fā)該功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路自該關閉狀態(tài)醒來并開啟該功率驅(qū)動組件的該輸出；當該指令定義一即時調(diào)整操作時，該功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路根據(jù)該參數(shù)改變該操作時鐘信號的該操作電壓或一頻率；以及一功率驅(qū)動組件-依賴邏輯電路，連接該功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路，產(chǎn)生多個信號以控制該功率驅(qū)動組件。
13.根據(jù)權利要求12所述的功率調(diào)整模塊，其中當該指令定義一事件驅(qū)動調(diào)整操作時，該功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路等待該事件信號然后根據(jù)該參數(shù)改變該操作時鐘信號的該操作電壓或該頻率。
14.根據(jù)權利要求12所述的功率調(diào)整模塊，其中該功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路根據(jù)該參數(shù)在該功率驅(qū)動組件-獨立邏輯電路改變該功率驅(qū)動組件的該輸出后重置該功能單兀。
15.根據(jù)權利要求12所述的功率調(diào)整模塊，其中該功率調(diào)整業(yè)務還包括一第一同步指示；該第一同步指示在該指令定義的該操作期間指定上述功率調(diào)整模塊與該功能單元間的一第一同步交握；在該第一同步交握期間，該功能單元進入一待命狀態(tài)，上述功率調(diào)整模塊改變該功率驅(qū)動組件的該輸出，然后該功能單元恢復正常操作；該功能單元不因在該待命狀態(tài)的該功率驅(qū)動組件的該輸出的改變而改變。
16.根據(jù)權利要求15所述的功率調(diào)整模塊，其中該功率調(diào)整業(yè)務還包括一第二同步指示；該第二同步指示在該指令定義的該操作期間指定上述功率調(diào)整模塊與該另一功率調(diào)整模塊間的一第二同步交握；在上述功率調(diào)整模塊改變該功率驅(qū)動組件的該輸出之前，在上述功率調(diào)整模塊執(zhí)行與該功能單元的該第一同步交握之前，和/或在上述功率調(diào)整模塊結束該第一同步交握之前，上述功率調(diào)整模塊以及該另一功率調(diào)整模塊執(zhí)行該第二同步交握。
17.根據(jù)權利要求12所述的功率調(diào)整模塊，其中當上述功率調(diào)整模塊處于該關閉狀態(tài)時，一非屏蔽的電源開啟事件信號根據(jù)一預設預設參數(shù)觸發(fā)上述功率調(diào)整模塊自該關閉狀態(tài)醒來并開啟該功率驅(qū)動組件的該輸出。
18.根據(jù)權利要求12所述的功率調(diào)整模塊，其中一非屏蔽的停電事件信號根據(jù)一預設參數(shù)觸發(fā)上述功率調(diào)整模塊改變該功率驅(qū)動組件的該輸出而不管上述功率調(diào)整模塊的目前狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子系統(tǒng)的功率調(diào)整模塊與功率調(diào)整單元，該功率調(diào)整單元包括軟件編程接口與功率調(diào)整模塊。軟件編程接口通過軟件編程接收功率調(diào)整業(yè)務。功率調(diào)整模塊接收來自軟件編程接口的功率調(diào)整業(yè)務并根據(jù)功率調(diào)整業(yè)務控制電子系統(tǒng)的功率驅(qū)動組件以改變提供至電子系統(tǒng)的功能單元的功率驅(qū)動組件的輸出。功率驅(qū)動組件的輸出為功能單元的操作電壓或操作時鐘信號。功率調(diào)整業(yè)務包括定義操作的指令、操作使用的參數(shù)，以及指定觸發(fā)操作的事件信號的事件信號掩碼。
文檔編號G06F1/26GK102213992SQ20101026285
公開日2011年10月12日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權日2010年4月7日
發(fā)明者賴吉昌 申請人:晶心科技股份有限公司