專利名稱：測量芯片上的電流的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測量芯片上的電流的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
微處理器技術的開發(fā)一直在降低對噪音干擾更敏感的電源電壓，縮短信號的渡越時間，減小芯片的尺寸，增加電源電流及提高時鐘速度。這樣，愈來愈重要的需求都放到微處理器電路的電源上。一般地說，這樣的需求將在電源和接地之間產(chǎn)生顯著的電流變化。
關于微處理器的操作引起的電源電流變化特性的知識對預測微處理器中信號的完整性很有用。這是因為由微處理器需要的電流變化引起的進入電源環(huán)路的噪音與電流變化率成正比。因此，關于電流變化的實際知識對驗證系統(tǒng)電源環(huán)路響應最壞的情況是重要的。
然而，存在一種重要的障礙妨礙直接測量提供給微處理器電路的電流。例如，測量提供的電流必須在微處理器正在運行的條件下進行。在這些條件下，芯片和組件一般都是連接在一起的，所以用于測量的探頭可能沒有與芯片的電源和地線連接在一起。同樣，用于實測電流本身的設備可能還會使電流失真，從而獲得不準確的結(jié)果。因此，在運行條件下測量提供給芯片的實際電流以便確認在微處理器和電源設計期間的這種電流的模擬精度是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于測量芯片上的電流的方法和系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種測量電流的方法，它包括以下步驟在芯片中運行計算機程序的同時在現(xiàn)場確定所述芯片的電源輸入端的電壓；根據(jù)所述電壓計算所述電壓的傅立葉變換；計算頻率域中所述芯片的所述電源輸入端的電流，所述阻抗包括連接到所述電源輸入端的電源環(huán)路的作為頻率的函數(shù)的阻抗；以及通過計算頻率域中所述電流的傅立葉逆變換，確定時間域中所述芯片的電源輸入端的所述電流。
所述的方法還包括測量電源環(huán)路的作為頻率的函數(shù)的阻抗。
現(xiàn)場確定所述電源輸入端的所述電壓的步驟還包括通過將探頭的傳輸線連接到一對與所述電源輸入端相關的測試點上來測量所述電壓，其中，所述探頭沒有包括連接在所述傳輸線兩端的終端電阻。
所述方法還包括確定所述終端電阻的步驟，所述終端電阻將連接在所述芯片的所述電源輸入端和探頭的輸入端之間的傳輸線兩端以便將所述傳輸線中的反射量減至最小。
所述的方法還包括確定與所述傳輸線相關的傳輸線電阻。
所述的方法還包括在所述芯片上運行計算機程序的同時，現(xiàn)場測量在所述終端電阻兩端產(chǎn)生的探頭電壓。
現(xiàn)場確定所述電源輸入端的所述電壓的步驟還包括根據(jù)所述探頭電壓、所述終端電阻和所述傳輸線電阻計算所述電壓，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種測量電流的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有處理器和存儲器的處理器電路；存儲在所述存儲器中并且可以由所述處理器執(zhí)行的電源電流計算器，所述電源電流計算器(226)包括根據(jù)在芯片中運行計算機程序的同時在現(xiàn)場確定的所述芯片的電源輸入端的電壓計算所述電壓的傅立葉變換的邏輯；在頻率域中計算來自電源的電流的邏輯，其中，所述阻抗包括連接到所述電源輸入端的電源環(huán)路的作為頻率的函數(shù)的阻抗；以及通過計算頻率域中所述電流的傅立葉逆變換，確定時間域中所述電源輸入端的電流的邏輯。
所述系統(tǒng)中，所述電源電流計算器還包括用于輸入代表在芯片中運行計算機程序的同時在現(xiàn)場測量的所述芯片的電源輸入端的電壓的數(shù)據(jù)量的邏輯。


參照以下附圖能夠理解本發(fā)明的各個實施例。附圖中的部件不必按比例繪制。同樣，在附圖中，相同的標號表示對應的部件。
圖1是本發(fā)明各個實施例的具有中央處理機的電路板的示意方框圖，它包括半導體組件和連接到產(chǎn)生待測電流的電源的芯片；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實施例，用于確定由圖1所示電源提供給芯片的電流的方法實例的流程圖；圖2B是根據(jù)本發(fā)明的實施例，作為圖2A的方法的一部分，用于確定由圖1所示電源提供給芯片的電壓的一種方法實例的流程圖；圖3是曲線圖，圖解說明根據(jù)本發(fā)明各個實施例，作為使用頻率的函數(shù)，與圖1的中央處理機電路板相關的電源環(huán)路的阻抗實例；圖4是曲線圖，圖解說明由圖1所示電源提供給芯片的實測電壓的一個實例；圖5是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例，計算得到的由圖1所示電源提供給芯片的電流的傅立葉變換的一個實例的曲線圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，對圖5所示曲線圖中電流的傅立葉變換進行傅立葉逆變換確定的電流的一個實例的曲線圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，用于實現(xiàn)電源電流計算器以便確定由圖1所示電源提供給芯片的電流的計算機系統(tǒng)的一個實例的示意的方框圖；以及圖8是說明在圖7所示的計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)的電源電流計算器的操作實例的流程圖。
具體實施例方式
參照圖1，它所示的是安裝有CPU組件103的中央處理機(CPU)的電路板100的方框圖。CPU組件103包括插件106和至少一個半導體芯片109。此外，在CPU電路板100上還包括電源113。在其它實施例中，電源113可能配置在CPU組件103中。正如本專業(yè)的普通技術人員能理解的那樣，電源113可以是例如穩(wěn)壓電源或其它合適的設備或電路。電源113產(chǎn)生電壓V電源和流入芯片109的電流Idd。CPU組件103包括測試點116，后者允許在芯片109自己運行期間測量電壓Vdd和公共電壓Vss兩端的電壓V。
在芯片109運行期間，電源113將系統(tǒng)電壓Vsupply提供給芯片109。在這方面，電源環(huán)路包括電源113和將電源113連接到芯片109的電源輸入端的導體。這樣的導體可以包括例如接地平面(即實體的或網(wǎng)格的)、電源平面(即實體的或網(wǎng)格的)、通路(vias)、跡線(traces)、耦合電容、塊形觸點(bumps)和/或其它元件。在芯片109的電源輸入端上看到電壓V，其中V＝Vdd-Vss。在這方面，正如本專業(yè)的普通技術人員能理解的那樣，電壓V可能不等于由電源113和芯片109的電源輸入端之間的各導體中的阻抗引起的以及由其它環(huán)境引起的電壓V電源。電源113也可以給插件106和CPU電路板100上的其它部件(未示出)提供電壓和電流。
為了使用戶能夠測量Vdd和Vss兩端上的電壓，所提供的導體將Vdd和Vss連接到測試點116上。這些導體組成在芯片109的輸入電壓V到測試點116之間的傳輸線119。傳輸線119包括電阻RTL1。
差分探頭123用于獲取實測電壓V。差分探頭123包括構(gòu)成與比較器129的輸入端相連的傳輸線126的電纜線。傳輸線126包括電阻RTL2。傳輸線126配置成與CPU組件103上的測試點116接觸。傳輸線119和126一起組成芯片109的電源輸入端和差分探頭123的比較器129的輸入端之間的傳輸線127。在這方面，傳輸線127的電阻被標志為RTL。RTL是電阻RTL1和RTL1之和。在這方面，能夠理解，傳輸線119和126的特性阻抗相互匹配，使傳輸線119和126之間連接的反射最小。
差分探頭123可以包括終端電阻RTERM，終端電阻RTERM連接在比較器129的輸入端上。差分探頭123的輸出加到示波器131上以便觀察其波形。電壓Vw規(guī)定為輸入給比較器129的終端電阻器RTERM上的電壓。
差分探頭123用于例如測量芯片109的電源輸入端上的電壓V。計算終端電阻的電阻值RTERM，以便使到達比較器129的電壓信號的反射最小。然而，假定這樣的反射通常是高頻的，如果高頻反射或噪音沒有意義，則不需要終端電阻RTERM。在這樣的情況下，如將要說明的，可以從獲得的信號中濾除高頻噪音。為了測量電壓V，傳輸線126要與測試點116連接。在使用終端電阻RTERM的情況下，要在整個時間周期(Vw(t))上測量電壓Vw，并將它保存到例如與示波器131相關的存儲器中。然后，就可以從電壓Vw(t)、終端電阻RTERM以及傳輸線127的傳輸線電阻RTL計算出電壓V(t)。
如果不使用終端電阻RTERM，那么可以測量電壓V并將其作為時間的函數(shù)(V(t))保存在例如與示波器131相關的存儲器中。在這樣的情況下，由于比較器129包括一個近似無窮大的輸入電阻，并在傳輸線127上存在可以忽略的電流，就可以假設電壓V(t)與比較器129的輸入端測得的電壓Vw(t)相同。電壓V(t)可以保存在例如計算機的可讀媒體上，為將要討論的進一步的分析和計算訪問所述可讀媒體。此外，當在沒有終端電阻RTERM的情況下測量電壓V(t)時，可以對電壓V(t)進行濾波，以便清除任何不需要的高頻分量，或者將它們減至最小。
然后轉(zhuǎn)到圖2A，所述圖所示的是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，用于測量作為時間函數(shù)的電流Idd(t)(圖1)的方法130的一個實例的流程圖。從步驟133開始，首先獲取作為頻率函數(shù)的電源環(huán)路的阻抗。在這方面，所述阻抗表示為Zf(*)，它包括幅度和相位。為確定阻抗Zf(*)，可以參考，例如2002年10月21日提交的題目為“System andMethod of Measuring Low Impedance”、序列號為10/274611的美國專利申請以及2002年10月21日提交的題目為“System andMethod of Measuring Low Impedance”、序列號為10/274787的美國專利申請，這兩個文件都通過引用被包括在本文中。另一方面，正如本專業(yè)的普通技術人員能夠理解的那樣，也可以使用其它方法確定電源環(huán)路的阻抗Zf(*)。
一旦在方框133中獲得了阻抗Zf(*)，那么在方框136中就對芯片109(圖1)運行或者執(zhí)行預定的計算機程序。預定的計算機程序可以是代碼，當執(zhí)行所述代碼時，所述代碼實現(xiàn)芯片109的各種功能。具體地說，假定芯片109的電路包括處理器電路，那么，把包括預定測試代碼的計算機程序裝入芯片109的存儲器部分并執(zhí)行，由于，從而產(chǎn)生一種狀態(tài)，在該狀態(tài)下，電流Idd包含由電流變化率引起的噪音，所述電流變化率是執(zhí)行計算機程序而出現(xiàn)的負載波動造成的。
因此，在方框139中，用差分探頭123測量到的電壓V(t)被保存以便將來使用。在這方面，傳輸線126(圖1)連接到測試點116，從而在比較器129的輸入端和芯片109的電源輸入端之間形成傳輸線127(圖1)。在運行芯片109的同時，在現(xiàn)場測量電壓V(t)。為了測量電壓V(t)，可以使用或者也可以不使用終端電阻VTERM。如果不使用終端電阻VTERM，那么，可以檢測電壓V(t)上的附加的高頻噪音。然而，如果人們希望確定電壓V(t)的低頻特性的話，這種高頻噪音可能是沒有意義的。因此，可以對電壓V(t)的波形進行濾波，清除任何不想要的高頻分量。另一方面，可以使用終端電阻VTERM，使可能出現(xiàn)在差分探頭123(圖1)的傳輸線127(圖1)中的不期望的反射(后面將討論)減至最小。
一旦在方框139中測量到電壓V(t)并將其保存，那么，在方框143中計算電壓V(t)的傅立葉變換。本文中，將電壓V(t)的傅立葉變換表示為Ff(V(t))。在這方面，可以對表示在方框139中確定的電壓V(t)的數(shù)據(jù)進行傅立葉變換。然后，在方框146中，可以從電壓V(t)的傅立葉變換Ff(V(t))計算電流Idd(t)的傅立葉分量和阻抗Zf(*)。在這方面，可以使用以下方程式或它的數(shù)學等效方程計算電流Idd(t)的傅立葉分量Ff(Idd(t))＝Ff(V(t))/Zf已經(jīng)在上述計算Ff(Idd(t))之前對電壓V(t)進行濾波以便清除任何高頻分量，因此已經(jīng)從阻抗Zf(*)中清除了同樣的高頻分量。然后，在方框149中，通過計算電流的傅立葉分量Ff(Idd(t))的傅立葉逆變換，可以確定電流Idd(t)。然后，可以保存并分析表示電流Idd(t)的數(shù)據(jù)。此后，如圖所示，結(jié)束方法130。
上面用來確定電流Idd(t)的方法的優(yōu)點在于，由于所述電流是在芯片109執(zhí)行計算機程序期間，從測量到的表示電壓V(t)的數(shù)據(jù)導出的，因而這是在現(xiàn)場確定的。在這方面，電流Idd(t)的測量結(jié)果與測量設備在芯片109運行期間對電壓V(t)的改變或失真無關。因此，可以在電流Idd(t)本身沒有嚴重失真的情況下獲得相當精確的電流Idd(t)的測量結(jié)果。歸根結(jié)底，Idd(t)的測量結(jié)果可以與模擬電流進行比較，以便驗證由芯片109表示的電負載處于設計限制值內(nèi)。
下面，參考圖2B，圖中示出根據(jù)本發(fā)明實施例的、象在步驟139(圖2A)中描述的那樣以使傳輸線127的反射最小的方法測量測試點116(圖1)兩端電壓V(t)(圖1)的方法的一個實例的流程圖。從步驟153開始，測量傳輸線127的電阻RTL。例如，可以利用時間域反射計或利用本專業(yè)的普通技術人員能夠理解的其它方法來獲得傳輸線127的電阻RTL。如上所述，電阻RTL等于傳輸線119的電阻RTL1和傳輸線126的電阻RTL2之和。
然后，在步驟156中，按所示的方法計算準備加到差分探頭123的比較器129輸入端的終端電阻RTERM，以便使差分探頭123的傳輸線127的反射最小。接著在步驟159中，在計算機程序在芯片109中運行的同時(就象在步驟136中進行的那樣)，在現(xiàn)場在預定的時段內(nèi)測量電壓Vw(t)(圖1)。更詳細地說，在芯片109中運行計算機程序的同時，將傳輸線126連接到測試點116并獲取電壓Vw(t)的測量結(jié)果(圖1)。此后，在步驟163中，根據(jù)探頭電壓Vw(t)、終端電阻RTERM和傳輸線電阻RTL計算電壓V(t)。在這方面，可以利用以下方程式或其它數(shù)學等效方程式計算V(t)V(t)＝Vw(t)(RTL+RTERM)/RTERM如參照圖2A所述，一旦計算結(jié)束，電壓V(t)就可用于確定電流Idd(t)。此后，如圖所示，方法139結(jié)束。
如上所述得到的電壓V(t)可能包括某些誤差，它是由盡管使用終端電阻RTERM但仍然出現(xiàn)的反射引起的。然而，通過適當?shù)赜嬎憬K端電阻RTERM，可以將誤差減至最小以便獲得的電壓V(t)的可以接受的測量結(jié)果。
接著，參考圖3-6，圖中示出說明如上所述各個測量量的實例的曲線圖。圖3是提供如上所述測量指定芯片109的電源環(huán)路的阻抗Zf(*)的一個實例的曲線圖173。如圖所示，阻抗Zf(*)隨所示頻譜變化明顯。圖4是提供測量如上所述的電壓Vw(t)的一個實例的曲線圖176。在圖4所示的Vw(t)的具體測量結(jié)果中，使用的差分探頭123(圖1)的終端電阻RTERM為100歐姆，測量的傳輸線電阻RTL為7歐姆。最后，從所描述的表示電壓Vw(t)的數(shù)據(jù)計算電壓V(t)。圖5提供從電壓的傅立葉變換Ff(V(t))除以阻抗Zf(*)計算電流的傅立葉變換Ff(Idd(t))的一個實例的曲線圖179。圖6是說明通過計算顯示在圖5中電流的傅立葉逆變換得到的電流Idd(t)的一個實例的曲線圖183。
參考圖7，圖中示出根據(jù)本發(fā)明實施例的計算機系統(tǒng)200的示意的方框圖。計算機系統(tǒng)200可以是例如臺式計算機、膝上型計算機、個人數(shù)字助理或具有類似功能的其它系統(tǒng)。在這方面，計算機系統(tǒng)200包括具有包括處理器203的處理器電路的中央處理機201和存儲器206，兩者都連接到局部接口209上。正如本專業(yè)的普通技術人員能夠理解的那樣，局部接口209可能是例如帶有控制/地址總線的數(shù)據(jù)總線。另外，可以理解，處理器電路可以被包括在示波器131或其他設備中。
計算機系統(tǒng)200包括外部設備，例如顯示設備213、鍵盤216及鼠標219。此外，計算機系統(tǒng)200還可以包括其它外部設備(未示出)，例如，輔助鍵盤、觸摸板、觸摸屏、麥克風、掃描儀、游戲棒、或者一個或多個按鈕等。外設還可以包括指示燈、揚聲器、打印機等。顯示設備213可以是例如陰極射線管(CRT)、液晶顯示屏、氣體等離子平板顯示器或者其它類型的顯示設備等。另外，與計算機系統(tǒng)200相關的所有外設都可以包括在設備本身內(nèi)，例如，在外設帶有膝上型計算機、個人數(shù)字助理或其它設備的情況下。
包括例如操作系統(tǒng)223和電源電流計算器226的若干部件存儲在存儲器206并能夠由處理器203執(zhí)行。此外，各種數(shù)據(jù)文件也可以存儲在存儲器206中，可由各個系統(tǒng)訪問，由處理器203執(zhí)行，例如電壓V(t)的數(shù)據(jù)文件229、電壓Vw(t)的數(shù)據(jù)文件233及阻抗Zf的數(shù)據(jù)文件236。此外，其它系統(tǒng)和數(shù)據(jù)文件可以存儲在存儲器206中。電壓V(t)的數(shù)據(jù)文件229表示如上所討論的測量的電壓V(t)。電壓Vw(t)的數(shù)據(jù)文件233表示如上所討論的由差分探頭123測量到的終端電阻器RTERM兩端的電壓。在這方面，電壓V(t)的數(shù)據(jù)文件229和電壓Vw(t)的數(shù)據(jù)文件233可以使用上述合適的數(shù)據(jù)收集設備和差分探頭123產(chǎn)生，并存儲在存儲器206中，可由電源電流計算器223訪問。類似地，阻抗Zf的數(shù)據(jù)文件236也可以如上所述產(chǎn)生，并最后存儲在存儲器206中，可由電源電流計算器223訪問。
本文中存儲器206定義為易失性和非易失性存儲器和數(shù)據(jù)存儲部件。易失性部件是指那些在電源斷開時不能保持數(shù)據(jù)值的部件。非易失性部件是指那些在電源的斷開時仍能保持數(shù)據(jù)值的那些部件。因此，存儲器206可以包括例如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、硬盤驅(qū)動器及通過相關的軟盤驅(qū)動程序訪問的軟盤、通過光盤驅(qū)動程序訪問的光盤、通過相應的磁帶驅(qū)動程序訪問的磁帶和/或其它存儲部件，或這些存儲部件的任何兩種或多種的組合。此外，RAM可以包括例如靜態(tài)隨機存取儲器(SRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)或磁性隨機存取存儲器(MRAM)和其它這樣的存儲器。ROM可以包括例如可編程只讀存儲器(PROM)、可檫可編程只讀存儲器(EPROM)、電可檫可編程只讀存儲器(EEPROM)、或其它類似的存儲器設備。
此外，處理器203可以代表多個處理器，存儲器206可以代表并行運行的多個存儲器。在這樣的情況下，本地接口209可以是在多處理器中的任意兩個之間、任一個處理器和任意一個存儲器之間、或任意兩個存儲器之間等等進行通信的相應網(wǎng)絡。正如本專業(yè)的普通技術人員可理解的那樣，處理器203可以是具有電的、光學的或分子結(jié)構(gòu)的、或具有一些其它結(jié)構(gòu)的處理器。
執(zhí)行操作系統(tǒng)223以便控制地址分配和硬件資源，例如存儲器、處理時間和與計算機系統(tǒng)200相關的外設的使用。這樣，如本專業(yè)的普通技術人員通常都知道的那樣，操作系統(tǒng)223是各種應用所依賴的基礎。
接著參考圖8，圖中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電源電流計算器226運行的一個實例的流程圖?；蛘?，可以把圖8的流程圖看作描述為測量上述電流Idd(t)而在計算機系統(tǒng)200中執(zhí)行的方法實例的各步驟。圖8流程圖實例描述的電源電流計算器226的功能可以在，例如面向?qū)ο蟮脑O計中、或一些其它可編程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中執(zhí)行。假設所述功能在面向?qū)ο蟮脑O計中執(zhí)行，那么，每一個方框就代表可以用一個或多個封裝在一個或多個對象中的方法實現(xiàn)的功能。電源電流計算器226可以使用各種編程語言，例如，C、C++、匯編語言或其它編程語言中任意一種實現(xiàn)。
從方框243開始，電源電流計算器226輸入表示電源環(huán)路阻抗Zf(*)的數(shù)據(jù)文件。在這方面，電源電流計算器226可以在顯示器設備213上產(chǎn)生，例如，用戶接口，便于使用用戶指定的阻抗數(shù)據(jù)文件236，所述文件包含阻抗Zf(*)并存儲在存儲器206中。類似地，對于這里所述的所有其它輸入功能，電源電流計算其226可以產(chǎn)生一個或多個用戶接口，便于用戶輸入所需數(shù)據(jù)或用戶輸入指定的、由電源電流計算器226使用的預定的數(shù)據(jù)文件。
然后，電源電流計算器226轉(zhuǎn)到方框246，在所述方框中，它確定電壓V(t)數(shù)據(jù)文件229是否可以用于電流Idd(t)的確定中。這可能不是所述情況，例如，由于使用終端電阻RTERM與差分探頭123(圖1)協(xié)作，使得由差分探頭123產(chǎn)生的反射最小化的緣故，已經(jīng)產(chǎn)生電壓Vw(t)的數(shù)據(jù)文件233。為了確定電壓V(t)數(shù)據(jù)文件229是否可用，電源電流計算器226可以產(chǎn)生一個合適的用戶接口，例如，便于關于電壓V(t)數(shù)據(jù)文件229是否可用的用戶說明。在方框246中，如果確定電壓V(t)數(shù)據(jù)文件229不能使用，那么，電源電流計算器226轉(zhuǎn)到方框249。否則，電源電流計算器226轉(zhuǎn)到方框253。
在方框249中，在芯片109上運行計算機程序的同時，電源電流計算器226輸入電壓V(t)數(shù)據(jù)文件229，所述數(shù)據(jù)文件229表示如上所述在現(xiàn)場獲取的電壓V(t)的測量結(jié)果。然后，在方框255中，電源電流計算器226從電壓V(t)和阻抗Zf(*)濾除不需要的高頻分量。另外，在高頻噪音與用戶無關的情況下，可以跳過方框255。這樣，電源電流計算器226轉(zhuǎn)到方框256，在方框256中，計算電壓的傅立葉變換Ff(V(t))并將其保存在例如存儲器206中。這樣，電源電流計算器226轉(zhuǎn)到方框259。
在方框246中，假設電壓V(t)數(shù)據(jù)文件229不可使用，那么，在方框253中，電源電流計算器226就輸入差分探頭123的傳輸線電阻RTL。接著，在方框263中，電源電流計算器226輸入終端電阻RTERM。接著，在方框266中，電源電流計算器226輸入表示如上所述探頭電壓Vw(t)的電壓Vw(t)數(shù)據(jù)文件233。然后，在方框269中，電源電流計算器226根據(jù)探頭電壓Vw(t)、傳輸線電阻RTL、和終端電阻RTERM，使用以下方程式或其它數(shù)學等效式計算電壓V(t)V(t)＝Vw(t)(RTL+RTERM)/RTERM在方框269中計算得到的結(jié)果作為電壓V(t)數(shù)據(jù)文件229保存在例如存儲器206中。這樣，電源電流計算器226轉(zhuǎn)到方框256。
一旦在方框256中計算了電壓的傅立葉變換Ff(V(t))，那么，在方框259中就可以使用以下方程式或它的數(shù)學等效式計算電流的傅立葉分量Ff(Idd(t))Ff(Idd(t))＝Ff(V(t))/Zf把電流的傅立葉分量Ff(Idd(t))保存在例如存儲器206中。然后，方框273計算電流的傅立葉分量Ff(Idd(t))的傅立葉逆變換，并得到電流Idd(t)。這樣，如圖所示，電源電流計算器226結(jié)束。把電流Idd(t)保存在例如存儲器206中。因此，一旦電流Idd(t)已知，電流Idd(t)的曲線圖就可以在例如顯示器設備213、打印媒體或其它媒體上呈現(xiàn)出來。類似地，也可以如圖3-6中所示以類似的方式提供電壓V(t)、探頭電壓Vw(t)、電流Idd(t)和其它數(shù)據(jù)的曲線圖。
雖然電源電流計算器226可以包括在如上所述通用目的硬件可執(zhí)行的軟件或代碼中，但是，作為另一個電源電流計算器226也可以包括在專用硬件或軟件/通用目的硬件和專用硬件的組合中。如果包括在專用硬件中，那么，可以以使用一些技術中的任何一種或它們的組合的電路或狀態(tài)機的形式來實現(xiàn)電源電流計算器226。這些技術可以包括(但不局限于)具有邏輯門的離散邏輯電路，這種邏輯電路用于實現(xiàn)基于一種或幾種數(shù)據(jù)信號應用的各種邏輯功能；具有相應邏輯門的應用確定的積分電路；可編程門陣列(PGA)；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它部件等等。本專業(yè)的技術人員對這些技術通常是很清楚的，因而這里不作詳細說明。
圖8的流程圖示出了電源電流計算器226的體系結(jié)構(gòu)、功能和執(zhí)行操作的一個實例。如果它包括在軟件中，每一個方框都可以代表包括執(zhí)行規(guī)定邏輯功能的程序指令的一個模塊、程序段或部分代碼。程序指令可以包括在源代碼形式中，這些源代碼包括用可編程語言書寫的人們可讀的語句，或機器代碼，這些代碼包括由合適的執(zhí)行系統(tǒng)，例如，計算機系統(tǒng)或其它系統(tǒng)中的處理器可識別的數(shù)字指令。機器代碼可以從源代碼等變換過來。如果包括在硬件中，則每一個方框可以代表一個電路或幾個電路的組合，以實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能。
雖然圖8的流程圖示出了規(guī)定的執(zhí)行順序，但是，應該理解，執(zhí)行順序可以與所描述的不同。例如，兩個或幾個方框的執(zhí)行順序可以按相對于所示順序不一樣的順序執(zhí)行。圖8中連續(xù)示出的兩個或多個方框可以同時執(zhí)行或部分同時執(zhí)行。此外，為了增強實用性、統(tǒng)計、性能測量或提供輔助故障檢測等，可以把任意數(shù)目的計數(shù)器、狀態(tài)變量、警告信號或消息加到這里所述的局部流程中?？梢岳斫?，所有這些變化都屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
此外，在電源電流計算器226包括軟件或代碼的情況下，可以把它包括在任何計算機可讀媒體中，所述計算機可讀媒體由諸如計算機系統(tǒng)或其它系統(tǒng)中的處理器的指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或者與所述指令執(zhí)行系統(tǒng)結(jié)合。在這個意義上，邏輯可以包括例如能夠從計算機可讀媒體讀出、并由指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的、包含指令和聲明的語句。在本發(fā)明的上下文中，“計算機可讀媒體”可以是包含、存儲或保持電源電流計算器226的任何媒體，所述電源電流計算器226可以由指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或與指令執(zhí)行系統(tǒng)結(jié)合。計算機可讀媒體可以包括許多物理介質(zhì)，例如，電的、磁的、光學的、電磁的、紅外的或半導體介質(zhì)中的任何一種。合適的計算機可讀媒體更具體的例子將包括(但是不局限于)磁帶、軟磁盤、硬磁盤驅(qū)動器或光盤。同樣，計算機可讀媒體可以是隨機存取存儲器(RAM)，它包括例如靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)和動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)，或磁隨機存取存儲器(MRAM)。此外，計算機可讀媒體可以是只讀存儲器(ROM)、可編程只讀存儲器(PROM)、可檫可編程只讀存儲器(EPROM)、電可檫可編程只讀存儲器(EEPROM)或其它類型的存儲器設備。
雖然已經(jīng)就某些實施例顯示和描述了本發(fā)明，但是很顯然，對于本專業(yè)的技術人員，根據(jù)對說明書的閱讀和理解，將出現(xiàn)各種本發(fā)明的等同物和對本發(fā)明的修改。本發(fā)明包括所有這些等同物和修改，并僅僅由權(quán)利要求書的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種測量電流的方法，它包括在芯片(109)中運行計算機程序的同時在現(xiàn)場確定所述芯片(109)的電源輸入端的電壓(V(t))；根據(jù)所述電壓V(t)計算所述電壓的傅立葉變換(Ff(V(t)))；利用方程式Ff(Idd(t))＝Ff(V(t))/Zf計算頻率域中所述芯片(109)的所述電源輸入端的電流(Ff(Idd(t)))，所述方程式中的所述阻抗(Zf)包括連接到所述電源輸入端的電源環(huán)路的作為頻率的函數(shù)的阻抗；以及通過計算頻率域中所述電流(Ff(Idd(t)))的傅立葉逆變換，確定時間域中所述芯片(109)的所述電源輸入端的所述電流((Idd(t))。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括測量所述電源環(huán)路的作為頻率的函數(shù)的阻抗(Zf)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，現(xiàn)場確定所述電源輸入端的所述電壓(V(t))的步驟還包括通過將探頭(123)的傳輸線(126)連接到一對與所述電源輸入端相關的測試點(116)上來測量所述電壓(V(t))，其中，所述探頭(123)沒有包括連接在所述傳輸線(126)兩端的終端電阻(RTERM)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括確定所述終端電阻(RTERM)的步驟，所述終端電阻將連接在所述芯片(109)的所述電源輸入端和探頭(123)的輸入端之間的傳輸線(127)兩端以便將所述傳輸線(127)中的反射量減至最小。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中還包括確定與所述傳輸線(127)相關的傳輸線電阻(RTL)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中還包括在所述芯片(109)上運行計算機程序的同時，現(xiàn)場測量在所述終端電阻(RTBRM)兩端產(chǎn)生的探頭電壓(Vw(t))。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，現(xiàn)場確定所述電源輸入端的所述電壓(V(t))的步驟還包括根據(jù)所述探頭電壓(Vw(t))、所述終端電阻(RTBRM)和所述傳輸線電阻(RTL)計算所述電壓(V(t))，
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，根據(jù)以下方程式從所述探頭電壓(Vw(t))計算所述電壓(V(t))V(t)＝Vw(t)(RTL+RTERM)/RTERM。
9.一種測量電流的系統(tǒng)，它包括具有處理器(203)和存儲器(206)的處理器電路；存儲在所述存儲器(206)中并且可以由所述處理器(203)執(zhí)行的電源電流計算器(226)，所述電源電流計算器(226)包括根據(jù)在芯片(109)中運行計算機程序的同時在現(xiàn)場確定的所述芯片(109)的電源輸入端的電壓(V(t))計算所述電壓的傅立葉變換(Ff(V(t)))的邏輯；利用方程式Ff(Idd(t))＝Ff(V(t))/Zf在頻率域中計算來自所述電源(113)的電流(Ff(Idd(t)))的邏輯，其中，所述方程式中的所述阻抗(Zf)包括連接到所述電源輸入端的電源環(huán)路的作為頻率的函數(shù)的阻抗；以及通過計算頻率域中所述電流(Ff(Idd(t)))的傅立葉逆變換，確定時間域中所述電源輸入端的所述電流((Idd(t))的邏輯。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述電源電流計算器(226)還包括用于輸入代表在芯片(109)中運行計算機程序的同時在現(xiàn)場測量的所述芯片(109)的電源輸入端的所述電壓(V(t))的數(shù)據(jù)量的邏輯。
全文摘要
本發(fā)明公開用于測量中央處理機(CPU)組件中電流的各種系統(tǒng)、方法和包括在計算機可讀媒體中的程序。為了測量所述電流，在芯片(109)中運行計算機程序的同時現(xiàn)場確定CPU組件中芯片(109)的電源輸入兩端的電壓V(t)。然后，根據(jù)電壓(V(t))計算電壓的傅立葉變換(F
文檔編號G01R31/30GK1637421SQ200410061598
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者I·坎托羅維奇, C·L·霍頓, J·J·圣勞倫特 申請人:惠普開發(fā)有限公司