專利名稱：在具有處理器和向處理器提供功率電壓的電壓轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)中的功率管理的制作方法
在具有處理器和向處理器提供功率電壓的電壓轉(zhuǎn)換器的系
統(tǒng)中的功率管理
背景技術(shù)：
諸如計算機或任何其他類型的電子裝置的系統(tǒng)通常具有消耗功率的各種組件。系統(tǒng)中消耗相對大量功率的一個組件是處理器，諸如微處理器、微控制器或任何其他用于執(zhí)行系統(tǒng)的主要任務(wù)的控制裝置。當系統(tǒng)中的處理器不活動時，期望將處理器置于較低功率模式以實現(xiàn)較低功耗。 例如，處理器能夠與各種功率模式相關(guān)聯(lián)，所述功率模式包括若干性能狀態(tài)(其中處理器正在執(zhí)行代碼但是與不同的功耗水平相關(guān)聯(lián)的狀態(tài))以及睡眠或掛起狀態(tài)(其中處理器不再執(zhí)行代碼)。雖然根據(jù)處理器的活動水平將處理器轉(zhuǎn)變到不同功率模式能夠?qū)崿F(xiàn)功率節(jié)省， 但是通常無法利用傳統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)的功率節(jié)省的其他機會。各種管轄區(qū)的政府監(jiān)管部門已經(jīng)設(shè)置了當系統(tǒng)處于空閑時(換句話說，該系統(tǒng)沒有活動地執(zhí)行任何任務(wù))對功耗水平的要求。利用傳統(tǒng)的功率節(jié)省技術(shù)，很多系統(tǒng)可能無法滿足由一些政府監(jiān)管部門設(shè)置的功率節(jié)省要求，在其中功率節(jié)省要求已經(jīng)變得愈加嚴格的管轄區(qū)中尤其如此。


本發(fā)明的一些實施例參考下列附圖進行說明
圖1是合并了本發(fā)明的實施例的例示性系統(tǒng)的框圖；以及圖2是根據(jù)一個實施例的功率管理過程的流程圖。
具體實施例方式圖1示出了一種例示性系統(tǒng)，其包括處理器100、電源102以及功率電壓轉(zhuǎn)換器 103，所述功率電壓轉(zhuǎn)換器103用于將電源102的輸出電壓VPS轉(zhuǎn)換為提供給處理器100 的功率電壓輸入的功率電壓(power voltage)(表示為“VCC_CPU”)。功率電壓VCC_CPU是用于使得處理器100能夠在系統(tǒng)中執(zhí)行其任務(wù)的操作電壓(或操作電壓之一)。在一些實施例中，處理器100與多個功率模式相關(guān)聯(lián)，所述功率模式包括多個性能狀態(tài)和睡眠狀態(tài)(也稱為掛起狀態(tài))。處理器的“功率模式”指的是處理器的功耗水平一不同的功率模式對應(yīng)于不同的功耗水平。處理器100的性能狀態(tài)指的是其中處理器100能夠執(zhí)行代碼(軟件指令)的活動狀態(tài)。處理器100的多個性能狀態(tài)與不同的功耗量相關(guān)聯(lián)。 “較高”性能狀態(tài)表示相較“較低”性能狀態(tài)與更高功耗相關(guān)聯(lián)的活動狀態(tài)。性能狀態(tài)包括 “最低”性能狀態(tài)(與活動地執(zhí)行代碼的處理器的最低功耗量相關(guān)聯(lián))，以及一個或多個較高性能狀態(tài)(與較高功耗水平相關(guān)聯(lián))。最低性能狀態(tài)是(就功耗而言)正好在睡眠狀態(tài)之上的性能狀態(tài)。在一些實現(xiàn)方式中，處理器100的性能狀態(tài)能夠是由高級配置和電源接口規(guī)范 (ACPI)定義的性能狀態(tài)。在其他實現(xiàn)方式中，術(shù)語“性能狀態(tài)”能夠表示其中處理器活動地執(zhí)行代碼的處理器100的任何狀態(tài)。
除了性能狀態(tài)之外，處理器100的功率模式還包括睡眠狀態(tài)(有時稱為掛起狀態(tài))， 其中處理器不執(zhí)行代碼。睡眠狀態(tài)相較最低一個性能狀態(tài)與更低功耗量相關(guān)聯(lián)。當系統(tǒng)檢測到處理器已經(jīng)進入了睡眠狀態(tài)，并且處理器汲取的電流低于預(yù)定義閾值時，系統(tǒng)能夠禁用轉(zhuǎn)換器103的部分，以實現(xiàn)比通過僅僅將處理器100置于睡眠狀態(tài)能夠獲得的功率節(jié)省更多的功率節(jié)省。根據(jù)一些實施例，為了使得系統(tǒng)能夠正確地檢測到處理器正在不同的功率模式之間轉(zhuǎn)變(例如進入睡眠狀態(tài)或退出睡眠狀態(tài))，為向處理器100提供的功率電壓(VCC_CPU)定義與不同功率模式相關(guān)聯(lián)的不同電壓電平。當處理器100在不同的功率模式之間(例如在最低性能狀態(tài)與睡眠狀態(tài)之間)轉(zhuǎn)變時向轉(zhuǎn)換器103提供指示以引起VCC_CPU的電壓電平改變。此外，根據(jù)一些實施例，當系統(tǒng)檢測到處理器已經(jīng)退出睡眠狀態(tài)(基于檢測到指定 VCC_CPU的電壓電平從睡眠狀態(tài)電壓電平轉(zhuǎn)變到最低性能狀態(tài)電壓電平的指示)時，該系統(tǒng)能夠激活轉(zhuǎn)換器103的先前由于處理器進入睡眠狀態(tài)而被禁用的部分。通過在退出睡眠狀態(tài)時激活(先前被禁用的)轉(zhuǎn)換器103部分，當處理器后續(xù)轉(zhuǎn)變到(一個或多個)較高性能狀態(tài)時，能夠?qū)τ谄谕墓β始橙〖皶r地完全激活轉(zhuǎn)換器103。如圖1中進一步示出的，轉(zhuǎn)換器103包括控制器104以及電壓電路106、108和110。 電壓電路106、108和110的每一個基本上是DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器以將VPS轉(zhuǎn)換為VCC_CPU。 反饋電路111將VCC_CPU的電壓反饋提供到控制器104以實現(xiàn)將VCC_CPU調(diào)節(jié)到期望的電平。在一些實施例中，轉(zhuǎn)換器103是多通道(multi-phase)轉(zhuǎn)換器(圖1中示出了三通道轉(zhuǎn)換器，不過其他轉(zhuǎn)換器能夠使用不同數(shù)量的通道，諸如兩個或多于三個的通道)。多通道轉(zhuǎn)換器103的三個通道由三個電壓電路106、108和110提供。在圖1中示出的多通道轉(zhuǎn)換器103的情況下，在不同的時間接通不同的電壓電路106、108和110。這減少了來自單獨的電壓電路106、108和110的輸出電流。如圖1中所示，電壓電路106被稱為“通道1”電壓電路，電壓電路108被稱為“通道2”電壓電路，以及電壓電路110被稱為“通道3”電壓電路。電壓電路106、108和110的輸出被連接到一起以提供VCC_CPU。電壓電路106、108和110的輸入接收電源電壓VPS，以及還接收來自控制器104的相應(yīng)控制信號。來自控制器104的控制信號包括(一個或多個) 通道1控制信號，用于控制通道1電壓電路106 ；(—個或多個)通道2控制信號，用于控制通道2電壓電路108 ；以及(一個或多個)通道3控制信號，用于控制通道3電壓電路110。提供給對應(yīng)的通道χ (x=l、2或3)電壓電路(106、108或110)的(一個或多個)通道χ控制信號能夠是有效(active)的(以接通通道χ電壓電路)，或無效(inactive)的(以禁用通道χ電壓電路)。控制通道1、通道2和通道3控制信號的定時，使得通道1、通道2 和通道3電壓電路106、108和110中的一個或多個在任何時候是導通的。為了禁用任何通道χ電壓電路，能夠?qū)⑨槍υ撾妷弘娐返?一個或多個)通道χ控制信號保持無效。如下進一步解釋的，根據(jù)一些實施例，當檢測到處理器100已經(jīng)進入了低功率模式(例如睡眠狀態(tài))，且檢測到由處理器100汲取的電流低于預(yù)定義閾值時，能夠禁用一個或多個通道X電壓電路，以實現(xiàn)進一步的功率節(jié)省。禁用通道X電壓電路的一個或多個通道也稱為禁用或放棄(shed)多通道轉(zhuǎn)換器103的通道。如上提及的，根據(jù)一些實施例，不同的VCC_CPU電壓電平至少與最低性能狀態(tài)和睡眠狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。換句話說，第一 VCC_CPU電壓電平與最低性能狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，而第二、較低 VCC_CPU電壓電平與睡眠狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。這使得控制器104能夠區(qū)分處理器100的最低性能狀態(tài)與睡眠狀態(tài)。在其他實現(xiàn)方式中，為睡眠狀態(tài)定義的VCC_CPU的電壓電平能夠是處理器100的最小電壓電平。用于處理器100的功率電壓的最小電壓電平是處理器100在其能夠保持處理器100的上下文(例如寄存器中存儲的數(shù)據(jù)等)的最小電平。處理器100的(除了最低性能狀態(tài)之外的)(一個或多個)其他性能狀態(tài)能夠與VCC_ CPU的一個或多個其他電壓電平相關(guān)聯(lián)，其中這些其他(一個或多個)電壓電平高于用于最低性能狀態(tài)的VCC_CPU的電壓電平。可替換地，(一個或多個)其他性能狀態(tài)能夠與跟最低性能狀態(tài)相同的VCC_CPU電壓電平相關(guān)聯(lián)。根據(jù)一個實施例，諸如利用固件(例如基本輸入/輸出系統(tǒng)或BIOS固件)將處理器 100編程為針對處理器的不同功率模式設(shè)置VCC_CPU的不同電壓電平。處理器100能夠通過輸出VID控制信號VIDO、VIDl和VIDn (其中η彡2)來控制VCC_CPU的電壓電平。VID 控制信號被輸入到控制器104以控制由輸出電壓電路106、108和110提供的輸出電壓VCC_ CPU的電壓電平。因此，實際上，VID控制信號構(gòu)成針對至少兩個功率模式(例如睡眠狀態(tài)和最低性能狀態(tài))的VCC_CPU的不同電壓電平的指示的一個示例。通過調(diào)整由控制器104輸出的通道1、通道2和通道3控制信號，諸如通過調(diào)整通道1、通道2和通道3控制信號的占空比，來改變VCC_CPU的電壓電平。VID控制信號的值由此能夠被控制器104用來確定處理器是在進入還是退出睡眠狀態(tài)。指示從與性能狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的VCC_CPU電平到睡眠狀態(tài)VCC_CPU電平的轉(zhuǎn)變的VID控制信號的值的變化，指示處理器100已經(jīng)從性能狀態(tài)轉(zhuǎn)變到睡眠狀態(tài)?？商鎿Q地，指示從睡眠狀態(tài)VCC_CPU電平到與性能狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的VCC_CPU電平的轉(zhuǎn)變的VID控制信號的值的變化，指示處理器100正在退出睡眠狀態(tài)。根據(jù)一些實施例，提供比較器112，以確定處理器100從VCC_CPU (以及更具體地， 從驅(qū)動VCC_CPU的電壓電路106、108、110)汲取的電流量是否超出預(yù)定義閾值。處理器100 從VCC_CPU汲取的電流在控制器104內(nèi)部進行檢測。由處理器100從VCC_CPU汲取的電流的輸出指示被控制器104提供為電流水平。比較器112能夠是控制器104外部的電路，或者可替換地，比較器112能夠是控制器104的部分。響應(yīng)于汲取的電流(電流水平)小于預(yù)定義閾值，比較器112輸出第一指示(例如具有有效狀態(tài)的信號)。響應(yīng)于汲取的電流超出預(yù)定義閾值，比較器112輸出第二指示(例如具有無效狀態(tài)的信號)?？刂破?04具有特征啟用輸入以接收該第一或第二指示。如果特征啟用輸入接收到第一指示，則啟用轉(zhuǎn)換器通道禁用特征，其中，所述轉(zhuǎn)換器通道禁用特征指的是控制器104能夠響應(yīng)于檢測到處理器100已經(jīng)轉(zhuǎn)變到睡眠狀態(tài)而禁用轉(zhuǎn)換器103的 (一個或多個)通道。但是，如果特征啟用輸入接收到第二指示，則即便處理器100已經(jīng)進入了睡眠狀態(tài)，也阻止控制器104禁用轉(zhuǎn)換器103的(一個或多個)通道。結(jié)合圖2描述根據(jù)一些實施例的、由控制器104執(zhí)行功率管理的過程。圖2的任務(wù)能夠由控制器104在能夠在控制器104上執(zhí)行的軟件或固件的控制下來執(zhí)行?？刂破?04接收(在202) VCC_CPU的電壓電平改變的指示。這種指示由VID控制信號(VIDO、VID1、’"VIDn)提供。基于電壓電平改變的指示，控制器104確定(在204)處理器104是在退出還是進入睡眠狀態(tài)。如果處理器既不在退出也不在進入睡眠狀態(tài)，過程返回到任務(wù)202。控制器104還檢測進204)由比較器112設(shè)置的特征啟用輸入的狀態(tài)。控制器104 接著確定(在206)是否發(fā)生了與多通道轉(zhuǎn)換器103的(一個或多個)通道的激活或禁用相關(guān)的事件。如果電壓電平改變的指示表明處理器100已經(jīng)進入了睡眠狀態(tài)，并且特征啟用輸入處于有效狀態(tài)，其指示從VCC_CPU汲取的電流低于預(yù)定義閾值，則識別出禁用轉(zhuǎn)換器103 的(一個或多個)通道的事件。如果電壓電平改變的指示表明處理器100已經(jīng)退出了睡眠狀態(tài)，或者如果從VCC_CPU汲取的電流超出了預(yù)定義閾值(其由特征啟用輸入被設(shè)置在無效狀態(tài)來指示)，則識別出激活轉(zhuǎn)換器103的(一個或多個)通道的事件。響應(yīng)于檢測到禁用轉(zhuǎn)換器103的(一個或多個)通道的事件，控制器104開始去激活對應(yīng)的通道控制信號以禁用(在208)轉(zhuǎn)換器103的相應(yīng)一個或多個通道。禁用轉(zhuǎn)換器的 (一個或多個)通道實現(xiàn)了除了通過僅僅將處理器100置于睡眠狀態(tài)所實現(xiàn)的功率節(jié)省之外的附加功率節(jié)省。在替代實施例中，為了實現(xiàn)功率節(jié)省，能夠禁用轉(zhuǎn)換器的其他部分，而非禁用多通道轉(zhuǎn)換器的通道。響應(yīng)于在206檢測到激活(一個或多個)通道的事件，控制器激活相應(yīng)的通道控制信號以激活(在210)先前被禁用的轉(zhuǎn)換器103的一個或多個通道。用于檢測激活轉(zhuǎn)換器的 (一個或多個)通道的事件(例如處理器退出睡眠狀態(tài)或處理器從VCC_CPU汲取的電流大于預(yù)定義電流)的能力，允許針對期望增加的由處理器100進行的功率/電流汲取而及時接通先前禁用的(一個或多個)通道。如上提及的，根據(jù)一些實施例，固件或軟件能夠在控制器104上執(zhí)行以實施各種任務(wù)?？刂破?04能夠利用微控制器、專用集成電路(ASIC)、可編程門陣列(PGA)、微處理器等來實現(xiàn)?！翱刂破鳌蹦軌蛑复鷨蝹€組件或多個組件。固件或軟件的指令能夠存儲在存儲裝置中，所述存儲裝置能夠?qū)崿F(xiàn)為一個或多個計算機可讀或計算機可用存儲介質(zhì)(其能夠是控制器104的部分)。在前面的說明中，闡明了許多細節(jié)來提供對本發(fā)明的理解。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道，沒有這些細節(jié)也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。雖然參考有限數(shù)量的實施例公開了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到從其得出的許多修改和變型。所附權(quán)利要求意圖覆蓋落在本發(fā)明的真實精神和范圍內(nèi)的這些修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于在具有處理器的系統(tǒng)中管理功率的設(shè)備，包括電壓轉(zhuǎn)換器，用于向所述處理器提供功率電壓，其中所述處理器能夠在不同的功率模式之間轉(zhuǎn)變，其中所述電壓轉(zhuǎn)換器用于接收用以指定用于至少兩個所述功率模式的功率電壓的不同電壓電平的指示；以及控制器，用于基于所述指示，檢測所述處理器到所述功率模式中的較低一個的轉(zhuǎn)變，以及響應(yīng)于檢測到所述處理器轉(zhuǎn)變到所述功率模式中的較低一個，禁用所述電壓轉(zhuǎn)換器的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述功率模式包括睡眠狀態(tài)以及至少一個性能狀態(tài)，其中所述功率模式中的較低一個包括睡眠狀態(tài)，以及其中響應(yīng)于檢測到處理器轉(zhuǎn)變到睡眠狀態(tài)，禁用所述電壓轉(zhuǎn)換器的該至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中能夠響應(yīng)于所述指示來控制所述電壓轉(zhuǎn)換器以將去往處理器的功率電壓設(shè)置在用于睡眠狀態(tài)的第一電壓電平以及用于所述至少一個性能狀態(tài)的第二電壓電平，其中所述第二電壓電平大于所述第一電壓電平。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述指示包括來自處理器的電壓控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，還包括固件，所述固件能夠在處理器上執(zhí)行以將電壓控制信號設(shè)置到不同值，從而使得所述電壓轉(zhuǎn)換器將去往處理器的功率電壓設(shè)置在所述第一和第二電壓電平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述電壓轉(zhuǎn)換器是多通道轉(zhuǎn)換器，以及其中所禁用的電壓轉(zhuǎn)換器的至少一部分包括電壓轉(zhuǎn)換器的禁用的至少一個通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所禁用的電壓轉(zhuǎn)換器的至少一個通道包括所述電壓轉(zhuǎn)換器中禁用的至少一個DC-DC轉(zhuǎn)換器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述電壓轉(zhuǎn)換器包括對應(yīng)于所述電壓轉(zhuǎn)換器的多個通道的多個DC-DC轉(zhuǎn)換器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制器是所述電壓轉(zhuǎn)換器的部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括用于確定由處理器從功率電壓汲取的電流是否小于預(yù)定義閾值的電路，其中響應(yīng)于檢測到處理器已經(jīng)轉(zhuǎn)變到較低功率模式且從所述電路接收到由處理器從功率電壓汲取的電流小于預(yù)定義閾值的指示，禁用所述電壓轉(zhuǎn)換器的所述至少一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制器進一步用于基于所述指示，檢測到所述處理器已經(jīng)退出較低功率模式到達較高功率模式；以及響應(yīng)于檢測到所述處理器已經(jīng)退出較低功率模式到達較高功率模式，激活先前禁用的所述電壓轉(zhuǎn)換器的所述至少一部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括用于確定由處理器從功率電壓汲取的電流是否超出預(yù)定義閾值的電路，其中所述控制器進一步用于響應(yīng)于下述條件中的任何一個來激活先前禁用的電壓轉(zhuǎn)換器的所述至少一部分檢測到處理器已經(jīng)退出較低功率模式到達較高功率模式；或檢測到由處理器從功率電壓汲取的電流超出了預(yù)定義閾值。
13.一種具有至少一個性能狀態(tài)和睡眠狀態(tài)的處理器的功率管理的方法，包括通過檢測到去往處理器的功率電壓的電壓電平降低到第一電平的指示，來檢測到處理器已經(jīng)進入所述睡眠狀態(tài)，其中所述處理器的性能狀態(tài)與處于第二電平的去往處理器的功率電壓相關(guān)聯(lián)，所述第二電平不同于所述第一電平； 接收由處理器汲取的電流的指示；以及響應(yīng)于檢測到處理器已經(jīng)進入睡眠狀態(tài)且由處理器汲取的電流低于預(yù)定義閾值，禁用向處理器提供功率電壓的多通道轉(zhuǎn)換器的至少一個通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括將處理器編程為針對所述至少一個性能功率狀態(tài)和睡眠狀態(tài)定義功率電壓的不同電壓電平。
15.一種用于向處理器提供功率電壓的電壓轉(zhuǎn)換器，包括 控制器，用于響應(yīng)于接收到指定處理器的功率電壓的電壓電平的轉(zhuǎn)變的指示，檢測到處理器已經(jīng)從性能狀態(tài)進入睡眠狀態(tài)；響應(yīng)于檢測到處理器已經(jīng)進入睡眠狀態(tài)，禁用電壓轉(zhuǎn)換器的至少一部分；以及響應(yīng)于檢測到處理器已經(jīng)退出睡眠狀態(tài)，激活先前禁用的電壓轉(zhuǎn)換器的所述至少一部分。
全文摘要
一種系統(tǒng)具有處理器和用于向處理器提供功率電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。該處理器能夠在不同功率模式之間轉(zhuǎn)變，其中電壓轉(zhuǎn)換器接收指定用于至少兩個功率模式的功率電壓的不同電壓電平的指示。控制器檢測處理器到功率模式中的較低一個的轉(zhuǎn)變，并響應(yīng)于檢測到處理器轉(zhuǎn)變到該功率模式中的較低一個，禁用電壓轉(zhuǎn)換器的至少一部分。
文檔編號G06G7/635GK102177483SQ200880131447
公開日2011年9月7日 申請日期2008年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者B. 霍布森 L., A. 皮萬卡 M., C. 布魯克斯 R. 申請人:惠普開發(fā)有限公司