專利名稱：用于asic器件的功率控制的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明提供了一種用于專用集成電 路(ASIC)器件的功率節(jié)約系統(tǒng)和方法。僅作為實例，本發(fā)明已應用于包 括ASIC電路的超大規(guī)模集成(VLSI)芯片。但將認識到本發(fā)明具有較寬 范圍的適應性。
背景技術：
集成電路或"IC"已從制造在單片硅上的少數(shù)相互連接的器件發(fā)展到數(shù)百萬的器件。當前的i(:提供了遠超過最初所想象的性能和復雜性。為 了實現(xiàn)在復雜性和電路密度(即能夠封裝在給定芯片面積上的器件數(shù)目) 上的改進，最小器件特征尺寸，也稱為器件"幾何形狀"，已隨著每一代IC而變得越來越小?，F(xiàn)在半導體器件正以小于1/4微米寬的特征來制造。增加電路密度不僅改進了集成電路的復雜性和性能，而且還向顧客提 供了較低成本的部件。集成電路制造設備可花費數(shù)億或甚至數(shù)十億美元。 每一制造設備將有某種晶片生產量，并且每一晶片在其上將有特定數(shù)量的集成電路。因此，通過使IC的單個器件更小，可在每一晶片上制造更多的器件，從而增加制造設備的產量。使器件更小是很有挑戰(zhàn)性的，因為給 定工藝、器件布局和/或系統(tǒng)設計通常只作用到某一特征尺寸。集成電路有多種應用。例如，ASIC是為特殊應用而生產的一種芯片。 例如，ASIC已設計并用于蜂窩電話。通常，ASIC器件的特征、尺寸和功 耗是重要的特性。過大的功耗典型地是不良特性。如果未采用合適的保護 措施，過大的功耗不僅引起高的能量費用，而且會產生大量的熱，該熱量 對器件性能有不利影響，并且甚至損壞器件部件。在過去，已使用各種技術來減少ASIC電路的功耗。例如，動態(tài)可變 供電(DVP)系統(tǒng)就是一種用于減少功耗的傳統(tǒng)技術。不幸地是，傳統(tǒng)技 術如DVP系統(tǒng)經常是不夠的。從上所述可知，需要一種用于ASIC器件的功率控制的改進技術。發(fā)明內容本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明提供了一種用于專用集成電路(ASIC)器件的功率節(jié)約系統(tǒng)和方法。僅作為實例，本發(fā)明已應用于包 括ASIC電路的超大規(guī)模集成(VLSI)芯片。但將認識到本發(fā)明具有較寬 范圍的適應性。根據(jù)一個實施例，本發(fā)明提供了一種用于調節(jié)專用集成電路(ASIC) 器件功耗的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括第一緩沖器，所述第一緩沖器配置成接收 和存儲數(shù)據(jù)。例如，第一緩沖器可以第一緩沖水平為特征。所述系統(tǒng)還包 括控制器，所述控制器配置成生成控制信號。根據(jù)一個實施例，控制器耦 合到第一緩沖器。所述系統(tǒng)另外包括電源部件，所述電源部件配置成接收 控制信號并提供至少第一電壓和第二電壓。例如，第一電壓和第二電壓是 不同的。所述系統(tǒng)又包括耦合到第一緩沖器的處理單元，所述處理單元進 一步配置成從第一緩沖器接收數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)，所述處理單元電耦合到所 述電源部件；所述處理單元可在第一電壓和第二電壓工作。另外，所述系 統(tǒng)包括耦合到處理單元的第二緩沖器。在一個實施例中，第二緩沖器配置 成接收和存儲所處理的數(shù)據(jù)?？刂破鬟M一步配置成處理至少與第一緩沖水 平和第一預定的緩沖水平相關的信息。如果確定第一緩沖水平高于第一預 定的緩沖水平，控制信號指示第一電壓要由電源部件提供。如果確定第一 緩沖水平不高于第一預定的緩沖水平，控制信號指示第二電壓要由電源部 件提供。根據(jù)控制信號，電源部件提供輸出供電電壓，所述輸出供電電壓 是第一電壓或者是第二電壓。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明提供了一種用于調節(jié)ASIC器件功耗的方 法。所述方法包括在第一緩沖器接收和存儲數(shù)據(jù)的步驟，所述第一緩沖器 可以第一條件(例如緩沖器充滿度、數(shù)據(jù)速率等)為特征。所述方法還包
括生成與第一條件相關的控制信號的步驟。所述方法另外包括根據(jù)控制信 號選擇電壓源的步驟。例如，電壓源與預定的電壓電平相關。此外，所述 方法包括在預定的電壓電平處理數(shù)據(jù)的步驟。所述方法另外包括輸出所處 理的數(shù)據(jù)的步驟。生成控制信號又包括處理與第一條件和預定條件相關的 信息。如果確定第一條件高于預定的條件，則控制信號指示電壓源是第一 電壓源。如果確定第一條件不高于預定的條件，則控制信號指示電壓源是 第二電壓源。第一電壓源在第一電壓電平工作，第二電壓源在第二電壓電 平工作。例如，第一電壓電平高于第二電壓電平。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明提供了用于調節(jié)ASIC器件功耗的系統(tǒng)。 所述系統(tǒng)包括第一緩沖器部件，所述第一緩沖器部件配置成接收和存儲數(shù) 據(jù)。其中，第一緩沖器以第一條件為特征。所述系統(tǒng)還包括控制器，所述 控制器配置成生成控制信號。第一控制器耦合到第一緩沖器。所述系統(tǒng)還 包括電源部件，所述電源部件配置成從控制器接收控制信號。電源部件包 括第一電源和第二電源。例如，第一電壓源配置成提供第一功率水平的功 率。第二電壓源配置成提供第二功率水平的功率。所述系統(tǒng)另外包括處理 單元，所述處理單元配置成處理存儲在第一緩沖器部件的數(shù)據(jù)。處理單元 電耦合到電源部件。例如，處理單元可在第一功率水平和第二功率水平工 作。所述系統(tǒng)還包括耦合到處理單元的第二緩沖器。第二緩沖器配置成從 處理單元接收并存儲所處理的數(shù)據(jù)?？刂破鬟M一步配置成處理至少與第一 條件、第一預定條件和第二預定條件相關的信息。如果確定第一條件滿足 第一預定條件，則控制信號指示將使用第一電源。如果確定第二條件滿足 第二預定條件，則控制信號指示將使用第二電源。如果控制信號指示將使 用第一電源，則電源部件進一步配置成使用第一電源提供功率；并且如果 控制信號指示將使用第二電源，則所述電源進一步配置成以第二電源工 作。第一電源與第一功耗水平相關。第二電源與第二功耗水平相關，第二 功耗水平不同于第一功耗水平。第一預定條件不同于第二預定條件。可以理解本發(fā)明提供了為ASIC器件提供功率的改進的系統(tǒng)和方法。根據(jù)某些實施例，本發(fā)明減少了 ASIC器件的功耗，且改進了其功效。取 決于應用，本發(fā)明還提供了對于功率控制和實施的較好的靈活性。本發(fā)明提供了各種優(yōu)點。本發(fā)明的一些實施例提供了用于減少功耗的系統(tǒng)和方法。取決于應用，本發(fā)明降低了利用ASIC器件的便攜式裝置的 功耗，且延長了其電池使用。對某些用途，本發(fā)明通過調節(jié)ASIC器件所 使用的功率來降低熱耗散。例如，當ASIC器件不忙時使用低功率。本發(fā) 明的某些實施例利用控制器來提供用于調節(jié)ASIC器件的工作功率的控制 信號。本發(fā)明的各種實施例與現(xiàn)有系統(tǒng)兼容。取決于實施例，可實現(xiàn)一個或多個這些益處。本發(fā)明的這些益處及各 種附加的目的、特征及優(yōu)點可參考以下的詳細描述及附圖而得到完全地理 解。


圖1是圖解說明用于ASIC器件的傳統(tǒng)電源系統(tǒng)的簡化圖。 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于ASIC器件的功率系統(tǒng)的簡化圖。 圖3是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于調節(jié)功耗水平的方 法的簡化圖。圖4是圖解說明本發(fā)明的一個實施例的功耗的簡化圖。圖5是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于ASIC器件的功率控制系統(tǒng)的簡化圖。圖5A是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電源部件的簡化圖。 圖6是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于調節(jié)ASIC器件功耗水平的方法的簡化圖。
具體實施方式
本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明提供了一種用于專用集成電 路(ASIC)器件的功率節(jié)約系統(tǒng)和方法。僅作為實例，本發(fā)明已應用于包
括ASIC電路的超大規(guī)模集成(VLSI)芯片。但將認識到本發(fā)明具有較寬范圍的適應性。在過去，已使用各種技術為ASIC電路減少功耗。例如，動態(tài)可變供 電(DVP)系統(tǒng)就是一種用于減少功耗的傳統(tǒng)技術。不幸地是，傳統(tǒng)技術 如DVP系統(tǒng)經常是不夠的。圖1是圖解說明用于ASIC器件的傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的簡化圖。所述簡化 圖只是實例，其不應過度限制權利要求的范圍。本領域普通技術人員將認識到許多變化、選擇及修改。系統(tǒng)100包括以下部件1、 數(shù)據(jù)源101;2、 寄存器103;3、 時鐘102;4、 輸入緩沖器105;5、 速率控制107;6、 功率輸入109;7、 數(shù)據(jù)處理器111;8、 輸出緩沖器113;9、 寄存器115;及10、 時鐘117特別地，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源101進來。根據(jù)來自時鐘102的信號，寄存器 103以同步方式接收數(shù)據(jù)。存儲在寄存器103的接收到的數(shù)據(jù)然后被傳遞 到輸入緩沖器105。輸入緩沖器105連接到速率控制107。速率控制107 連接到功率輸入109。例如，功率輸入109是DC電源或DC功率轉換器。 速率控制107確定功率輸入109供給數(shù)據(jù)處理器111多大功率。例如，根 據(jù)存儲于輸入緩沖器105中的數(shù)據(jù)的量，速率控制107確定功率輸入109 的功率水平。功率輸入109相應地把功率提供給數(shù)據(jù)處理器111。數(shù)據(jù)處 理器111對數(shù)據(jù)進行處理，然后把數(shù)據(jù)發(fā)送到輸出緩沖器113。輸出緩沖 器113把數(shù)據(jù)傳遞到寄存器115。寄存器115依照時鐘117輸入來輸出數(shù)據(jù)。當系統(tǒng)100中的供電方案根據(jù)工作過程中的數(shù)據(jù)相關性調節(jié)功率以 降低功耗時，這種方案通常是合適的。例如，當緩沖器105中的數(shù)據(jù)低時， 功率需求和消耗特別低，且反過來亦然。但由于與把電感器集成于ASIC 芯片中相關的困難，功率輸入109通常引進額外的功耗。此外，系統(tǒng)IOO 通常具有較差的響應時間來調節(jié)功率輸出水平，而這種響應時間經常導致 不良的節(jié)能性能。因此需要改進的系統(tǒng)和方法以便為ASIC器件提供功率。可以理解本 發(fā)明的某些實施例提供了為ASIC器件提供功率的改進的系統(tǒng)和方法。圖2是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于ASIC器件的供電系 統(tǒng)的簡化圖。所述簡化圖只是實例，其不應過度限制權利要求的范圍。本 領域普通技術人員將認識到許多變化、選擇及修改。系統(tǒng)200包括以下部 件1、 數(shù)據(jù)輸入201;2、 時鐘202;3、 寄存器203;4、 輸入緩沖器205;5、 控制器207;6、 處理器209;7、 輸出緩沖器215;8、 寄存器217;及9、 時鐘219。盡管以上已使用為系統(tǒng)200選擇的一組部件來顯示，但可存在許多選 擇、修改和變化。例如，-—些部件可被擴展和/或組合。例如，根據(jù)本發(fā)明 的一個實施例，控制器207和處理器209組合。作為另一個實例，處理器 209只包括一個能夠選擇利用多個功率水平的處理器。其它部件可被插入 到上述部件。取決于實施例，部件的排列可與其它已取代的相互交換。這
些部件的進一步細節(jié)可在整個說明書中找到，并且更具體地可在以下找到。寄存器203配置成從數(shù)據(jù)源201接收數(shù)據(jù)。根據(jù)一個實施例，寄存器 203依照時鐘輸入從數(shù)據(jù)源接收數(shù)據(jù)。例如，時鐘202是具有預定頻率的 正弦波，且寄存器203在每一正弦波峰接收數(shù)據(jù)部分。寄存器203連接到輸入緩沖器205,所述輸入緩沖器205配置成從寄 存器203接收數(shù)據(jù)并存儲數(shù)據(jù)。例如，輸入緩沖器205包括隨機存取存儲 器以存儲數(shù)據(jù)。輸入緩沖器205還連接到控制器207。所述控制器207配置成執(zhí)行多 種功能。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器207配置成生成控制信號，該 控制信號用于確定用來處理數(shù)據(jù)的功率水平。例如，控制器207確定輸入 緩沖器205的充滿度。根據(jù)輸入緩沖器205的充滿度，控制器207生成指 示使用哪一功率水平的控制信號。例如，如果輸入緩沖器205充滿，則控 制器207生成指示使用高功率水平的信號。另一方面，如果輸入緩沖器205 為空，則控制器207生成指示使用低功率水平的信號。取決于應用，可使 用多種類型的功率水平信號。例如，根據(jù)緩沖水平，可使用控制信號指示 多于三個功率水平。通常如果涉及到芯片面積，則對于許多應用兩個功率 水平足以使功耗顯著地減少。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，應當理解控制器207是靈活的。例如，控 制器207配置成根據(jù)某些條件確定功率輸出水平。例如，控制器207確定 數(shù)據(jù)傳遞速率，并使用數(shù)據(jù)傳遞速率作為確定功率水平輸出的條件。當數(shù) 據(jù)傳遞速率高于預定速率時，控制器207確定需要高功率水平。作為另一 個實例，控制器207確定存儲于輸入緩沖器205的數(shù)據(jù)類型。對需要較多 處理功率的某些類型的數(shù)據(jù)(如多媒體數(shù)據(jù))，控制器207生成指示需要 高功率水平的控制信號，以達到處理數(shù)據(jù)的目的。取決于應用，控制器207可配置成生成用于多種應用的控制信號。優(yōu) 化的功率需求可存儲于數(shù)據(jù)結構中。例如，如表1所示，控制器207存儲 帶有優(yōu)化的功率輸入水平的查詢表。數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)速率功率需求(歸一化的功 率)語音32 kbits/s0.5交互數(shù)據(jù)1-100 kbit/s0.1批量數(shù)據(jù)1-10Mbit/s1-0.1標準質量視頻1.5-15 Mbit/s0.5-0.33高分辨率TV15-150 Mbit/s1-0.5視頻電話0.2-2 Mbit/s0.2表1表l只是一個實例，而不應過度限制權利要求的范圍。例如，數(shù)據(jù)速 率和功率需求可變化。通常，視頻數(shù)據(jù)速率根據(jù)編碼方法而變化。例如， 如果使用可變比特速率方法編碼視頻，則視頻數(shù)據(jù)速率大大變化。因而， 功耗水平將相應地改變。應當理解本發(fā)明的各種實施例允許快速的響應時 間以動態(tài)地確定用于處理數(shù)據(jù)的功率?？刂破?07連接到處理器209?？刂破?07配置成把控制信號發(fā)送到 處理器209。處理器209選擇應當使用什么電源來響應從控制器接收的控 制信號。根據(jù)一個實施例.處理器209包括電耦合到處理器以提供電力的 兩個或多個電源。例如，每一個電源是一個使用不同供電電壓的電路。.如 圖2所示，處理器209包括處理器210、處理器211、處理器212和處理 器213。每一個處理器耦合到不同的電源。根據(jù)一個實施例，處理器210 耦合到少于0.2的歸一化功率的電源，而處理器211耦合到能夠供給多于 0.5的歸一化功率的電源。例如，在工作過程中，如果所接收的控制信號 指示使用低功率水平，則處理器209選擇處理器210來處理數(shù)據(jù)；如果所 接收的控制信號指示使用高功率水平，則處理器209選擇處理器211來處 理數(shù)據(jù)。取決于應用，可使用或多或少的電源。例如，處理器209包括6 個處理器，每一個對應于如列于表l的一個數(shù)據(jù)類型，并耦合到不同的電源。處理器209連接到輸出緩沖器215。在寄存器217能夠發(fā)送所處理的 數(shù)據(jù)前，輸出215存儲從處理器209所處理的數(shù)據(jù)。例如，寄存器217依 照時鐘信號219來發(fā)送數(shù)據(jù)。應當理解，根據(jù)本發(fā)明的各種實施例，有各種方式來實施供電控制系 統(tǒng)以獲得較好的ASIC器件性能。根據(jù)一個實例，可使用各種系統(tǒng)來實施 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的方法。圖3是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施 例的用于調節(jié)功耗水平的方法的簡化圖。所述簡化圖只是一個實例，其不 應過度限制權利要求的范圍。本領域普通技術人員將認識到許多變化、選 擇及修改。圖解說明的各個步驟可被增加、去除、取代、重排、重復、交 迭或部分交迭。作為實例，方法300利用系統(tǒng)200來實施。在步驟301，系統(tǒng)200接收數(shù)據(jù)。例如，從外部數(shù)據(jù)源接收數(shù)據(jù)。在 步驟302，存儲數(shù)據(jù)。根據(jù)一個實施例，數(shù)據(jù)存儲在輸入緩沖器205。所 存儲的數(shù)據(jù)可以第一條件為特征。根據(jù)一個實施例，第一條件是在輸入緩 沖器的緩沖水平的充滿度。根據(jù)另一個實施例，第一條件是數(shù)據(jù)類型。根 據(jù)又一個實施例，第一條件是數(shù)據(jù)傳遞速率。在步驟303，系統(tǒng)200生成控制信號。例如，控制信號由控制器207 生成?？刂破鞲鶕?jù)第一條件生成控制信號。根據(jù)一個實施例，生成控制信 號的過程包括處理與第一條件和預定條件相關的信息。例如，如果第一條 件高于預定條件，則控制信號代表第一功率水平?？蛇x地，如果第一條件 不高于預定條件，則控制信號代表第二功率水平。在步驟304，系統(tǒng)200根據(jù)控制信號選擇功耗水平。根據(jù)一個實施例， 處理器209根據(jù)控制信號選擇功耗水平。例如，如果控制信號代表第一功 率水平，則處理器209選擇第一功耗水平?？蛇x地，如果控制信號代表第 二功率水平，則處理器209選擇第二功耗水平。第一功耗水平高于第二功 耗水平。根據(jù)另一個實施例，系統(tǒng)200通過確定輸入緩沖器狀態(tài)來平衡數(shù)
據(jù)處理功率。在步驟305，系統(tǒng)200以所選擇的功耗水平來處理數(shù)據(jù)。例如，如果 緩沖器充滿，則需要高功耗來處理大量的數(shù)據(jù)。應當理解通過調節(jié)電壓電 平，系統(tǒng)200能夠控制功耗，因為功耗與電壓供應電平的平方成正比。在步驟306，系統(tǒng)輸出所處理的數(shù)據(jù)。例如，寄存器217依照時鐘信 號219輸出所處理的數(shù)據(jù)。圖5是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于ASIC器件的功率控 制系統(tǒng)的簡化圖。所述簡化圖只是一個實例，其不應過度限制權利要求的 范圍。本領域普通技術人員將認識到許多變化、選擇及修改。其中，系統(tǒng) 500包括以下部件1、 數(shù)據(jù)輸入501;2、 時鐘502;3、 寄存器503;4、 輸入緩沖器505;5、 控制器507;6、 電源部件508;7、 處理器509;8、 輸出緩沖器515;9、 寄存器517;及10、 時鐘519。盡管以上已使用為系統(tǒng)500選擇的一組部件來顯示，但可存在許多選 擇、修改和變化。例如， 一些部件可被擴展并/或組合。例如，根據(jù)本發(fā)明 的一個實施例，控制器507和電源部件508組合。其它部件可插入上述那 些部件。取決于實施例，部件的排列可與其它已取代的相互交換。這些部 件的進一步細節(jié)可在整個說明書中找到，并且更具體地可在以下找到。寄存器503配置成接收來自數(shù)據(jù)源501的數(shù)據(jù)。根據(jù)一個實施例，寄 存器503依照時鐘輸入從數(shù)據(jù)源接收數(shù)據(jù)。例如，時鐘502是具有預定頻
率的正弦波，且寄存器503在每一正弦波峰接收數(shù)據(jù)部分。寄存器503連接到輸入緩沖器505，所述輸入緩沖器505配置成接收 從寄存器503的數(shù)據(jù)，并存儲數(shù)據(jù)。例如，輸入緩沖器505包括隨機存取 存儲器(RAM)以存儲數(shù)據(jù)。輸入緩沖器505還連接到控制器507。控制器507配置成執(zhí)行多種功 能。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器507配置成生成用于電源部件508 的控制信號，指示提供到處理器的電壓。根據(jù)特定實施例，電源部件508 包括兩個電源，每一個電源在一個不同的功率水平工作。例如，控制器507 能夠把控制信號發(fā)送到電源部件508以選擇要使用的電源。在特定實施例 中，根據(jù)優(yōu)化的功耗水平，確定每一電源的功率水平。例如，根據(jù)理論計 算和實踐經驗，預先確定每一電源的功率水平。根據(jù)某些實施例，電源部 件508包括三個或更多電源。取決于應用，控制器507根據(jù)某種標準確定使用兩個電源的哪一個。 例如，控制器507確定輸入緩沖器505的充滿度。根據(jù)輸入緩沖器505的 充滿度，控制器507生成指示使用哪一個電源的控制信號。例如，如果輸 入緩沖器505充滿，控制器507生成指示使用具有較高功率水平電源的信 號。另一方面，如果輸入緩沖器505為空，控制器507生成指示使用具有 較低功率水平電源的信號。應當理解，根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，控制器507提供了靈活的解決 方案。例如，控制器507配置成根據(jù)各種條件確定功率輸出水平。例如控 制器507確定數(shù)據(jù)傳遞速率，并使用數(shù)據(jù)傳遞速率作為確定功率水平輸出 的條件。當數(shù)據(jù)傳遞速率高于預定速率時，控制器507確定需要具有高功 率水平的電源。作為另一個實例，控制器507確定存儲于輸入緩沖器505 的數(shù)據(jù)類型。對于需要更多處理功率的某些類型的數(shù)據(jù)(如多媒體數(shù)據(jù))， 控制器507生成控制信號，指示需要具有高功率水平電源以達到處理數(shù)據(jù) 的目的。取決于應用，控制器507可配置成生成用于多種應用的控制信號。優(yōu)
化的功率需求可存儲于數(shù)據(jù)結構中。例如，如以上表l所示，控制器207 存儲帶有優(yōu)化的功率輸出水平的査詢表。根據(jù)特定的實施例，控制器507連接到處理器電源部件508?？刂破?507配置成把控制信號發(fā)送到處理器電源部件508。處理器電源部件508 選擇應當使用哪一個電源以響應從控制器接收的控制信號。根據(jù)一個實施 例，處理器電源部件508包括電耦合到處理器以提供電力兩個或多個電源。 例如，每一個電源是一個使用不同供電電壓的電路。根據(jù)一個實施例，處 理器電源部件508包括具有小于0.2的歸一化功率的電源和能夠供給大于 0.5的歸一化功率的電源。例如，在工作過程中，如果所接收的控制信號 指示使用低功率水平，則處理器電源部件508選擇具有較低功率水平(例 如低于0.2的歸一化功率)的電源來處理數(shù)據(jù)；如果所接收的控制信號指 示使用高功率水平，則電源部件508選擇具有高功率水平(例如0.5的歸 -一化功率以上)的電源來處理數(shù)據(jù)。取決于應用，可使用或多或少的電源。 例如，電源部件508包括三個或多個電源，每一個電源對應于列于表1的 一個數(shù)據(jù)類型，并耦合到不同的電源。根據(jù)特定的實施例，電源部件508用示于圖5A的電源開關來實施。 圖5A是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電源部件的簡化圖。所述簡 化圖只是實例，其不應過度限制權利要求的范圍。本領域普通技術人員將 認識到許多變化、選擇及修改。所示的電源部件508a連接到電源開關控 制507a。作為實例，電源部件508a與圖5中的電源部件508相同，并且 電源開關控制507a與圖5中的電源開關控制507相同。電源部件508a包 括電源開關532和533。根據(jù)一個實施例和圖5A所示的，電源開關用 MOSFET來實施，但是應理解電源開關可用其它器件(例如BJT等)來 實施。電源部件508a耦合到電源開關控制507a。例如，電源開關控制507a 提供了分別連接到電源開關的兩個連接。根據(jù)特定的實施例，來自電源開 關控制的連接535配置成使能或禁止電源開關532，而來自電源開關控制 的連接536配置成使能或禁止電源開關533。例如，來自電源開關控制507a 的連接耦合到電源開關的柵端子，且由連接535和536承載的電壓能夠接 通或關斷開關。根據(jù)該實施例，當使能開關532時，高壓530由電源部件 提供作為在端子534的Vdd電壓。當使能開關533時，低壓531由電源部 件提供作為在端子534的Vdd電壓。取決于應用，高和低壓可從外部電壓 源進來，或者可在電源部件508a內作為內電路來實施?，F(xiàn)在返回來參考圖5e處理器509連接到輸出緩沖器215。在寄存器 517能夠發(fā)送出所處理的數(shù)據(jù)前，輸出515存儲來自處理器509的數(shù)據(jù)。 例如，寄存器517依照時鐘信號519發(fā)送出數(shù)據(jù)。應當理解，根據(jù)本發(fā)明的各種實施例，有各種方式來實施功率控制系 統(tǒng)以獲得較好的ASIC器件性能。根據(jù)一個實例，可使用各種系統(tǒng)來實施 根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法。圖6是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的 用于調節(jié)ASIC器件功耗水平的方法的簡化圖。所述簡化圖只是實例，其 不應過度限制權利要求的范圍。本領域普通技術人員將認識到許多變化、 選擇及修改。圖解說明的各種步驟可被增加、去除、取代、重排、重復、 交迭或部分交迭。作為實例，方法600利用系統(tǒng)500來實施。在步驟601，系統(tǒng)500接收數(shù)據(jù)。例如，從外部數(shù)據(jù)源接收數(shù)據(jù)。在 步驟602,存儲數(shù)據(jù)。根據(jù)一個實施例，數(shù)據(jù)存儲在輸入緩沖器505。所 存儲的數(shù)據(jù)可以第一條件為特征。根據(jù)一個實施例，第一條件是在輸入緩 沖器的緩沖水平的充滿度。根據(jù)另一個實施例，第一條件是數(shù)據(jù)類型。根 據(jù)又一個實施例，第一條件是數(shù)據(jù)傳遞速率。在步驟603，系統(tǒng)500生成控制信號。例如，控制信號由控制器507生成?？刂破鞲鶕?jù)第一條件生成控制信號。根據(jù)一個實施例，生成控制信 號的過程包括處理與第一條件和預定條件相關的信息。例如，如果第一條 件高于預定條件，則控制信號代表第一功率水平。可選地，如果第一條件 不高于預定條件，則控制信號給出第二功率水平。在步驟604，系統(tǒng)500根據(jù)控制信號選擇功耗水平。根據(jù)一個實施例， 電源部件508根據(jù)控制信號選擇功耗水平。例如，如果控制信號代表第一
功率水平，則電源部件508選擇第一功耗水平?？蛇x地，如果控制信號代表第二功率水平，則電源部件508選擇第二功耗水平。第一功耗水平高于 第二功耗水平。根據(jù)另一個實施例，系統(tǒng)500通過確定輸入緩沖器狀態(tài)來 平衡數(shù)據(jù)處理功率。在步驟605，系統(tǒng)500使用所選擇的電源來處理數(shù)據(jù)。例如，如果緩 沖器充滿，則需要高功耗來處理大量的數(shù)據(jù)。應當理解通過調節(jié)電壓電平， 系統(tǒng)500能夠控制功耗，因為功耗與電壓供應電平的平方成正比。在步驟606，系統(tǒng)輸出所處理的數(shù)據(jù)。例如，寄存器617依照時鐘信 號619輸出所處理的數(shù)據(jù)，根據(jù)一個實施例，本發(fā)明提供了一種用于調節(jié)專用集成電路(ASIC) 器件功耗的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括第一緩沖器，所述第一緩沖器配置成接收 和存儲數(shù)據(jù)。例如，第一緩沖器可以第一緩沖水平為特征。所述系統(tǒng)還包 括控制器，所述控制器配置成生成控制信號。根據(jù)一個實施例，控制器耦 合到第一緩沖器。所述系統(tǒng)另外包括電源部件，所述電源部件配置成接收 控制信號并提供至少第一電壓和第二電壓。例如，第一電壓和第二電壓是 不同的。所述系統(tǒng)又包括耦合到第一緩沖器的處理單元，所述處理單元進 一步配置成從第一緩沖器接收數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)；所述處理單元電耦合到所 述電源部件，所述處理單元可在第一電壓和第二電壓工作。另外，所述系 統(tǒng)包括耦合到處理單元的第二緩沖器。在一個實施例中，第二緩沖器配置 成接收和存儲所處理的數(shù)據(jù)。控制器進一步配置成處理至少與第一緩沖水 平和第一預定緩沖水平相關的信息。如果確定第一緩沖水平高于第一預定 緩沖水平，則控制信號指示由電源部件來提供第一電壓。如果確定第一緩 沖水平不高于第一預定緩沖水平，則控制信號指示由電源部件來提供第二 電壓。根據(jù)控制信號，電源部件提供輸出供電電壓，所述輸出供電電壓是 第一電壓或者是第二電壓。例如，該實施例根據(jù)圖5得到圖解說明。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明提供了一種用于調節(jié)ASIC器件功耗的方 法。所述方法包括在第一緩沖器接收和存儲數(shù)據(jù)的步驟，所述第一緩沖器
可以第一條件(例如緩沖充滿度、數(shù)據(jù)速率等)為特征。所述方法還包括 生成與第一條件相關的控制信號的步驟。所述方法另外包括根據(jù)控制信號 選擇電壓源的步驟。例如，電壓源與預定的電壓電平相關。此外，所述方 法包括在預定的電壓電平處理數(shù)據(jù)的步驟。所述方法另外包括輸出所處理 的數(shù)據(jù)的步驟。生成控制信號又包括處理與第一條件和預定條件相關的信 息。如果確定第一條件高于預定條件，則控制信號指示電壓源是第一電壓 源。如果確定第一條件不高于預定條件，則控制信號指示電壓源是第二電 壓源。第一電壓源在第一電壓電平工作，第二電壓源在第二電壓電平工作。 例如，第一電壓電平高于第二電壓電平。例如，該實施例根據(jù)圖6得到圖 解說明。根據(jù)又一個實施例，本發(fā)明提供了一種用于調節(jié)ASIC器件功耗的系 統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括第一緩沖器部件，配置所述第一緩沖器部件以接收和存 儲數(shù)據(jù)。在其中，第一緩沖器可以第一條件為特征。所述系統(tǒng)還包括控制 器，所述控制器配置成生成控制信號。第一控制器耦合到第一緩沖器。所 述系統(tǒng)又包括電源部件，所述電源部件配置成從控制器接收控制信號。電 源部件包括第一電源和第二電源。例如，第一電壓源配置成提供第一功率 水平的功率。第二電壓源配置成提供第二功率水平的功率。所述系統(tǒng)另外 包括處理單元，所述處理單元配置成處理存儲在第一緩沖器部件的數(shù)據(jù)。 所述處理單元電耦合到電源部件。例如，所述處理單元能夠在第一功率水 平和第二功率水平工作。所述系統(tǒng)又包括耦合到處理單元的第二緩沖器。 所述第二緩沖器配置成接收和存儲來自處理單元的所處理的數(shù)據(jù)。所述控 制器進一步配置成處理至少與第一條件、第一預定條件和第二預定條件相 關的信息。如果確定第一條件滿足第一預定條件，則控制信號指示將使用 第一電源。如果確定第二條件滿足第二預定條件，則控制信號指示將使用 第二電源。如果控制信號指示將使用第一電源，則電源部件進一步配置成 使用第一電源來提供功率；并且如果控制信號指示將使用第二電源，則電 源部件以第二電源工作。第一電源與第一功耗水平相關。第二電源與第二功耗水平相關，所述第二功耗水平不同于第一功耗水平。第一預定條件不 同于第二預定條件。例如，該實施例根據(jù)圖5圖解得到說明。可以理解本發(fā)明提供了一種為ASIC器件提供功率的改進的系統(tǒng)和方法。根據(jù)某些實施例，本發(fā)明減少了 ASIC器件的功耗，且改進了其功效。 取決于應用，本發(fā)明降低了利用ASIC器件的便攜式裝置的功耗，且延長 了其電池使用。對某些應用，本發(fā)明通過調節(jié)ASIC器件所使用的功率而 降低了熱耗散。例如，當ASIC器件不忙時使用低功率。本發(fā)明的某些實 施例利用控制器來提供用于調節(jié)ASIC器件工作功率的控制信號。為了圖 解說明由本發(fā)明提供的改進，示出圖4。圖4是圖解說明本發(fā)明的一個實 施例的功耗的簡化圖。所述簡化圖只是一個實例，其不應過度限制權利要 求的范圍。本領域普通技術人員將認識到許多變化、選擇及修改。如圖4所示，圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的功耗水平的曲線 402利用比曲線401所述的傳統(tǒng)系統(tǒng)小的功率。該曲線圖繪出標準化的功 耗水平與數(shù)據(jù)速率的關系，它是基于三種不同情況的平均數(shù)據(jù)速率。曲線 401圖解說明了固定Vdd (單一電源)的功耗。曲線402圖解說明了利用 兩個電源的本發(fā)明的一個實施例的減少的功耗。曲線403圖解說明了對于 理想DC—DC轉換器的可變Vdd。取決于應用，本發(fā)明還提供了用于功率控制和實施的較好的靈活性。 例如，可實施較多的功率水平以節(jié)約較多的動態(tài)能量。然而，提供的功率 水平越多，電路面積就變得較大。因此注意兩水平電源系統(tǒng)能夠減少動態(tài) 功耗很重要。應當理解在此所述的實例和實施例只是為了說明的目的，并且根據(jù)其 的各種修改或改變將由本領域技術人員想到，并且應包括在本申請的精神 和范圍內以及所附權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種用于調節(jié)專用集成電路(ASIC)器件的功耗的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一緩沖器，所述第一緩沖器配置成接收和存儲數(shù)據(jù)，所述第一緩沖器以第一緩沖水平為特征；控制器，配置成生成控制信號，所述控制器耦合到第一緩沖器；電源部件，所述電源部件配置成接收控制信號并提供至少第一電壓和第二電壓，所述第一電壓和所述第二電壓是不同的；耦合到所述第一緩沖器的處理單元，所述處理單元進一步配置成從所述第一緩沖器接收數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)，所述處理單元電耦合到所述電源部件，所述處理單元能夠在所述第一電壓和所述第二電壓工作；耦合到所述處理單元的第二緩沖器，所述第二緩沖器配置成接收和存儲所處理的數(shù)據(jù)；其中所述控制器進一步配置成處理至少與所述第一緩沖水平和第一預定緩沖水平相關的信息；如果確定所述第一緩沖水平高于所述第一預定緩沖水平，則所述控制信號指示由所述電源部件來提供所述第一電壓；如果確定所述第一緩沖水平不高于所述第一預定緩沖水平，則控制信號指示由所述電源部件來提供所述第二電壓；所述電源部件根據(jù)所述控制信號來提供輸出供電電壓，所述輸出供電電壓是所述第一電壓或者是所述第二電壓。
2. 權利要求1的系統(tǒng)，其中所述電源部件電耦合到第一電壓源和第二 電壓源，所述電源部件配置成使用第一開關來使能第一電壓源，且 使用第二開關來使能第二電壓源。
3. 權利要求2的系統(tǒng)，其中所述第一開關和第二開關是MOSFET (金屬氧化物半導體場效應晶體管)。
4. 權利要求2的系統(tǒng)，其中所述第一開關和第二開關是p型MOSFET。
5. 權利要求1的系統(tǒng)，其中所述第一電壓大于0.6伏特。
6. 權利要求1的系統(tǒng)，其中所述電源部件包括第一電壓源和第二電壓 源，所述第一電壓源配置成提供所述第一電壓，所述第二電壓源配 置成提供所述第二電壓。
7. 權利要求1的系統(tǒng)，其中所述第一電壓高于所述第二電壓。
8. 權利要求1的系統(tǒng)，其中所述第一電壓以直流電壓為特征。
9. 權利要求1的系統(tǒng)還包括時鐘，所述時鐘配置成生成時鐘信號。
10. —種用于調節(jié)ASIC器件功耗的方法，所述方法包括在第一緩沖器接收和存儲數(shù)據(jù)，所述第一緩沖器以第一條件為特征；生成控制信號，所述控制信號與所述第一條件相關；根據(jù)所述控制信號來選擇電壓源，所述電壓源與預定電壓電平相關；在預定電壓電平來處理所述數(shù)據(jù)；輸出所處理的數(shù)據(jù)其中所述生成控制信號還包括對與所述第一條件和預定條件相關的信息 進行處理；如果確定所述第一條件高于所述預定條件，則所述控制信號指示所 述電壓源是第一電壓源；如果確定所述第一條件不高于所述預定條件，則所述控制信號指示 所述電壓源是第二電壓源；所述第一電壓源工作在第一電壓電平，所述第二電壓源工作在第二 電壓電平，所述第一電壓電平高于所述第二電壓電平。
11. 權利要求10的方法，還包括對處理的數(shù)據(jù)進行同步。
12. 權利要求10的方法，還包括確定平均工作負荷。
13. 權利要求10的方法，其中所述第一條件包括所存儲的數(shù)據(jù)的大小。
14. 權利要求10的方法，其中所述第一條件包括所存儲的數(shù)據(jù)的類型。
15. 權利要求10的方法，其中所述第一條件包括要處理的數(shù)據(jù)的速率。
16. —種用于調節(jié)ASIC器件的功耗的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一緩沖器部件，所述第一緩沖器部件配置成接收和存儲數(shù)據(jù)，所 述第一緩沖器以第一條件為特征；控制器，所述控制器配置成生成控制信號，所述第一控制器耦合到 所述第一緩沖器；電源部件，所述電源部件配置成從所述控制器接收控制信號，所述 電源部件包括第一電源和第二電源，所述第一電壓源配置成提供第一功 率水平的功率，所述第二電壓源配置成提供第二功率水平的功率；處理單元，配置成對存儲在第一緩沖器部件的數(shù)據(jù)進行處理，所述 處理單元電耦合到所述電源部件，所述處理單元能夠在所述第一功率水 平和所述第二功率水平工作；以及耦合到所述處理單元的第二緩沖器，所述第二緩沖器配置成從所述 處理單元接收并存儲所處理的數(shù)據(jù)；其中所述控制器還配置成對至少與所述第一條件、第一預定條件和第二 預定條件相關的信息的進行處理；如果確定所述第一條件滿足所述第一預定條件，所述控制信號指示 將使用所述第一電源；如果確定所述第二條件滿足所述第二預定條件，所述控制信號指示 將使用所述第二電源；如果所述控制信號指示將使用所述第一電源，則所述電源部件進一 步配置成使用所述第一電源來提供功率；并且如果所述控制信號指示將 使用所述第二電源，則所述電源部件以所述第二電源工作；所述第一電源與第一功耗水平相關；所述第二電源與第二功耗水平相關，所述第二功耗水平不同于所述 第一功耗水平；所述第一預定條件不同于所述第二預定條件。
17. 權利要求16的系統(tǒng)，其中所述第一條件包括數(shù)據(jù)類型。
18. 權利要求16的系統(tǒng)，其中所述第一條件包括數(shù)據(jù)傳遞速率。
19. 權利要求16的系統(tǒng)，其中所述第一條件包括緩沖水平。
20. 權利要求19的系統(tǒng)，其中所述緩沖水平由所述控制器確定。
21. 權利要求18的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)傳遞速率由所述控制器確定。
22. 權利要求16的系統(tǒng)，其中所述第一電源被優(yōu)化以便處理猝發(fā)數(shù)據(jù)。
23. 權利要求16的系統(tǒng)，其中所述第二電源被優(yōu)化以便處理均勻數(shù)據(jù)。
24. —種用于調節(jié)專用集成電路(ASIC)器件的功耗的系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 包括第一緩沖器，所述第一緩沖器配置成接收和存儲數(shù)據(jù)，所述第一緩 沖器以第一緩沖水平為特征；控制器，所述控制器配置成生成第一控制信號和第二控制信號，所 述控制器耦合到所述第一緩沖器；電源部件，包括第一開關和第二開關，所述電源部件配置成接收所 述第一和第二控制信號，所述第一開關配置成使能第一電壓以響應于接 收所述第一控制信號，所述第二開關配置成使能第二電壓以響應于接收 第二控制信號，所述第一電壓和所述第二電壓是不同的；耦合到所述第一緩沖器的處理單元，所述處理單元進一步配置成從 所述第一緩沖器接收所述數(shù)據(jù)并處理所述數(shù)據(jù)，所述處理單元電耦合到 所述電源部件，所述處理單元能夠工作在所述第一電壓和所述第二電壓；耦合到所述處理單元的第二緩沖器，所述第二緩沖器配置成接收和 存儲所處理的數(shù)據(jù)；其中所述控制器還配置成處理至少與所述第一緩沖水平和第一預定緩沖 水平相關的信息；如果確定所述第一緩沖水平高于所述第一預定緩沖水平，則所述控 制器發(fā)送所述第一控制信號；如果確定所述第一緩沖水平不高于所述第一預定的緩沖水平，則所 述控制器發(fā)送所述第二控制信號；所述電源部件根據(jù)接收到的是所述第一和第二控制信號中的哪一個 來提供輸出供電電壓，所述輸出供電電壓是所述第一電壓或者是所述第二電壓。
全文摘要
公開了一種用于ASIC器件的功率控制的系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個實施例，本發(fā)明提供了一種用于調節(jié)專用集成電路(ASIC)器件功耗的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括配置成接收和存儲數(shù)據(jù)的第一緩沖器。例如，第一緩沖器可以第一緩沖水平為特征。所述方法還包括配置成生成控制信號的控制器。根據(jù)一個實施例，控制器耦合到第一緩沖器。所述系統(tǒng)另外包括電源部件，所述電源部件配置成接收控制信號并提供至少第一電壓和第二電壓。例如，第一電壓和第二電壓是不同的。所述系統(tǒng)又包括耦合到第一緩沖器的處理單元，所述處理單元進一步配置成從第一緩沖器接收數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)，所述處理單元電耦合到電源部件。
文檔編號G06F1/32GK101154129SQ20061011685
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權日2006年9月30日
發(fā)明者石 李 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司