專利名稱：管理計(jì)算系統(tǒng)中的電流和功耗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算系統(tǒng)，更具體來說，涉及有效的管芯功耗管理。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代集成電路(IC)的功耗對(duì)于每一代半導(dǎo)體芯片來說已日益成為一個(gè)設(shè)計(jì)問題。由于功耗增加，用來控制環(huán)境溫度的成本更高的冷卻系統(tǒng)(如更大的風(fēng)扇、更大的散熱片和系統(tǒng))被用來移除過多的熱量和防止IC故障。然而，冷卻系統(tǒng)增加了系統(tǒng)成本。IC功率消耗約束不但對(duì)于便攜式計(jì)算機(jī)和移動(dòng)通信裝置是問題，而且對(duì)于可包括多個(gè)處理器核心或核心以及核心內(nèi)的多個(gè)管線的高性能超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)的微處理器也是問題。為了管理功耗，芯片級(jí)功耗管理系統(tǒng)可將功耗信用從第一管芯上的組件轉(zhuǎn)移到第二管芯上的組件。在這種情況下，第一管芯上的組件可以對(duì)應(yīng)于給定的正常或高功耗的模式操作。相比之下，第二管芯上的組件可具有低于給定的閾值的活動(dòng)級(jí)別。在一些情況下，這些管芯上的組件可耦接到單獨(dú)的電壓層。將功耗從活動(dòng)的第二組件轉(zhuǎn)移到相對(duì)不活動(dòng)的第一組件可允許第二組件進(jìn)一步增加其活動(dòng)級(jí)別或在更長的持續(xù)時(shí)間內(nèi)維持其當(dāng)前的活動(dòng)級(jí)別。在這種情況下，芯片上的性能可提高，而無需冷卻系統(tǒng)的進(jìn)一步冷卻操作。然而，將功耗轉(zhuǎn)移到第二管芯上的組件可能會(huì)加重用于第二組件的支持系統(tǒng)(如穩(wěn)壓器)的負(fù)擔(dān)。如本領(lǐng)域中眾所周知的，處理器能夠消耗最大的功率，其大于熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)。TDP為冷卻系統(tǒng)可消耗的功耗量。因此，為防止故障，處理器通常在TDP值內(nèi)操作。該TDP值可在組件中的邏輯內(nèi)用來選擇工作模式。例如，可至少基于TDP值來選擇工作電壓和頻率組合。相似地，穩(wěn)壓器能夠供應(yīng)峰值電流，其大于熱設(shè)計(jì)電流(TDC)。TDC為對(duì)于給定工作條件(如正常到高工作條件)供應(yīng)的電流的量。在一些情況下，TDC的值可能不足以支持上述的第二組件的增加的活動(dòng)(其中增加的活動(dòng)由功耗轉(zhuǎn)移來促使)。盡管通過允許組件之間的功耗轉(zhuǎn)移可提高芯片上的性能，但更改穩(wěn)壓器來支持更高的TDC的成本可觀。鑒于以上所述，需要用于有效的管芯功耗管理的有效方法和機(jī)構(gòu)。發(fā)明概述構(gòu)思了用于管芯上的有效功耗轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，半導(dǎo)體芯片包括兩個(gè)或更多個(gè)計(jì)算單元(⑶)以及功耗管理器。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)CU可利用不同的穩(wěn)壓器。至少兩個(gè)CU以數(shù)個(gè)離散的功耗性能狀態(tài)(P狀態(tài))中的任何一個(gè)操作。也可以使指示每個(gè)CU的活動(dòng)級(jí)別的數(shù)據(jù)可用。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，CU測(cè)量相應(yīng)的活動(dòng)級(jí)別并將指示測(cè)量的級(jí)別的數(shù)據(jù)傳遞到(或以其它方式使該數(shù)據(jù)可用于)功耗管理器。在一個(gè)實(shí)施方案中，功耗管理器檢測(cè)給定的CU的活動(dòng)級(jí)別何時(shí)低于給定的閾值。然后，功耗管理器可選擇給定的CU之外的多個(gè)CU中的一個(gè)或多個(gè)CU來接收給定的CU捐助的功耗信用。功耗管理器可至少部分基于相應(yīng)的活動(dòng)級(jí)別來確定捐助給選定的CU的功耗信用的數(shù)量。功耗管理器將相應(yīng)數(shù)量的功耗信用傳遞給選定的CU。響應(yīng)于接收到額外的(捐助的)功耗信用，選定的CU可過渡到不同的P狀態(tài)。此外，構(gòu)思了一個(gè)或多個(gè)選定的CU中的特定CU在其工作負(fù)載增加時(shí)可在更高的性能P狀態(tài)下操作的實(shí)施方案。在一些實(shí)施方案中，通過改變工作電壓和頻率，特定的⑶可維持對(duì)應(yīng)于更高的P狀態(tài)的平均功耗，而不管變化的工作負(fù)載。例如，當(dāng)工作電壓降低時(shí)，特定CU獲取的電流可增加以大體上維持相對(duì)恒定的平均功耗。在一些實(shí)施方案中，可建立給定的組件(如穩(wěn)壓器)的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)。已建立的TDC可表示最大電流獲取，高于最大電流獲取則無法保證安全和穩(wěn)定的操作。在各種實(shí)施方案中，功耗信用的轉(zhuǎn)移可導(dǎo)致超過TDC的增加的電流。在這種情況下，功耗管理器或其它組件可檢測(cè)此狀況并促使超過TDC的組件減少其電流獲取。在一個(gè)實(shí)施方案中，功耗管理器通過移除先前捐助給組件的功耗信用來促使組件減少其電流獲取。移除此類功耗信用從而可促使組件操作所在的P狀態(tài)的降低、降低功耗并減少組件的電流獲取。參照以下描述和附圖，這些和其它實(shí)施方案將被進(jìn)一步理解。附圖簡述

圖1為半導(dǎo)體芯片的一個(gè)實(shí)施方案的一般化的框圖。圖2為半導(dǎo)體芯片的功耗性能狀態(tài)過渡的一個(gè)實(shí)施方案的一般化示意圖。圖3為半導(dǎo)體芯片的功耗性能狀態(tài)過渡的另一實(shí)施方案的一般化框圖。圖4為功耗借調(diào)降低額定值表的一個(gè)實(shí)施方案的一般化框圖。圖5為對(duì)應(yīng)于功耗管理系統(tǒng)的電氣特征的一個(gè)實(shí)施方案的一般化框圖。圖6為功耗管理單元的一個(gè)實(shí)施方案的一般化框圖。圖7為用于管芯上的有效功耗轉(zhuǎn)移的方法的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖。圖8為具有管芯上的功耗管理的處理器的一個(gè)實(shí)施方案的一般化框圖。盡管可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和使用替代形式，附圖中以舉例地方式示出了特定實(shí)施方案，且本文中詳細(xì)地描述了這些實(shí)施方案。然而，應(yīng)理解，附圖及對(duì)附圖的詳細(xì)描述不是為了將本發(fā)明限于所公開的特定形式，相反，本發(fā)明將涵蓋落入由隨附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同形式和替代形式。
具體實(shí)施方案在以下描述中，闡述了大量特定的細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。在一些實(shí)例中，未詳細(xì)示出眾所周知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以避免使本發(fā)明晦澀難懂。參照?qǐng)D1，示出了半導(dǎo)體芯片100的一個(gè)實(shí)施方案的一般化框圖。為了便于說明，未示出用于與其它組件(如存儲(chǔ)器控制器、網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)、外圍裝置等)通信的管芯102的接口。管芯102可包括耦接到功耗管理單元130的處理塊160。處理塊160可包括計(jì)算單元120a - 120d。如本文所使用的，由后接字母的參考數(shù)字指示的元件可由單獨(dú)的該數(shù)字來總體指示。例如，計(jì)算單元120a — 120d可統(tǒng)稱為計(jì)算單元120?？墒褂萌魏尉w管系列來實(shí)現(xiàn)管芯102。實(shí)例包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和雙極結(jié)晶體管(BJT)0每個(gè)計(jì)算單元120可在單獨(dú)的電壓層上操作。相應(yīng)地，每個(gè)計(jì)算單元120可耦接到單獨(dú)的穩(wěn)壓器110。例如，計(jì)算單元120a耦接到穩(wěn)壓器110a。計(jì)算單元120d耦接到穩(wěn)壓器 IlOd0在一個(gè)實(shí)施方案中，計(jì)算單元120可為處理器。每個(gè)計(jì)算單元120可為通用處理器、圖形處理器、專用協(xié)處理器等之一?；蛘?，每個(gè)計(jì)算單元120可為專用集成電路(ASIC)?？蓪⒐哪繕?biāo)指派給管芯102。功耗目標(biāo)為管芯102的熱設(shè)計(jì)功耗值。熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)也稱為熱設(shè)計(jì)功耗值，其表示計(jì)算機(jī)中的冷卻系統(tǒng)能夠消耗的最大功耗量。例如，膝上型處理器的冷卻系統(tǒng)可被設(shè)計(jì)為20瓦TDP。因此，確定了冷卻系統(tǒng)能夠消耗20瓦而不超過處理器內(nèi)的晶體管的最大結(jié)溫。在一個(gè)實(shí)施方案中，在管芯102的硅前模型上執(zhí)行的功耗模型可執(zhí)行功耗測(cè)量。隨后，在設(shè)計(jì)周期中，可在檢測(cè)階段和調(diào)適階段期間對(duì)實(shí)際制造的硅片執(zhí)行功耗測(cè)量。管芯102的峰值功耗值可通過在核心上執(zhí)行高功耗病毒應(yīng)用的管芯102的功能故障來界定。高功耗病毒應(yīng)用的非額定形式可用于設(shè)定管芯102的熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)。此非額定代碼及其對(duì)應(yīng)的功耗可用于設(shè)定每個(gè)計(jì)算單元120的工作電壓和頻率，以用于重新分級(jí)目的。功耗管理單元130可將用于管芯102的功耗信用的總數(shù)與管芯102的給定TDP值相關(guān)聯(lián)。功耗管理單元130可向每個(gè)計(jì)算單元120分配單獨(dú)的給定數(shù)量的功耗信用。關(guān)聯(lián)的功耗信用的總和等于用于管芯102的功耗信用的總數(shù)。功耗管理單元130可被配置來隨時(shí)間調(diào)整用于每個(gè)計(jì)算單元120的功耗信用的數(shù)量。這些調(diào)整可基于從每個(gè)計(jì)算單元120向功耗管理單元130傳遞的功耗配置文件。例如，每個(gè)計(jì)算單元120可確定每個(gè)給定的時(shí)間間隔期間的相應(yīng)功耗數(shù)?？衫枚喾N技術(shù)中的任何一種來確定給定計(jì)算單元的功耗，下文將進(jìn)一步討論這些技術(shù)。在一些實(shí)施方案中，給定的計(jì)算單元可利用置于管芯102的各部分的對(duì)應(yīng)于給定的計(jì)算單元120的模擬或數(shù)字熱傳感器。熱傳感器提供關(guān)于管芯何時(shí)由于增加的計(jì)算活動(dòng)而在特定區(qū)域中變熱的信息。然而，這些傳感器對(duì)每個(gè)熱變化作出響應(yīng)，不論變化是由給定的計(jì)算單元120中功耗的計(jì)算相關(guān)的提升還是由外部環(huán)境因素(如環(huán)境溫度的升高)而驅(qū)動(dòng)。即使當(dāng)給定計(jì)算單元內(nèi)切換電容的量在時(shí)間間隔內(nèi)未發(fā)生變化時(shí)，傳感器也可以報(bào)告由于環(huán)境溫度升高而造成的更高的熱狀況。此外，通常在功耗的計(jì)算相關(guān)的提升和溫度提高之間存在時(shí)間延遲。因此，熱傳感器可能不是功耗的準(zhǔn)確測(cè)量儀器。在各種實(shí)施方案中，給定的計(jì)算單元120可利用電流傳感器。在一些實(shí)施方案中，此類電流傳感器可測(cè)量單元內(nèi)的電路獲取的電流量，但可以具有與讀數(shù)相關(guān)的相對(duì)較大的不準(zhǔn)確性。此外，這些傳感器可報(bào)告一組多個(gè)核心或邏輯塊而不是每個(gè)個(gè)體組件的電流使用情況。因此，可能難以得知的是，組件之中的任何一個(gè)和哪一個(gè)是否已進(jìn)入功耗的計(jì)算相關(guān)的提升。在其它實(shí)施方案中，給定的計(jì)算單元可采集一定數(shù)量的預(yù)先選擇的信號(hào)樣本并從采樣的信號(hào)來確定功耗使用值。在特定時(shí)鐘周期期間選擇哪些信號(hào)來采樣可對(duì)應(yīng)于該選擇與給定的計(jì)算單元120內(nèi)切換節(jié)點(diǎn)電容的量相關(guān)的程度。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，路由到本地時(shí)鐘分布?jí)K的時(shí)鐘啟用信號(hào)可為被選擇來采樣和提供可靠且準(zhǔn)確的功耗使用值的信號(hào)?？稍诿總€(gè)給定的間歇周期期間獲取對(duì)應(yīng)于采樣的信號(hào)的采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)。要使用的間歇周期的數(shù)目的確定可取決于所需的準(zhǔn)確度和對(duì)采樣的數(shù)據(jù)的信任程度?？墒褂脩?yīng)用的真實(shí)功耗和從采樣估計(jì)的功耗的統(tǒng)計(jì)分析和測(cè)量值來產(chǎn)生電子數(shù)據(jù)表或查找表。可選擇信任級(jí)別和誤碼率來進(jìn)一步發(fā)展統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)時(shí)功耗估計(jì)方法的實(shí)例包括于2008年4月11日提交的序列號(hào)為 12/101，598、標(biāo)題為 “Sampling Chip Activity for Real Time PowerEstimation”的申請(qǐng),該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用方式并入本文。當(dāng)給定的計(jì)算單元120確定對(duì)應(yīng)的功耗使用值時(shí)，該值被傳遞到功耗管理單元130。該值可通過上述方法中的任何一種或任何其它可用的方法來確定。功耗管理單元130可具有響應(yīng)于接收到功耗使用值而改變分配給每個(gè)計(jì)算單元120的功耗信用的數(shù)量的能力。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱信用的值可表示為在模擬和測(cè)試期間確定的給定單位的值。例如，如果管芯102包括三個(gè)計(jì)算單元120且每個(gè)計(jì)算單元在高工作負(fù)載期間產(chǎn)生相似的熱能量，則每個(gè)計(jì)算單元可具有分配的十個(gè)熱功耗信用。與上述實(shí)例相對(duì)，三個(gè)計(jì)算單元可在高工作負(fù)載期間產(chǎn)生不同的熱能級(jí)別。在高工作負(fù)載下，第一計(jì)算單元可產(chǎn)生第三計(jì)算單元產(chǎn)生的熱能的三倍。第二計(jì)算單元在高工作負(fù)載下可產(chǎn)生第三計(jì)算單元產(chǎn)生的熱能的兩倍。因此，功耗管理單元130可最初將15個(gè)熱功耗信用指派(或“分配”)給第一計(jì)算單元，將10個(gè)熱功耗信用指派(或“分配”)給第二計(jì)算單元，并將5個(gè)熱功耗信用指派(或“分配”)給第三計(jì)算單元?；蛘撸墓芾韱卧?30可將單獨(dú)的TDP值指派給每個(gè)計(jì)算單元，其中每個(gè)計(jì)算單元120在對(duì)應(yīng)的指派的TDP值下并發(fā)地操作使得管芯102的熱能達(dá)到但不超過其被給定的總體TDP值。當(dāng)給定的計(jì)算單元不具有高或中等的工作負(fù)載時(shí)，其活動(dòng)級(jí)別可降低到給定的閾值之下。相應(yīng)地，其測(cè)量的功耗使用值也下降。所導(dǎo)致的下降的功耗使用值被傳遞至功耗管理單元130。響應(yīng)于降低的功耗使用值，功耗管理單元130可重新分發(fā)管芯102的功耗信用。例如，功耗管理單元130可將確定的不活動(dòng)的計(jì)算單元的功耗信用借給被確定為高度活動(dòng)的計(jì)算單元。在一個(gè)實(shí)施方案中，功耗管理單元130可提高高度活動(dòng)的計(jì)算單元的TDP，從而促使該單元維持或甚至提高其高的活動(dòng)級(jí)別。此高度活動(dòng)的計(jì)算單元產(chǎn)生的額外的熱能可在管芯的體硅之間、在管芯的背面上的金屬之間、通過散熱片以及通過由系統(tǒng)風(fēng)扇冷卻的周圍環(huán)境消散。相對(duì)不活動(dòng)的計(jì)算單元有助于額外產(chǎn)生的熱能的消散，從而允許高度活動(dòng)的計(jì)算單元維持高性能。將現(xiàn)代微處理器內(nèi)的核心作為計(jì)算單元120的實(shí)例，這些核心允許有關(guān)其工作模式的靈活性。可在核心處理工作負(fù)載(軟件應(yīng)用的指令)時(shí)實(shí)時(shí)選擇工作頻率和工作電壓的組合。此實(shí)時(shí)調(diào)整的原因是試圖在限制功耗的同時(shí)維持高性能，對(duì)于每一代的微處理器，功耗是越來越高的。諸如現(xiàn)代的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)芯片的集成電路(IC)的功耗與表達(dá)式afCV2成比例。符號(hào)α為切換因子，或節(jié)點(diǎn)在時(shí)鐘周期期間充電或放電的可能性。符號(hào)f為芯片的工作頻率。符號(hào)C為將在時(shí)鐘周期中被充電或放電的等效電容或切換電容。符號(hào)V為芯片的工作電壓。為了降低芯片的功耗并減少晶體管內(nèi)的靜電場(chǎng)，可在工作期間降低電源電壓V。然而，對(duì)電源電壓的降低有限制。該降低減少了可流經(jīng)晶體管的電流的量，且因此增大了通過晶體管的傳播延遲。如果降低閾值電壓以便更早地打開晶體管并用于維持性能，則晶體管泄漏電流增加。晶體管泄漏電流增加使功耗和邏輯故障的可能性都增加了。 除了實(shí)時(shí)調(diào)整工作電壓以嘗試降低功耗之外，也考慮功耗表達(dá)式中的其它因素。例如，每一代核心上裝置和金屬線的幾何尺寸都在減小。超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)增加了具有多個(gè)管線、更大的高速緩存以及更復(fù)雜的邏輯的管芯上集成電路的密度。因此，可每時(shí)鐘周期切換的節(jié)點(diǎn)的數(shù)量顯著增加了。工作頻率也已隨著每一代而提高。可通過在非使用時(shí)段期間對(duì)芯片中的某些塊或單元禁用時(shí)鐘信號(hào)來降低針對(duì)這些區(qū)域的切換因子α。因此，雖然可調(diào)整工作電壓和切換因子以使其隨著每一代IC下降，但I(xiàn)C功耗表達(dá)式中的其它項(xiàng)增大了并造成功耗的總體增加。對(duì)于此功耗增加，一些解決方案包括微體系結(jié)構(gòu)和電路級(jí)技術(shù)。用于平衡功耗和性能的微體系結(jié)構(gòu)和電路級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)借助于實(shí)時(shí)估計(jì)功耗的嘗試。前文描述了用于實(shí)時(shí)估計(jì)功耗的某些方法。運(yùn)行應(yīng)用時(shí)，如果計(jì)算單元120內(nèi)的核心的實(shí)時(shí)功耗不但已知(或已被估計(jì))而且已傳遞到功耗管理單元130，則在一個(gè)實(shí)施方案中，功耗管理單元130可從幾個(gè)給定的離散的P狀態(tài)中選擇一個(gè)離散的功耗性能狀態(tài)(P狀態(tài))。選定的P狀態(tài)可介于最聞性能狀態(tài)和最低功耗狀態(tài)之間。最聞性能狀態(tài)包括最聞工作頻率，而最低功耗狀態(tài)包括最低工作頻率。中間的離散的功耗性能狀態(tài)(P狀態(tài))包括工作頻率和工作電壓的組合的給定標(biāo)度值。下文提供了在P狀態(tài)之間過渡的說明。應(yīng)注意，計(jì)算單元120中的一個(gè)或多個(gè)可能不測(cè)量活動(dòng)級(jí)別或功耗估計(jì)。因此,這些計(jì)算單元不向功耗管理單元130報(bào)告對(duì)應(yīng)的值。然而，如果兩個(gè)或更多個(gè)計(jì)算單元測(cè)量并向計(jì)算單元報(bào)告這些值，則功耗管理單元被配置來在管芯102的計(jì)算單元之間轉(zhuǎn)移功耗。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，示出了半導(dǎo)體芯片的功耗性能狀態(tài)過渡200的一個(gè)實(shí)施方案。在示意圖中示出了兩個(gè)曲線，其表示功率與電壓和頻率與電壓之間的非線性(三次或二次方)關(guān)系。在示意圖中示出了標(biāo)示為PO至P4的五個(gè)離散的功耗性能狀態(tài)(P狀態(tài))。為簡化示意圖，示出了少量的離散P狀態(tài)。盡管只示出了五個(gè)離散的P狀態(tài)，應(yīng)知曉可支持另一些數(shù)目的離散P狀態(tài)。在示出的示意圖中，P狀態(tài)P4可對(duì)應(yīng)于所有支持的離散狀態(tài)中具有最低性能的離散狀態(tài)，并包括最低的工作頻率。此外，P狀態(tài)P4可對(duì)應(yīng)于所有支持的離散狀態(tài)中具有最低功耗的離散狀態(tài)，并包括最低的工作功耗。另一方面，P狀態(tài)Ptl可對(duì)應(yīng)于所有支持的離散狀態(tài)中具有最高性能的離散狀態(tài)，并包括最高的工作頻率。此外，P狀態(tài)Ptl可對(duì)應(yīng)于所有支持的離散狀態(tài)中具有最高功耗的離散狀態(tài)，并包括最高的工作電壓。通常，由P狀態(tài)Ptl和P4表示的端點(diǎn)離散狀態(tài)界定可估計(jì)的性能的區(qū)域。因此，配置處理器來支持沿非線性的頻率與電壓曲線的多個(gè)P狀態(tài)或工作點(diǎn)可提供穩(wěn)定、最優(yōu)的半導(dǎo)體芯片(如處理器)的功耗利用和性能交付。P狀態(tài)的管理可遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如高級(jí)配置和電源接口(ACPI)，其最初由IntelCorp. , Microsoft Corp.,和 Toshiba Corp.,開發(fā)，但現(xiàn)在開發(fā)也包括 Hewlett-PackardCorp.和Phoenix Corp.。該標(biāo)準(zhǔn)最近一次于2010年4月5日發(fā)布為Revision4. Oa(修訂版 4. Oa)。如圖所示，可為芯片選擇功耗目標(biāo)i，其中功耗目標(biāo)i表示芯片的TDP的初始值。如前文所述，熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)可表示在不超過芯片內(nèi)的晶體管的最大結(jié)溫的情況下冷卻系統(tǒng)可以消耗的功耗的量。圖2中的值功耗目S1可表示當(dāng)前指派的TDP值。如圖2所示，功耗目S1對(duì)應(yīng)于功率與電壓非線性曲線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)A。數(shù)據(jù)點(diǎn)A對(duì)應(yīng)于工作電壓V2。將數(shù)據(jù)點(diǎn)A相對(duì)于工作電壓V2投影到非線性頻率與電壓曲線上提供數(shù)據(jù)點(diǎn)A’。數(shù)據(jù)點(diǎn)A’對(duì)應(yīng)于工作頻率F2。由工作電壓V2和工作頻率F2的組合表示的工作點(diǎn)可提供芯片的最優(yōu)的功耗利用和性能交付。如上文所述且如圖所示，數(shù)據(jù)點(diǎn)A’識(shí)別功耗目標(biāo)i的工作點(diǎn)。然而，功率與頻率曲線上的離散P狀態(tài)不表示該工作點(diǎn)。數(shù)據(jù)點(diǎn)A’位于P狀態(tài)P1和P2之間。為了降低功耗，可選擇P狀態(tài)P2作為對(duì)應(yīng)芯片的初始工作點(diǎn)。工作電壓V1和工作頻率F1的對(duì)應(yīng)組合可為得到的所選的工作點(diǎn)。諸如處理器的芯片可繼續(xù)利用初始指派的P狀態(tài)來處理工作負(fù)載直至下列情況之一發(fā)生(i)工作負(fù)載顯著變化，從而使報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別明顯變化；(i i)功耗跟蹤值達(dá)到給定的閾值初始TDP值發(fā)生變化，從而改變了如圖所示的功耗目標(biāo)值。例如，如果處理器在執(zhí)行促使隨時(shí)間推移一致的活動(dòng)級(jí)別的工作負(fù)載的指令，則工作負(fù)載的累積作用可導(dǎo)致處理器內(nèi)的功耗檢測(cè)系統(tǒng)達(dá)到給定的高閾值。該閾值可指示處理器在產(chǎn)生顯著的熱量并且應(yīng)降低功耗。在一個(gè)實(shí)施方案中，可位于處理器內(nèi)的功耗管理器可檢測(cè)此狀況并相應(yīng)地選擇對(duì)應(yīng)于低功耗性能工作點(diǎn)的不同的P狀態(tài)。P狀態(tài)的“縮減”包括將當(dāng)前選擇的P狀態(tài)降低一個(gè)P狀態(tài)至更低的功耗P狀態(tài)。相比之下，P狀態(tài)的“提升”包括將當(dāng)前選擇的P狀態(tài)提高一個(gè)P狀態(tài)至更高的性能P狀態(tài)?？s減P狀態(tài)P2包括將當(dāng)前選擇的P狀態(tài)P2過渡到更低的功耗性能狀態(tài)P3。圖2示出了提升和縮減給定的P狀態(tài)(如以P狀態(tài)P2為例)的簡單圖示。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)提升操作和每個(gè)縮減操作可促使將當(dāng)前選擇的P狀態(tài)過渡兩個(gè)或更多個(gè)P狀態(tài)(如果邏輯支持此增加的復(fù)雜性的話)。P狀態(tài)過渡可由處理器內(nèi)的邏輯控制，且因此是獨(dú)立的系統(tǒng)。然而，諸如功耗管理單元130的外部單元可基于來自管芯102上的每個(gè)計(jì)算單元120的功耗反饋來改變處理器的TDP值，從而改變圖中的功耗目標(biāo)值。繼續(xù)P狀態(tài)的過渡，在接收到來自計(jì)算單元120的功耗估計(jì)之后，功耗管理單元130可將諸如新的TDP值的參數(shù)傳遞到計(jì)算單元120。新的TDP值可對(duì)應(yīng)于新的分配的功耗信用的數(shù)量?？上蛳鄬?duì)不活動(dòng)的計(jì)算單元分配少于其被分配的信用的當(dāng)前值的功耗信用?；旧?，相對(duì)不活動(dòng)的計(jì)算單元捐助信用。相反，高度活動(dòng)的計(jì)算單元可被分配多于其被分配的信用的當(dāng)前值的功耗信用?；旧希叨然顒?dòng)的計(jì)算單元接收捐助的功耗信用。在從功耗管理單元130接收到新的TDP值之后，每個(gè)計(jì)算單元120可相應(yīng)地選擇新的對(duì)應(yīng)P狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施方案中，選擇可包括選擇給定數(shù)量的支持的離散P狀態(tài)中的任何一個(gè)。在另一實(shí)施方案中，選擇可包括確定是提升、縮減還是維持當(dāng)前選擇的P狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施方案中，給定的計(jì)算單元可在每個(gè)給定的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)捕獲測(cè)量的活動(dòng)級(jí)別。測(cè)量的活動(dòng)級(jí)別可對(duì)應(yīng)于與被選擇來在時(shí)間間隔期間采樣的給定信號(hào)相關(guān)的值。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，路由到本地時(shí)鐘分配塊的時(shí)鐘啟用信號(hào)可為被選擇來采樣的信號(hào)。對(duì)在特定時(shí)鐘周期期間采樣哪些信號(hào)的選擇可對(duì)應(yīng)于該選擇與切換節(jié)點(diǎn)電容的量相關(guān)的程度。在給定的時(shí)間間隔期間可獲取多個(gè)采樣。在計(jì)算活動(dòng)級(jí)別前對(duì)要使用的間歇時(shí)鐘周期的數(shù)目的確定可取決于采樣數(shù)據(jù)所需的準(zhǔn)確度和信任度?？墒褂脩?yīng)用的真實(shí)功耗和從采樣估計(jì)的功耗的統(tǒng)計(jì)分析和測(cè)量值來產(chǎn)生電子數(shù)據(jù)表或查找表?？蛇x擇信任級(jí)別和誤碼率來進(jìn)一步發(fā)展統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)時(shí)功耗估計(jì)方法的一個(gè)實(shí)例包括于2008年4月11日提交的序列號(hào)為 12/101，598、標(biāo)題為 “Sampling Chip Activity for Real Time PowerEstimation” 的申請(qǐng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，在給定的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)，給定的計(jì)算單元可計(jì)算測(cè)量的活動(dòng)級(jí)別和功耗目標(biāo)之間的簽名運(yùn)行累積差異。另外，功耗目標(biāo)可為熱設(shè)計(jì)功耗值(TDP)?？稍诿總€(gè)給定的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)將累積差異計(jì)算為AccTdpDeIta=AccTdpDeIta+ (TDP -RcvdActLeve 1+de-rated BrrwValue)。在這里，變量AccTdpDelta為簽名的運(yùn)行累積差異。變量TDP為指派的熱設(shè)計(jì)功耗，或等量的功耗信用。變量RcvdActLevel為在計(jì)算單元的功能塊中從采樣的信號(hào)確定的活動(dòng)級(jí)別。變量de-rated BrrwValue為如功耗管理單元所確定的允許計(jì)算單元借調(diào)的功耗信用的數(shù)量的非額定值。此功耗信用的數(shù)量的降低額定值是基于至少借調(diào)功耗信用的計(jì)算單元的活動(dòng)級(jí)別。隨后更詳細(xì)地描述該過程?；蛘?，功耗管理單元可發(fā)送新的TDP值至計(jì)算單元，而不是上面討論的值de-rated BrrwValue。新的TDP值可結(jié)合計(jì)算單元的初始TDP值和允許計(jì)算單元借調(diào)的功耗信用的數(shù)量的非額定值。因此，功耗管理單元可發(fā)送值TDPli且可在每個(gè)給定的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)將累積差異計(jì)算為AccTdpDelta=AccTdpDelta+(TDP新-RcvdActLevel)。如果由變量RcvdActLevel表示的測(cè)量的活動(dòng)級(jí)別高于TDP (或TDP新)，則累積的值A(chǔ)ccTdpDelta向負(fù)值漂移。如果測(cè)量的活動(dòng)級(jí)別低于TDP，則累積的值A(chǔ)ccTdpDelta向正值漂移。當(dāng)累積的值達(dá)到正的給定閾值時(shí)，計(jì)算單元可決定縮減當(dāng)前的P狀態(tài)。當(dāng)累積的值達(dá)到負(fù)的給定閾值時(shí)，計(jì)算單元可決定提升當(dāng)前的P狀態(tài)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出了半導(dǎo)體芯片的功耗性能狀態(tài)過渡300的另一實(shí)施方案。與圖2所示的示意圖類似，兩條非線性的曲線表明了對(duì)于芯片的功率與電壓和頻率與電壓之間的關(guān)系。圖中示出了相同的五個(gè)離散功耗性能狀態(tài)(P狀態(tài))，其標(biāo)示為PO至P4。繼續(xù)上述關(guān)于圖2的實(shí)例，功耗管理單元130可基于來自管芯102上的每個(gè)計(jì)算單元120的功耗估計(jì)確定一個(gè)或多個(gè)計(jì)算單元的TDP值。例如,對(duì)于給定的計(jì)算單元,可將當(dāng)前的TDP值增加到更高的TDP值，其中該給定的單元將接收到從不同的不活動(dòng)的計(jì)算單元捐助的功耗信用。TDP的增加被示為新的功耗目標(biāo)2，其具有比當(dāng)前的功耗目標(biāo)i更高的值。如圖3所示，功耗目標(biāo)2對(duì)應(yīng)于功率與電壓非線性曲線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)B。數(shù)據(jù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)于工作電壓v4。對(duì)于工作電壓V4將數(shù)據(jù)點(diǎn)B投影到非線性頻率與電壓曲線上提供數(shù)據(jù)點(diǎn)B’。數(shù)據(jù)點(diǎn)B’對(duì)應(yīng)于工作頻率F4。由工作電壓V4和工作頻率F4的組合表示的工作點(diǎn)可提供對(duì)于芯片的最佳功耗利用和性能交付。由工作電壓V4和工作頻率F4的組合表示的工作點(diǎn)可能不被功率與頻率曲線上的離散P狀態(tài)支持。數(shù)據(jù)點(diǎn)B’位于P狀態(tài)Pc^PP1之間。為了降低功耗，可選擇P狀態(tài)Pdt為對(duì)應(yīng)的芯片的新的工作點(diǎn)。工作電壓`V3和工作頻率F3的對(duì)應(yīng)組合可為得到的所選工作點(diǎn)。應(yīng)注意，可以使用某些條件來確定計(jì)算單元的活動(dòng)級(jí)別之外的功耗目標(biāo)2的值。例如，穩(wěn)壓器能夠提供峰值電流，其大于熱設(shè)計(jì)電流(TDC)。然而，TDC為對(duì)于給定的正常到高工作狀態(tài)提供的電流的量。用于TDC值的設(shè)計(jì)約束也可以最小化平臺(tái)成本。當(dāng)在沒有事先檢查的情況下捐助功耗信用給給定的計(jì)算單元并將功耗目標(biāo)i提高到功耗目標(biāo)2時(shí)，TDC的值可能不足以支持給定的計(jì)算單元的增加的活動(dòng)。盡管芯片上的性能可通過允許計(jì)算單元之間的功耗轉(zhuǎn)移來提高，但更改穩(wěn)壓器以支持更高的TDC的成本也是可觀的。因此，在將新的TDP值(直接或經(jīng)由一定數(shù)量的功耗信用)分配給計(jì)算單元120之前，功耗管理單元130可執(zhí)行檢查。這些檢查可確定沒有計(jì)算單元將取得比相應(yīng)的穩(wěn)壓器的對(duì)應(yīng)TDC表示的量更多的電流。針對(duì)可能被提高的TDP值所影響的設(shè)計(jì)約束的其它檢查也是可能的且被構(gòu)想。應(yīng)注意，對(duì)于捐助功耗信用的計(jì)算單元也存在如上述的類似討論。在這種情況下，可表示為功耗目標(biāo)3 (未示出)的由功耗管理單元指派的新的TDP值具有比功耗目標(biāo)i低的值。用來找到所得工作點(diǎn)的步驟將按照上述的步驟。在功耗管理單元130再次在給定的時(shí)間間隔接收到來自計(jì)算單元120的新的功耗估計(jì)并確定新的TDP值之后，可重復(fù)上述的過程。當(dāng)確定新的TDP值和/或?qū)?yīng)的功耗信用時(shí)，功耗管理單元可將指派給接收計(jì)算單元的最終值基于每個(gè)計(jì)算單元的活動(dòng)級(jí)別?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出了功耗借調(diào)降低額定值表400的一個(gè)實(shí)施方案。計(jì)算單元可向功耗管理單元報(bào)告活動(dòng)級(jí)別?；蛘撸?jì)算單元可報(bào)告測(cè)量的功耗估計(jì)(以瓦或內(nèi)部測(cè)量單位為單位)、溫度測(cè)量值、電流獲取測(cè)量值等。每種選擇包括設(shè)計(jì)者可在管芯102的設(shè)計(jì)期間構(gòu)想的對(duì)成本和報(bào)告準(zhǔn)確度的權(quán)衡。對(duì)于本討論，活動(dòng)級(jí)別用來描述選擇功耗借調(diào)值，盡管其它測(cè)量值也是可能的且被構(gòu)想。在表400的一列中，存儲(chǔ)了活動(dòng)級(jí)別的范圍。來自給定的計(jì)算單元的報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別可用來給該表編索引和選擇表內(nèi)的行。在所示實(shí)施方案中，將接收到的活動(dòng)級(jí)別與三個(gè)閾值相比較。盡管表400中示出了三個(gè)閾值，但選擇或多或少的閾值也是可能的且被構(gòu)想。表400中的第二列存儲(chǔ)給定的功耗借調(diào)值的值。功耗借調(diào)值基于報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別和閾值的比較。給定的功耗借調(diào)值可表示為功耗信用，即與TDP值相關(guān)的瓦數(shù)或以其它方式。功耗借調(diào)值可基于TDP值和被確定為相對(duì)不活動(dòng)的捐助計(jì)算單元的活動(dòng)級(jí)別。在一個(gè)實(shí)施方案中，計(jì)算單元可基于該計(jì)算單元否則可被授權(quán)來使用或可能使用而當(dāng)前未使用的電量來使給定的功耗借調(diào)值可用于捐助?？扇缟厦嫠懻摰哪菢訄?bào)告或估計(jì)給定的計(jì)算單元的功耗?；蛘撸墒褂妙愃朴诒?00的表來基于與兩個(gè)或更多個(gè)閾值相比較的接收單元的活動(dòng)級(jí)別的比較確定從計(jì)算單元捐助的非額定功耗值。此外，功耗管理單元130可具有帶有針對(duì)管芯102上的每個(gè)計(jì)算單元的對(duì)應(yīng)列的一個(gè)大表。此大表可被配置來跟蹤每個(gè)計(jì)算單元的報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別、將報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別與對(duì)應(yīng)的閾值進(jìn)行比較、確定哪些計(jì)算單元能夠捐助功耗信用、確定每個(gè)有資格的捐助計(jì)算單元能夠捐助的功耗信用的量、確定哪些計(jì)算單元能夠接收功耗信用以及確定每個(gè)有資格的接收計(jì)算單元能夠接收的功耗信用的量。可通過設(shè)計(jì)權(quán)衡(如至少被分配用于確定的總時(shí)間和管芯上用于存儲(chǔ)該信息的和用于組合邏輯的區(qū)域)來確定表的復(fù)雜度和細(xì)節(jié)粒度。應(yīng)注意，每個(gè)有資格的接收計(jì)算單元能夠接收的功耗信用的量可取決于發(fā)熱限制和電氣限制。例如，如前文所述的額定的熱設(shè)計(jì)功耗值(TDP)可設(shè)定發(fā)熱限制。如前文所述的對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓器的額定熱設(shè)計(jì)電流(TDC)可設(shè)定電氣限制。再次，在將新的TDP值(直接或經(jīng)由一定數(shù)量的功耗信用)分配至計(jì)算單元120之前，功耗管理單元130可執(zhí)行檢查。這些檢查可確定接收功耗信用的計(jì)算單元將不獲取比相應(yīng)的穩(wěn)壓器的對(duì)應(yīng)TDC表示的量更多的電流。針對(duì)可能被提高的TDP值所影響的設(shè)計(jì)約束的其它檢查也是可能的且被構(gòu)想。這些檢查可設(shè)定存儲(chǔ)在表400中的值?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，示出了對(duì)應(yīng)于功耗管理系統(tǒng)的測(cè)量的電氣特征500的一個(gè)實(shí)施方案。應(yīng)注意，所示的值不意圖精確。相反，提供圖5中的圖表是為了討論目的，以便(大體上)示出所示的各個(gè)值之間的相對(duì)關(guān)系。在所示的實(shí)例中，描繪了隨著時(shí)間推移工作電壓210和測(cè)量的活動(dòng)級(jí)別220的變化。此外，示出了隨著時(shí)間推移的功耗230。如圖5所示，在活動(dòng)級(jí)別經(jīng)歷顯著變化時(shí)和在活動(dòng)級(jí)別恒定時(shí)都可能存在P狀態(tài)過渡。在圖中，P狀態(tài)過渡與工作電壓210的變化相關(guān)。圖中標(biāo)出了一些P狀態(tài)值。例如，在具有恒定的活動(dòng)級(jí)別220的情況下，P狀態(tài)Pl過渡到P狀態(tài)P2，其具有更低的工作電壓，如圖所示?？衫缤ㄟ^P狀態(tài)過渡來調(diào)整功耗230，以便跟蹤第一功耗目標(biāo)(PTl )。在一個(gè)實(shí)施方案中，芯片可利用P狀態(tài)抖動(dòng)來維持對(duì)應(yīng)于功耗目標(biāo)的虛擬工作點(diǎn)。抖動(dòng)是一種方法，通過該方法，芯片可在較高和較低的離散P狀態(tài)之間交替，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于該較高和較低的離散P狀態(tài)之間的中間值的平均值。用于執(zhí)行抖動(dòng)的方法和機(jī)構(gòu)在序列號(hào)待定(TBD)的申請(qǐng)中被進(jìn)一步描述，該申請(qǐng)的全文通過引用方式并入本文。在圖5中，示出了隨著時(shí)間推移芯片獲取的電流240。對(duì)于同一功耗值，電流240隨著工作電壓的下降而增加(I =Ρ/ν)。此同一功耗值可為隨時(shí)間推移通過在P狀態(tài)之間切換而獲得的平均值。P狀態(tài)抖動(dòng)可用來維持芯片上的平均功耗和功耗目標(biāo)(如PTl值)之間的接近于一的比率。在一個(gè)實(shí)施方案中，可選擇針對(duì)PTl值的熱設(shè)計(jì)功耗值(TDP)。通過維持這樣的接近于一的比率，芯片可尋求在仍然消耗期望的電量(如由對(duì)應(yīng)的冷卻系統(tǒng)消耗的電量)的同時(shí)使性能最大化。然而，即使P狀態(tài)抖動(dòng)不發(fā)生(例如，在穩(wěn)定狀態(tài)提升期間)，工作負(fù)載變化也可能導(dǎo)致過量的電流被獲取，如下文所述。從第一管芯上的組件到第二管芯上的組件的功耗轉(zhuǎn)移可轉(zhuǎn)移一定數(shù)量的可用功耗信用，以便提供最大(或提高)的總體芯片性能。在一些實(shí)施方案中，第一管芯上的組件可利用第一電壓層且因此利用第一穩(wěn)壓器。第二管芯上的組件可利用單獨(dú)的第二電壓層且因此利用單獨(dú)的第二穩(wěn)壓器。再次參照?qǐng)D3，最大數(shù)量的功耗信用可對(duì)應(yīng)于最大的新功耗目標(biāo)值。相應(yīng)地，如圖3所示，接收第二組件的工作點(diǎn)可增加，其中相比于點(diǎn)A’點(diǎn)B’是更高性能的工作點(diǎn)。新的更高工作點(diǎn)的平均工作電壓是轉(zhuǎn)移的功耗和接收第二組件的工作負(fù)載的函數(shù)。一般來說，轉(zhuǎn)移到給定的接收組件的功耗信用的量可通過用該接收組件的當(dāng)前活動(dòng)級(jí)別為降低額定值表400編索引來找到。至少接收組件的發(fā)熱限制和電氣限制可用來產(chǎn)生非額定表?xiàng)l目值。例如，給定接收組件可在P狀態(tài)P4工作，如圖3所示。對(duì)應(yīng)P狀態(tài)P4，工作電壓較低。P狀態(tài)P4可能由于高活動(dòng)級(jí)別已被選擇為用于接收組件。相應(yīng)地，接收組件獲取的電流的量較高(I = P/V)且這個(gè)量可接近于對(duì)應(yīng)的TDC限制。因此，當(dāng)接收組件的高活動(dòng)級(jí)別用來為降低額定值表400編索引時(shí)，最大功耗借調(diào)值可為非額定的(除以4、除以2、設(shè)為O)。當(dāng)接收組件接收到功耗信用的非額定值時(shí)，功耗可增加，工作電壓可增加，且獲取的電流的量可增加。然而，這些增加受接收到的功耗信用的數(shù)量的降低額定值的限制。因此，接收組件可不超過對(duì)應(yīng)的TDC限制，因?yàn)槲崔D(zhuǎn)移最大數(shù)量的功耗信用。功耗信用的數(shù)量的降低額定值可用來防止可能地超過對(duì)應(yīng)的TDC限制。
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再次參照?qǐng)D5，當(dāng)如上所述第二組件在功耗轉(zhuǎn)移后在更高的工作點(diǎn)工作時(shí)，第二組件的工作負(fù)載可在一段時(shí)間維持其當(dāng)前的活動(dòng)級(jí)別。例如，如圖5所示，第二組件可正在由PTl標(biāo)示的工作點(diǎn)工作。工作點(diǎn)PTl可為先前的功耗轉(zhuǎn)移(未示出)之后的新的更高的工作點(diǎn)。第二組件可在此時(shí)間段期間在離散的支持的P狀態(tài)之間抖動(dòng)，如圖5所示。工作電壓被示出為抖動(dòng)發(fā)生時(shí)過渡。標(biāo)記了在抖動(dòng)期間達(dá)到的一些P狀態(tài)值，如P1、P2、P0和P3。在第二組件工作期間，執(zhí)行軟件應(yīng)用的指令可改變第二組件將執(zhí)行的操作的類型、可改變第二組件將執(zhí)行的特定類型的操作的數(shù)量、可改變第二組件將執(zhí)行的操作的總數(shù)或可執(zhí)行這些變化的組合。因此，第二組件的工作負(fù)載可隨時(shí)間推移而改變，與功耗信用的轉(zhuǎn)移無關(guān)，但基于執(zhí)行的軟件應(yīng)用。如圖5所示，活動(dòng)級(jí)別開始于第一級(jí)別并在第一段時(shí)間內(nèi)維持該第一級(jí)別。之后，活動(dòng)級(jí)別下降到新的級(jí)別并在第二時(shí)間段內(nèi)維持該新的更低的級(jí)別。接下來，活動(dòng)級(jí)別上升到新的提高的級(jí)別。增加的工作負(fù)載而不是降低的工作負(fù)載可引起設(shè)計(jì)問題，如接下來進(jìn)一步所述。繼續(xù)由于執(zhí)行的軟件應(yīng)用內(nèi)的變化而導(dǎo)致的第二組件的增加的工作負(fù)載的描述，芯片獲取的電流240可增加。芯片獲取的電流240的增加可能是由于與更高的工作負(fù)載相關(guān)的更高的活動(dòng)級(jí)別和更多的切換電容。更高的被第二組件獲取的電流240可能違背對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓器的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)限制。通常，芯片獲取的電流240的量不達(dá)到TDC限制。然而，現(xiàn)在第二組件在與工作負(fù)載增加之前的較舊且較小的工作負(fù)載相關(guān)的P狀態(tài)工作。芯片可進(jìn)一步嘗試維持相同的平均功耗性能級(jí)別。隨著工作負(fù)載增加，芯片獲取的電流240的量增加且功耗增加。因此，芯片縮減P狀態(tài)以降低工作頻率和工作電壓。如圖5所示，工作電壓由于P狀態(tài)隨著活動(dòng)級(jí)別上升而縮減而下降。如上文所述，芯片獲取的電流240可能超過給定的限制。由于從另一管芯上的芯片或組件接收到捐助的功耗信用，芯片可在更高的性能P狀態(tài)操作。當(dāng)芯片在更高的性能P狀態(tài)操作時(shí)，功耗和被獲取的電流的量增加。降低額定值表400可用來限制轉(zhuǎn)移的功耗信用的數(shù)量。因此，可安全地控制功耗和被獲取的電流的量所增加的量。隨后，由于應(yīng)用的新的需求，活動(dòng)級(jí)別可顯著增加。在維持相對(duì)穩(wěn)定的功耗的同時(shí)工作電壓的后續(xù)下降可使芯片獲取的電流240超過限制。芯片獲取的電流240超過限制，如圖5所示。在一個(gè)實(shí)施方案中，電流限制可為對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓器的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)。工作電壓可在P狀態(tài)的縮減期間下降，如圖2、圖3和圖5所示。如圖5所示，盡管轉(zhuǎn)移功耗信用可產(chǎn)生芯片的總體性能提升，但可執(zhí)行對(duì)特定狀況的監(jiān)視以避免超過設(shè)計(jì)約束。例如，在給定的組件接收到功耗信用之后，在隨后的時(shí)間，工作負(fù)載可能由于軟件應(yīng)用所導(dǎo)致的變化而發(fā)生變化。增加的工作負(fù)載可導(dǎo)致給定的組件的功耗表達(dá)式中的兩項(xiàng)(a、C)增大。眾所周知，集成電路的功耗與afCV2成比例，其中a表示切換因子，f表示頻率，C表示電容，而V表示電壓。一般來說，更高的工作負(fù)載使切換因子a和電容C增大。相應(yīng)地，響應(yīng)于增加的功耗，給定的組件可開始P狀態(tài)縮減。通常，若功耗增加到給定的閾值之上，可縮減P狀態(tài)，以便維持相對(duì)穩(wěn)定的功耗值。P狀態(tài)縮減又可與工作頻率f和工作電壓V的下降相關(guān)。繼續(xù)接收功耗信用的給定組件的上述實(shí)例，P狀態(tài)縮減可使給定的組件的上述功耗表達(dá)式中的兩項(xiàng)(f、V)下降?，F(xiàn)在，給定組件獲取的電流240由于以下兩個(gè)原因而增加
(i)切換因子a和等價(jià)電容C的增大；以及(ii)工作電壓的下降(I = P/V)。芯片獲取的電流240的量的增加可能超過TDC限制。圖5示出了此情形。因此，為了避免違背TDC限制，可監(jiān)視并檢測(cè)此情況。當(dāng)檢測(cè)到此情況時(shí)，可能發(fā)生功耗轉(zhuǎn)移的后續(xù)調(diào)制。在一個(gè)實(shí)例中，響應(yīng)于檢測(cè)到違背了 TDC限制，可將一部分捐助的功耗信用從第二組件返回到捐助的第一組件。再次參照?qǐng)D3，在一個(gè)實(shí)施方案中，將一部分捐助的功耗信用返回可導(dǎo)致第三功耗目標(biāo)，即功耗目標(biāo)3 (未示出)，其位于圖中的功耗目S1和功耗目標(biāo)2之間。在確定從第一組件向第二組件捐助的功耗信用的數(shù)量期間，可使用允許的最大數(shù)量的可用功耗信用。然而，隨后的監(jiān)視可能顯示部分或所有捐出的功耗信用的后續(xù)返回可在接收第二組件上的更高的功耗工作負(fù)載使被獲取的電流240的平均值超過諸如對(duì)應(yīng)的TDC限制的限制時(shí)發(fā)生。可通過新的且更低的第二功耗目標(biāo)(PT2)示出捐助的功耗信用的部分或全部的后續(xù)返回。如圖5所示，芯片獲取的電流240的量在返回部分或全部捐助的功耗信用后不超過TDC限制?，F(xiàn)在參照?qǐng)D6，示出了功耗管理單元130的一個(gè)實(shí)施方案。輸入/輸出(I/O)接口 550可與管芯102上的每個(gè)計(jì)算單元120通信。當(dāng)報(bào)告了新的活動(dòng)級(jí)別時(shí)，可更新功耗轉(zhuǎn)移表500內(nèi)的條目510。表500可包括針對(duì)管芯102上的每個(gè)計(jì)算單元120的單獨(dú)的條目510。每個(gè)條目510可包括幾個(gè)字段，如圖5所示。計(jì)算單元標(biāo)識(shí)符(ID)字段520可標(biāo)識(shí)管芯102上的哪個(gè)計(jì)算單元120對(duì)應(yīng)于特定條目510。初始TDP值字段522可存儲(chǔ)對(duì)于相應(yīng)的計(jì)算單元額定的對(duì)應(yīng)的TDP值。當(dāng)前TDP值字段524可存儲(chǔ)相應(yīng)的計(jì)算單元的當(dāng)前TDP值。由于管芯上的功耗轉(zhuǎn)移，存儲(chǔ)在字段524中的當(dāng)前TDP值可不同于存儲(chǔ)在字段522中的初始TDP值?；蛘?，表500可存儲(chǔ)表示字段522和524中的功耗信用的對(duì)應(yīng)的值。表500中的字段526和528可存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的計(jì)算單元是接收功耗信用還是捐助功耗信用的指示。此外，這些字段可存儲(chǔ)被接收或捐助的對(duì)應(yīng)的功耗信用的數(shù)量。表500中的字段530和532可分別存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于低和高使用率的一個(gè)或多個(gè)閾值?？蓪⑦@些閾值與可存儲(chǔ)在表500的字段534中的報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別值比較。在每個(gè)給定的時(shí)間間隔，可將活動(dòng)級(jí)別報(bào)告給功耗管理單兀130。表500中的字段536可存儲(chǔ)針對(duì)接收和捐助功耗信用的優(yōu)先級(jí)值。例如，第一計(jì)算單元被檢測(cè)到能夠捐助3個(gè)功耗信用。第二和第三計(jì)算單元各可以接收2個(gè)功耗信用。優(yōu)先級(jí)方案可用來確定是第二計(jì)算單元還是第三計(jì)算單元僅接收一個(gè)熱信用。類似的優(yōu)先級(jí)方案可用來確定多個(gè)計(jì)算單元中的每個(gè)可如何捐助功耗信用。表500中的字段538可存儲(chǔ)針對(duì)每個(gè)管芯上的穩(wěn)壓器的TDC限制?？蓪⒋鎯?chǔ)的TDC值與從每個(gè)穩(wěn)壓器獲取的電流的估計(jì)值比較。在一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)穩(wěn)壓器內(nèi)的管芯上的電流傳感器可向功耗管理單兀130提供獲取的電流的估計(jì)值。在另一實(shí)施方案中，每個(gè)管芯上的計(jì)算單元可提供獲取的電流的估計(jì)值。當(dāng)任何測(cè)量的估計(jì)值超過對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)的TDC限制時(shí)，功耗管理單元130可調(diào)整功耗信用向管芯上的計(jì)算單元的分配。功耗信用的重新分配可減少違背限制的計(jì)算單元的電流消耗。例如，計(jì)算單元可能已接收捐助的功耗信用。后來，可能更高的功耗工作負(fù)載在計(jì)算單元上運(yùn)行，導(dǎo)致平均被獲取的電流超過對(duì)應(yīng)的TDC限制。當(dāng)功耗管理單元130檢測(cè)到該超出的狀況時(shí)，可將部分或全部被捐助的功耗信用返回給捐助計(jì)算單元。盡管以該特定的順序示出了字段520 - 538，但其它組合也是可能的，并且其它或額外的字段也可被利用。存儲(chǔ)字段520 - 538的信息的位可以是連續(xù)的，也可以不是連續(xù)的。電路540可包括用來執(zhí)行比較操作(如比較報(bào)告的活動(dòng)級(jí)別與對(duì)應(yīng)的閾值)的邏輯。另夕卜，電路540可確定用于捐助的熱信用量并確定如何分配可用的功耗信用。此外，電路540可監(jiān)視每個(gè)計(jì)算單元的狀態(tài)并確定何時(shí)捐助計(jì)算單元應(yīng)當(dāng)具有返回的功耗信用以及選擇哪個(gè)或哪些接收計(jì)算單元來返回功耗信用?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，示出了用于管芯上的有效功耗轉(zhuǎn)移的方法600的一個(gè)實(shí)施方案。為了討論目的，按順序示出了此實(shí)施方案和隨后描述的方法的后續(xù)實(shí)施方案中的步驟。然而，某些步驟可以不同于所示順序的順序發(fā)生，某些步驟可并發(fā)地執(zhí)行，某些步驟可與其它步驟組合，并且某些步驟在另一實(shí)施方案中可能不存在。在塊602中，一個(gè)或多個(gè)軟件應(yīng)用在包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算單元的管芯上執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)施方案中，功耗管理單元監(jiān)視管芯上的計(jì)算單元的電氣特征。例如，可向功耗管理單元報(bào)告活動(dòng)級(jí)別、獲取的電流的量等。可將這些值與表(如圖6中所示的表500)中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)值比較。每個(gè)計(jì)算單元可測(cè)量相應(yīng)的活動(dòng)級(jí)別。這些活動(dòng)級(jí)別可報(bào)告給控制單元，如功耗管理單元。另外，每個(gè)計(jì)算單元可測(cè)量或估計(jì)從對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓器獲取的電流的量?；蛘撸獠侩娏鱾鞲衅骺蓽y(cè)量獲取的電流的量。對(duì)于每個(gè)計(jì)算單元，可將獲取的電流的量的值傳遞到功耗管理單元，以用于以后的比較。再次參照?qǐng)D5，給定的計(jì)算單元獲取的電流240的平均值可能在如下情況下超過TDC限制(i)當(dāng)該計(jì)算單元接收到將對(duì)應(yīng)的P狀態(tài)改變?yōu)楦叩男阅躊狀態(tài)的功耗信用時(shí)；和/或(ii)當(dāng)該計(jì)算單元后來接收到更高的功耗工作負(fù)載時(shí)。如果功耗管理單元檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)計(jì)算單元獲取大于對(duì)應(yīng)的限制(如TDC限制)的電流(條件塊604)，則在塊606中，功耗管理單元可將相應(yīng)數(shù)量的功耗信用從每個(gè)違背限制的計(jì)算單元返回給一個(gè)或多個(gè)先前的捐助計(jì)算單元。再次，諸如圖6中所示的表500的表可用于確定轉(zhuǎn)移的功耗信用的量?；蛘?，功耗管理單元可包括確定可將從違背限制的計(jì)算單元移除的功耗信用傳遞給可能仍然為不活動(dòng)的先前的捐助計(jì)算單元之外的其它有資格的活動(dòng)計(jì)算單元的邏輯。例如，其它有資格的計(jì)算單元可能正對(duì)工作負(fù)載進(jìn)行操作，而捐助計(jì)算單元可能仍然空閑。功耗管理單元130可利用表500和電路540來管理在管芯上的計(jì)算單元間的功耗信用的分配的記錄保留。如果功耗管理單元檢測(cè)到管芯上的(接收)計(jì)算單元具有低于給定的閾值的活動(dòng)級(jí)別(條件塊608)，則在塊610中，功耗管理單元將相應(yīng)數(shù)量的功耗信用從捐助計(jì)算單元轉(zhuǎn)移到該接收計(jì)算單元。確定捐助的功耗信用的量可包括利用如前文所述的表。例如，可使用圖6中所不的表(如表500)。如果管芯已重新指派功耗信用且功耗管理單元檢測(cè)到捐助計(jì)算單元大致上提高了其活動(dòng)級(jí)別(條件塊612)或以其它方式需要額外的功耗，則在塊614中，功耗管理單元可在管芯上的計(jì)算單元間重新分配功耗信用。功耗管理單元可監(jiān)視捐助計(jì)算單元(如通過表)，以確定先前低于相應(yīng)的閾值的捐助計(jì)算單元的相應(yīng)活動(dòng)級(jí)別現(xiàn)在是否高于閾值。如果相應(yīng)的活動(dòng)級(jí)別已上升到閾值之上，則功耗管理單元可將相應(yīng)數(shù)量的功耗信用從每個(gè)先前的接收計(jì)算單元轉(zhuǎn)移到先前的捐助計(jì)算單元。可使用表來確定轉(zhuǎn)移的功耗信用的量?，F(xiàn)在參照?qǐng)D8，示出了示例性處理器700的一個(gè)實(shí)施方案。處理器700可包括存儲(chǔ)器控制器122 ;接口邏輯140 ;—個(gè)或多個(gè)處理單元115，其可包括一個(gè)或多個(gè)處理器核心112和對(duì)應(yīng)的高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114 ;包處理邏輯116 ;以及共享高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)118。另外，處理器700可包括一個(gè)或多個(gè)圖形處理單元(GPU) 170。GPU170可包括具有并行體系結(jié)構(gòu)的處理器核心172，如單指令多數(shù)據(jù)(SMD)核心。SMD核心的實(shí)例包括圖形處理單元(GPU)、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)核心等。在一個(gè)實(shí)施方案中，GPU170可包括一個(gè)或多個(gè)圖形處理器核心172和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)緩沖器174。GPU可為用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站或視頻游戲控制臺(tái)的專用圖形繪制裝置。在一個(gè)實(shí)施方案中，圖示的處理器700的功能包括在單個(gè)管芯上的單個(gè)集成電路上。處理器核心112包括用于根據(jù)預(yù)定義的指令集執(zhí)行指令的電路。例如，可選擇 SPARC {g 指令集體系結(jié)構(gòu)(ISA)?；蛘?，可選擇 x86、x86_64 、Alpha 、PowerPC 、MIPS 、PA-RISC(f或任何其它指令集體系結(jié)構(gòu)。通常，處理器核心112分別為了數(shù)據(jù)和指令而訪問高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114。如果在高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114或共享高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)118中找不到所請(qǐng)求的塊，則可產(chǎn)生讀請(qǐng)求并將其傳輸?shù)饺鄙俚膲K映射到的節(jié)點(diǎn)內(nèi)的存儲(chǔ)器控制器?，F(xiàn)代的GPU170在操縱和顯示計(jì)算機(jī)圖形方面非常有效，并且高度并行的結(jié)構(gòu)使其對(duì)于一些復(fù)雜算法比通用中央處理單元(CPU)(如處理單元115)更有效。GPU通常執(zhí)行對(duì)于圖形和視頻所需的計(jì)算，而CPU執(zhí)行用于比單獨(dú)的圖形多得多的系統(tǒng)進(jìn)程的計(jì)算。常規(guī)的GPU 170使用非常寬的單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)體系結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)圖像繪制應(yīng)用中的高吞吐量。此類應(yīng)用通常需要對(duì)大量對(duì)象(頂點(diǎn)或像素)執(zhí)行相同的程序，如頂點(diǎn)著色器或像素著色器。由于對(duì)每個(gè)對(duì)象的處理獨(dú)立于其它對(duì)象，而使用相同的操作序列，SMD體系結(jié)構(gòu)提供可觀的性能增強(qiáng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，CPU 115和GPU 170可為不同設(shè)計(jì)中心的專屬核心。此外，GPU170可現(xiàn)在能夠經(jīng)由存儲(chǔ)器控制器122直接訪問本地存儲(chǔ)器114和118以及主存儲(chǔ)器，而不是經(jīng)由接口 140在芯片外執(zhí)行存儲(chǔ)器訪問。該實(shí)施方案可降低GPU 170的存儲(chǔ)器訪問的延時(shí)，從而可轉(zhuǎn)化為更高的性能。繼續(xù)描述處理器700的組件，高速緩存子系統(tǒng)114和118可包括被配置來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)塊的高速緩沖存儲(chǔ)器。高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114可集成在相應(yīng)的處理器核心112內(nèi)?；蛘?，高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114可根據(jù)需要耦接到后端高速緩存配置或內(nèi)聯(lián)配置中的處理器核心114。更進(jìn)一步地，高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114可實(shí)現(xiàn)為高速緩存的層級(jí)結(jié)構(gòu)。如果需要的話，(層級(jí)結(jié)構(gòu)內(nèi))位置更接近于處理器核心112的高速緩存可集成到處理器核心112中。在一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114表示二級(jí)(L2)高速緩存結(jié)構(gòu)，而共享高速緩存子系統(tǒng)118表示三級(jí)(L3)高速緩存結(jié)構(gòu)。高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114和共享高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)118均可包括耦接到對(duì)應(yīng)的高速緩存控制器的高速緩沖存儲(chǔ)器。通常，包處理邏輯116被配置來對(duì)在處理節(jié)點(diǎn)110耦合到的鏈路上接收到的控制包進(jìn)行響應(yīng)、響應(yīng)于處理器核心112和/或高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)114而產(chǎn)生控制包、響應(yīng)于存儲(chǔ)器控制器120為服務(wù)選擇的事務(wù)而產(chǎn)生探查命令和響應(yīng)包以及通過接口邏輯140將包路由至其它節(jié)點(diǎn)(其中對(duì)于所述包來說節(jié)點(diǎn)110為中間節(jié)點(diǎn))。接口邏輯140可包括用來接收包并將包同步到包處理邏輯116所使用的內(nèi)部時(shí)鐘的邏輯。如圖8所示，CPU 115共享同一穩(wěn)壓器110a?；蛘?，一個(gè)或多個(gè)CPU 115可耦接到單獨(dú)的穩(wěn)壓器。GPU 170耦接到CPU 115的單獨(dú)的穩(wěn)壓器110d。每個(gè)CPU 115內(nèi)的每個(gè)核心112和GPU 170內(nèi)的每個(gè)核心172可監(jiān)視并測(cè)量對(duì)應(yīng)的活動(dòng)級(jí)別。每個(gè)CPU 115和GPU170可將相應(yīng)的活動(dòng)級(jí)別聚合并向功耗管理單元130報(bào)告結(jié)果。該報(bào)告可在每個(gè)給定的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)發(fā)生。功耗管理單元130可確定使用前述方法在CPU 115和GPU 170之間轉(zhuǎn)移功耗。應(yīng)注意，以上描述的實(shí)施方案可包括軟件。在這樣的一個(gè)實(shí)施方案中，實(shí)現(xiàn)上述方法和/或機(jī)構(gòu)的程序指令可借助于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來轉(zhuǎn)移或存儲(chǔ)。被配置來存儲(chǔ)程序指令的各種類型的介質(zhì)可用且包括硬盤、軟盤、⑶_R0M、DVD、閃存、可編程ROM (PR0M)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)以及各種其它形式的易失性或非易失性存儲(chǔ)器。一般來說，計(jì)算機(jī)可訪問的存儲(chǔ)介質(zhì)可包括計(jì)算機(jī)在使用期間可訪問以向計(jì)算機(jī)提供指令和/或數(shù)據(jù)的任何存儲(chǔ)介質(zhì)。例如，計(jì)算機(jī)可訪問的存儲(chǔ)介質(zhì)可包括諸如磁或光學(xué)介質(zhì)的存儲(chǔ)介質(zhì)，如磁盤(固定或可移動(dòng))、磁帶、CD-ROM 或 DVD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-Rff 或藍(lán)光(Blu-Ray)。存儲(chǔ)介質(zhì)可進(jìn)一步包括易失性或非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)，如RAM (例如同步動(dòng)態(tài)RAM (SDRAM)、雙數(shù)據(jù)速率(DDR、DDR2、DDR3 等)SDRAM、低功耗 DDR (LPDDR2 等)SDRAM、存儲(chǔ)器總線 DRAM (RDRAM)、靜態(tài)RAM (SRAM)等)、ROM、閃存、可通過外圍設(shè)備接口(如通用串行總線(USB)接口)訪問的非易失性存儲(chǔ)器(例如閃存)等。存儲(chǔ)介質(zhì)可包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)以及可通過諸如網(wǎng)絡(luò)和/或無線鏈路的通信介質(zhì)訪問的存儲(chǔ)介質(zhì)。另外，程序指令可包括以高級(jí)別編程語言(如C或諸如Verilog、VHDL或數(shù)據(jù)庫格式(如⑶S II流格式(⑶SII))的設(shè)計(jì)語言(HDL))的硬件功能的行為級(jí)描述或寄存器傳送級(jí)(RTL)描述。在一些情況下，描述可由可綜合描述以產(chǎn)生包括來自綜合庫的門的列表的網(wǎng)表的綜合工具來讀取。網(wǎng)表包括也表示包括系統(tǒng)的硬件的功能的一組門。從而，可以將網(wǎng)表放置并路由以產(chǎn)生描述將應(yīng)用到掩膜的幾何形狀的數(shù)據(jù)集合。然后，可在各種半導(dǎo)體制造步驟中使用掩膜來產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于上述系統(tǒng)的半導(dǎo)體電路。或者，根據(jù)需要，計(jì)算機(jī)可訪問的存儲(chǔ)介質(zhì)上的指令可為網(wǎng)表(帶有或不帶有綜合庫)或數(shù)據(jù)集合。另外，可將指令用于仿真目的。仿真可通過來自Cadence 、EVE 和Mentor Graphics⑧等供應(yīng)商的基于硬件類型的仿真器來實(shí)現(xiàn)。盡管已相當(dāng)詳細(xì)地描述了上述實(shí)施方案，但一旦上述公開被完全理解，各種變化和修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見。旨在使以下權(quán)利要求書被解釋為包括所有的此類變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種微處理器，其包括 至少一個(gè)第一計(jì)算單元(CU)和第二 CU，每個(gè)CU均被指派了相應(yīng)的初始數(shù)量的功耗信用；以及 功耗管理器； 其中，響應(yīng)于檢測(cè)到所述第一 CU獲取的電流量超過給定的電流限制，所述功耗管理器被配置來減少當(dāng)前分配給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量。
2.如權(quán)利要求1所述的微處理器，其中所述當(dāng)前分配給所述第一CU的功耗信用的數(shù)量超過分配給所述第一 CU的初始功耗信用數(shù)量給定數(shù)量的功耗信用，所述給定數(shù)量的功耗信用已從所述第二 CU借調(diào)過來。
3.如權(quán)利要求1所述的微處理器，其中所述給定的電流限制為所述第一CU利用的穩(wěn)壓器的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)值。
4.如權(quán)利要求2所述的微處理器，其中所述功耗管理器被配置來將所述給定數(shù)量的功耗信用返回給所述第二 CU，以便減少當(dāng)前分配給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量。
5.如權(quán)利要求1所述的微處理器，其中所述第一⑶被配置來 在具有從所述第二 CU借調(diào)過來的功耗信用的情況下，以比不具有從所述第二 CU借調(diào)過來的功耗信用的情況下更高的功耗性能狀態(tài)(P狀態(tài))操作；以及 通過在至少兩個(gè)不同的工作電壓之間交替維持所述更高的P狀態(tài)，而不管變化的工作負(fù)載。
6.如權(quán)利要求1所述的微處理器，其中所述當(dāng)前分配給所述第一CU的功耗信用的數(shù)量超過分配給所述第一 CU的初始功耗信用的數(shù)量從所述第二 CU借調(diào)過來的一定數(shù)量的功耗信用，且其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述第一 CU獲取的電流的量超過所述限制，所述功耗管理器被配置來將少于從所述第二 CU借調(diào)過來的全部功耗信用的功耗信用量返回給所述第二 CU。
7.如權(quán)利要求4所述的微處理器，其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述第二CU的活動(dòng)級(jí)別低于給定的閾值，所述功耗管理器還被配置來 至少部分基于所述第一 CU的活動(dòng)級(jí)別來確定捐助給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量；以及 從所述第二 CU借調(diào)相應(yīng)數(shù)量的功耗信用來供所述第一 CU使用。
8.如權(quán)利要求7所述的微處理器，其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述第二CU的活動(dòng)級(jí)別已上升到高于給定的閾值，所述功耗管理器還被配置來 至少部分基于所述第二 CU的活動(dòng)級(jí)別來確定要返回給所述第二 CU的用于所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量；以及 促使所述第一 CU將先前借調(diào)的功耗信用返回給所述第二 CU。
9.一種用于管芯上的有效功耗轉(zhuǎn)移的方法，所述方法包括 測(cè)量第一計(jì)算單元(CU)和第二 CU中的至少一個(gè)的活動(dòng)級(jí)別，每個(gè)CU均被指派了相應(yīng)的初始數(shù)量的功耗信用； 響應(yīng)于檢測(cè)到給定的所述第一 CU獲取的電流的量超過給定的電流限制，減少當(dāng)前分配給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述當(dāng)前分配給所述第一CU的功耗信用的數(shù)量超過分配給所述第一 CU的初始功耗信用數(shù)量給定數(shù)量的功耗信用，所述給定數(shù)量的功耗信用已從所述第二⑶借調(diào)過來。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述給定的電流限制為所述第一CU利用的穩(wěn)壓器的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)值。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述功耗管理器被配置來將所述給定數(shù)量的功耗信用返回給所述第二 CU，以便減少當(dāng)前分配給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其還包括 以比所述第一 CU僅使用相應(yīng)的初始數(shù)量的功耗信用時(shí)所利用的P狀態(tài)更高的P狀態(tài)來操作所述第一⑶；以及 通過在至少兩個(gè)不同的工作電壓之間交替來維持所述更高的P狀態(tài)，而不管變化的工作負(fù)載。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述當(dāng)前分配給所述第一CU的功耗信用的數(shù)量超過分配給所述第一 CU的初始功耗信用數(shù)量從所述第二 CU借調(diào)過來的一定數(shù)量的功耗信用，且其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述第一 CU獲取的電流的量超過所述限制，所述方法包括將比從所述第二 CU借調(diào)過來的全部功耗信用少的功耗信用量返回給所述第二 CU。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述第一CU的活動(dòng)級(jí)別低于給定的閾值，所述方法還包括 至少部分基于所述第一 CU的活動(dòng)級(jí)別來確定捐助給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量；以及 從所述第二 CU借調(diào)相應(yīng)數(shù)量的功耗信用來供所述第一 CU使用。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中響應(yīng)于檢測(cè)到所述第二CU的活動(dòng)級(jí)別已上升到高于所述給定的閾值，所述方法還包括 至少部分基于所述第二 CU的活動(dòng)級(jí)別來確定返回給所述第二 CU的用于所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量；以及 促使所述第一 CU將先前借調(diào)的功耗信用返回給所述第二 CU。
17.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)程序指令，所述指令可操作來有效地在管芯上轉(zhuǎn)移功耗，其中所述程序指令可執(zhí)行來 測(cè)量第一計(jì)算單元(⑶)和第二⑶中的至少一個(gè)的活動(dòng)級(jí)別，所述第一⑶和所述第二CU各自被指派相應(yīng)的初始數(shù)量的功耗信用； 響應(yīng)于檢測(cè)到給定的所述第一 CU獲取的電流的量超過給定的電流限制，減少當(dāng)前分配給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量。
18.如權(quán)利要求17所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述當(dāng)前分配給所述第一CU的功耗信用的數(shù)量超過分配給所述第一 CU的初始功耗信用的數(shù)量給定數(shù)量的功耗信用，所述給定數(shù)量的功耗信用已從所述第二 CU借調(diào)過來。
19.如權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述給定的電流限制為所述第一CU利用的穩(wěn)壓器的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)值。
20.如權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述程序指令還可執(zhí)行來將所述給定數(shù)量的功耗信用返回給所述第二 CU，以便減少當(dāng)前分配給所述第一 CU的功耗信用的數(shù)量。
全文摘要
一種用于管芯上的有效功耗轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)和方法。半導(dǎo)體芯片包括位于管芯上的兩個(gè)或更多個(gè)計(jì)算單元(CU)，其利用至少兩個(gè)不同的穩(wěn)壓器和功耗管理器。所述功耗管理器在檢測(cè)到給定CU的活動(dòng)級(jí)別低于給定閾值時(shí)在所述管芯上重新分配功耗信用。響應(yīng)于接收到對(duì)應(yīng)數(shù)量的捐助的功耗信用，一個(gè)或多個(gè)選定CU中的每一個(gè)維持具有高性能P狀態(tài)的高活動(dòng)級(jí)別。當(dāng)對(duì)應(yīng)的工作負(fù)載增加時(shí)，通過在至少兩個(gè)不同的工作電壓之間交替，每個(gè)CU維持對(duì)應(yīng)于所述高性能P狀態(tài)的操作和平均功耗。當(dāng)所述工作電壓在交替期間下降時(shí)，特定CU所獲取的電流可超過給定的電流限制。所述功耗管理器檢測(cè)該電流限制被超過并相應(yīng)地在所述管芯上重新分配所述功耗信用。
文檔編號(hào)G06F1/26GK103069359SQ201180040320
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者塞繆爾·D·納夫齊格, 塞巴斯蒂安·J·努斯鮑姆 申請(qǐng)人:超威半導(dǎo)體公司