CN102099762B

CN102099762B - 用于功率管理的***和方法

Info

Publication number: CN102099762B
Application number: CN200980128467.1A
Authority: CN
Inventors: 安东·罗森; 丹·库兹明; 迈克尔·普里尔
Original assignee: Freescale Semiconductor Inc
Current assignee: NXP USA Inc
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-04-20
Also published as: WO2010011378A1; US8112645B2; CN102099762A; US20100019837A1

Abstract

一种***，包括：存储器单元，其适用于存储表示可能的低功率状态持续时间以及与可能的状态持续时间相关联的概率的状态持续时间统计；以及功率控制器，其适用于：接收使电路进入下一状态的请求，以及如果在接收该请求后的延迟时段期间，功率控制器未接收到使所述电路退出下一状态的请求，则协助使所述电路进入下一状态；其中，响应于(i)下一状态持续时间统计；(ii)从进入下一状态获得的功率节省；以及(iii)与进入下一状态以及退出下一状态相关联的功率代价，来确定延迟时段。

Description

用于功率管理的***和方法

技术领域

本公开内容一般涉及用于功率管理的***和方法。

背景技术

期望集成电路提供性能(吞吐量，速度)与功耗之间的折衷。

各种功率减小技术包括差分电压与频率调节(DVFS)以及功率门限。DVFS改变提供给电路的时钟信号的电压电源电平和频率，而功率门限涉及关闭整个电路或那个电路的被选部分。

将电路的状态从一种状态改变成另一种与各种功率代价相关联。一些代价能够与使电路的一个或多个去耦电容器充放电相关联。

发明内容

本发明提供一种如在附加权利要求书中所述的方法和设备，在从属权利要求中阐述本发明的具体实施例。从参考下文所述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的，并参考其下文所述的实施例对本发明的这些或其他方面进行说明。

附图说明

参考附图，仅通过示例，描述本发明的另外的细节、方面和实施例。

图1示意性地表示***的实施例的示例；

图2示意性地表示低功率状态持续时间统计、第一积分和第二积分的示例；

图3示意性地表示方法的实施例的示例的流程图；

图4示意性地表示方法的实施例的示例的流程图；和

图5示意性地表示方法的实施例的示例的流程图。

具体实施方式

在下述说明中，将参考本发明的实施例的具体示例，描述本发明。然而，显然在不背离如在附加权利要求书中阐述的本发明的更宽精神和范围的情况下，可以做出各种改进和改变。

因为实现本发明的装置大部分来说，由本领域的技术人员公知的电子部件和电路组成，为理解和评价本发明的根本构思和为了不模糊和转移本发明的教导，将不会以如上所述的认为所需的更大程度来描述电路细节。

已经示出，电路的状态从一个状态改变成另一个会考虑能够提供关于是否值得改变该状态的指示的状态持续时间统计。这些状态彼此不同之处在于与它们相关联的功耗。

已经示出，仅当低功率的预期持续时间认为其正当时，才认为使电路进入低功率状态是正当的。

提供一个***。其包括：(i)适用于存储至少一个状态的状态持续时间统计的存储器单元；以及(ii)功率控制器，适用于：(a)接收使电路将其状态从当前状态改变到下一状态的请求，其中，当前状态与相比下一状态不同的功耗相关联；以及(b)如果在下一状态延迟时段期间(在接收请求后)，功率控制器未接收使电路退出下一状态的请求，则协助使电路进入下一状态。响应于：(a)下一状态的状态持续时间统计；(b)从进入下一状态获得的功率节省；以及(c)与进入下一状态和退出下一状态相关联的功率代价，来确定下一状态延迟时段。

该***能够包括适用于计算下一状态持续时间统计的统计模块。还能够应用用于估计下一状态的持续时间的一个或多个统计或概率方法。

该***能够包括适用于确定下一状态延迟时段的延迟时段模块。

延迟时段模块适用于通过：(a)对与可能的下一状态持续时间相关联的概率进行积分以提供第一积分；(b)将积分中的每一点与从进入下一状态获得的功率节省相乘以提供第二积分；(c)找出第二积分与表示与进入下一状态相关联的功率代价的线的交点；以及(d)响应于交点，确定下一状态延迟时段，来确定下一状态延迟时段。

功率控制器能够响应于下一状态持续时间统计来协助使电路退出下一状态。

下一状态能够是低功率状态(诸如，但不限于空闲状态)或中间功率状态。为简化说明，图1、图2、图3和图4以及它们的描述假定下一状态是低功率状态。

参考图1的示例，***10包括存储器电路11、功率控制器13、电路15、统计模块17、延迟时段模块19和请求发生器21。

功率控制器13、存储器电路11、统计模块17、延迟时段模块19和请求发生器21彼此连接。功率控制器13连接到电路15。

上述单元中的每一个(除了电路15之外)能够包括硬件和另外或可替选的软件元件。电路15包括至少一个硬件元件。电路15能够以可以按它们相关的功耗等级彼此不同的不同模式来操作。电路15能够是控制器、核心、通用处理器、数字信号处理器、芯片上***等。电路15能够被包括在与诸如功率控制器13、存储器电路11、统计模块17、延迟时段模块19和请求发生器21之类的其他组件相同的集成电路中，但不一定是如此。

功率控制器13能够协助通过改变提供给电路15的电源电压、通过改变提供给电路15的时钟信号的频率、通过关闭电路15或其一部分或通过仅控制这些动作，使电路15进入特定功率状态。功率控制器13能够包括时钟源、电压供给源，但也能够仅连接到这样的单元。

存储器单元11适用于存储指示可能的低功率状态持续时间以及与可能的低功率状态持续时间相关联的概率的低功率状态持续时间统计。

功率控制器13适用于：(i)从请求发生器21接收使电路15进入低功率状态的请求；以及(ii)如果在接收该请求后的延迟时段期间，功率控制器13未接收到使电路退出低功率状态的请求，则协助使电路15进入低功率状态。如果在延迟时段期间，接收到退出低功率模式的请求，那么功率控制器13不使电路15进入低功率状态。

延迟时段能够由***10接收、由***10更新或由***10确定或其组合。

响应于：(i)低功率状态持续时间统计；(ii)从进入低功率状态获得的功率节省；以及(iii)与进入低功率状态和退出低功率状态相关联的功率代价，来确定延迟时段。

统计模块17适用于计算低功率状态持续时间统计。在图2的示例中，曲线30表示低功率状态持续时间统计。两个持续时间(42和45)是高概率的。这些高概率持续时间的每一个被包括在相应的概率持续时间范围内-高概率持续时间42被包括在持续时间41和43之间限定的第一持续时间范围内，而高概率持续时间45被包括在持续时间44和46之间限定的第二持续时间范围内。

注意到，低功率状态统计能够将一种应用与另一种应用以及一个电路与另一个电路区分开。统计模块17能够接收将协助选择最适当的低功率状态持续时间统计的选择信息。该选择信息由已知将由电路15或由能够请求电路15进入低功率状态的另一单元所执行的预期应用的***10的处理器或其他单元来提供。

再参考图1的示例，统计模块17能够基于低功率状态的实际持续时间，来更新统计。

延迟时段模块19适用于确定延迟时段。

能够通过以下方式来确定延迟时段：(i)对与可能的低功率状态持续时间相关联的概率进行积分以提供第一积分；(ii)将积分中的每一点与从进入低功率状态获得的功率节省相乘以提供第二积分(iii)找出第二积分与表示与进入低功率状态相关联的功率代价的线的交点；以及响应于交点，确定延迟时段。

图2的示例示出：(i)表示作为曲线30的积分的第一积分的曲线32；(ii)表示第一积分与功率节省的乘积的曲线34；(iii)表示功率代价的线36，以及(iv)在线36与曲线34之间的交点38。

延迟时段的持续时间能够等于交点38的时间值(T)。

低功率状态能够是睡眠状态以及功率控制器13能够协助使电路15进入睡眠模式，同时保留电路15的状态信息。

低功率状态统计能够用于退出低功率状态。通过估计低功率状态何时结束，即使在接收退出低功率状态的请求之前，也能够对电路15进行加电，由此节省与这种退出相关联的时间。参考图2的示例，功率控制器13能够在自接收使电路15进入低功率状态的请求经过与持续时间45或46相对应的持续时间之后，确定唤醒电路15。

由此，功率控制器13能够适用于响应于低功率状态持续时间统计，来协助使电路退出低功率状态。

图3示意性地示出方法100的实施例的示例的流程图。

方法100通过存储表示可能的低功率状态持续时间以及与该可能的低功率状态持续时间相关联的概率的低功率状态持续时间统计的步骤110来开始。步骤110之后能够是接收此类信息或者生成(或更新)此类信息。

步骤110之后跟随着步骤120，在步骤120中，接收使电路进入低功率状态的请求。

步骤120之后跟随着步骤130，在步骤130中，在接收请求之后的延迟时段期间，监视是否接收到使电路退出低功率模式的另一请求。如果回答是肯定的(接收到该另一请求)，那么在步骤130之后跟随着步骤135，在步骤135中，等待接收使电路进入低功率状态的新请求。

如果回答是否定的(没有接收到这种另一请求)，那么在步骤130之后跟随着步骤140，在步骤140中，如果在接收该请求之后的延迟时段期间，未接收到使电路退出低功率状态的请求，协助使电路进入低功率状态。响应于：低功率状态持续时间统计、从进入低功率状态获得的功率节省；以及与进入低功率状态和退出低功率状态相关联的功率代价，来确定延迟时段。

步骤140能够包括协助使电路进入睡眠模式同时保留电路的状态信息。

在步骤140之后跟随着步骤150，在步骤150中，确定协助使电路退出低功率状态。通过接收使电路退出低功率状态的请求，能够触发步骤150。

步骤150能够包括步骤150(1)，响应于低功率状态持续时间统计，来确定协助。由此，步骤150(1)能够包括基于低功率状态持续时间统计，来估计低功率状态将要结束以及确定协助。

在步骤150之后跟随着步骤160，在步骤160中，协助使电路退出低功率状态。步骤160能够跟随着步骤135。

图4示意性地示出方法102的实施例的示例的流程图。

图4的方法102不同于图3的方法100之处在于包括步骤105和107。

步骤105包括计算低功率状态持续时间统计。

步骤107包括确定延迟时段。

步骤107能够包括下述步骤：步骤107(1)，即对与可能的低功率状态持续时间相关联的概率进行积分以提供第一积分；步骤107(2)，即将该积分中的每一点与从进入低功率状态获得的功率节省相乘以提供第二积分；步骤107(3)，即找出第二积分与表示与进入低功率状态相关联的功率代价的线的交点；以及步骤107(4)，即响应于交点，来确定延迟时段。

上述描述涉及低功率状态。注意，通过将电路15放在一个或多个中间功率状态，也能够降低***10的功耗。与这些中间功率状态的每一个相关联的功耗高于与低功率状态相关联的功耗，但低于最大功率状态的功耗。

当这种中间状态存在时，功率控制器13能够基于中间状态持续时间统计、从进入中间功率状态获得的功率节省以及与进入中间功率状态和退出中间功率状态相关联的功率代价，来确定是否改变电路13的状态。

统计模块17能够计算中间状态持续时间统计，以及延迟时段模块19能够计算第二延迟时段(或与中间功率状态相关联的任何其他时段)。

为了确定电路13的状态是否从一种状态改变到中间功率，状态控制器15能够执行下述操作：接收使电路进入中间电平功率状态的请求，以及如果在接收该请求之后的第二延迟时段期间，功率控制器未接收到使电路退出中间功率状态的请求，协助使电路进入中间功率状态；其中，响应于：中间功率状态持续时间统计、从进入中间功率状态获得的功率节省；以及与进入中间功率状态和退出中间功率状态相关联的功率代价，来确定第二延迟时段。

图5示意性地示出方法200的实施例的示例的流程图。

方法200从步骤210开始，在步骤210中，接收使电路将其状态从当前状态改变成下一状态的请求。当前状态与相比下一状态不同的功耗相关联。下一状态能够与低于下一状态的功耗相关联。下一状态能够是低功率状态或中间功率状态。

在步骤210之后跟随着步骤220，在步骤220中，如果在接收该请求的下一状态延迟时段期间，未接收到使电路退出低功率状态的请求，则协助使电路进入下一状态。响应于：(i)下一状态持续时间统计，(ii)从进入下一状态获得的功率节省；以及(iii)与进入下一状态和退出下一状态相关联的功率代价，来确定下一状态延迟时段。

注意，每一时段能够与其自己的延迟时段相关联。例如，仅在低功率状态延迟时段流逝之后，才能进入低功率状态。

一个或多个状态能够与状态持续时间统计相关联。例如，低功率状态能够与低功率状态持续时间统计相关联，以及中间功率状态能够与中间功率状态持续时间统计相关联。如果电路处于特定状态以及方法不得不确定是否将其状态改变成低功率状态，那么将考虑低功率状态持续时间统计。

图5的示例将方法200示出为包括步骤205和207。这些步骤在步骤210之前。

步骤205包括计算低功率状态持续时间统计。

步骤207包括确定下一状态延迟时段。

步骤207能够包括：对与可能的下一状态持续时间相关联的概率进行积分以提供第一积分；将该积分中的每一点与从进入下一状态获得的功率节省相乘以提供第二积分；找出第二积分与表示与进入下一状态相关联的功率代价的线的交点；以及响应于交点，来确定延迟时段。

方法200还能够包括步骤250，在步骤250中，确定协助使电路退出低功率状态。步骤250能够包括接收电路应当改变其状态的指示。步骤250能够包括响应于下一状态持续时间统计来确定协助的步骤250(1)。

在步骤250之后跟随着步骤260，在步骤260中，协助使电路退出低功率状态。

此外，本领域的技术人员将意识到上述操作的功能之间的边界仅是示例性的。多个操作的功能可以组合成单一操作，和/或单一操作的功能可以分布在另外的操作中。此外，可替选的实施例可以包括特定操作的多个实例，以及可以在不同的其他实施例中，改变操作的顺序。

因此，应理解的是，在此所述的构造仅是示例性的，并且事实上，能够实现许多其他的构造，其实现相同的功能。在抽象但仍然明确的意义中，实现相同功能的组件的任何布置被有效地“关联”，使得实现期望的功能。因此，在此组合以实现特定功能的任何两个组件能够视为彼此“关联”，使得实现期望的功能，而与构造或中间组件无关。同样地，如此关联的任何两个组件也能够看作彼此“操作地连接”，或“操作地耦合”以实现期望的功能。

此外，本发明不限于以不可编程的硬件实现的物理设备或单元，而是也能够应用在通过根据适当的编程代码操作而能够执行期望设备功能的可编程设备或单元中。此外，设备可以物理地分布在多个装置中，同时功能上操作为单个设备。

然而，其他改进、变形和替选方案也是可以的。因此，说明书和附图应当看作示例而不是限制意义。

术语“包括”不排除存在权利要求中列出的那些之外的其他的元件或步骤。

此外，如在此所使用的，术语“一”或“一个”限定为一个或大于一个。此外，即使当相同的权利要求包括引导语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一”的不定冠词时，在权利要求中使用的诸如“至少一个”或“一个或多个”的引导语也不应当解释为意指通过不定冠词“一”引入另一权利要求要素将包含这种引入的权利要求要素的任何特定权利要求限制到仅包含一个这种要素的发明。对使用定冠词也是同样成立的。除非另有说明，否则诸如“第一”和“第二”的术语用来任意地区分这些术语描述的元件。因此，这些术语不一定意图表示这些要素的时间或其他优先化。在相互不同的权利要求中列举某些手段的事实不表示不能有利地使用这些手段的组合。

Claims

1.一种用于功率管理的***，包括：

存储器单元，所述存储器单元适用于存储至少一个状态的状态持续时间统计；以及

功率控制器，所述功率控制器适用于：

接收使电路将其状态从当前状态改变成下一状态的请求；其中，所述当前状态与相比所述下一状态不同的功耗相关联；以及

如果在接收所述请求之后的下一状态延迟时段期间，所述功率控制器未接收到使所述电路退出所述下一状态的请求，则协助使所述电路进入所述下一状态；

其中，响应于下述内容，来确定所述下一状态延迟时段：

所述下一状态的状态持续时间统计；

从进入所述下一状态获得的功率节省；以及

与进入所述下一状态以及退出所述下一状态相关联的功率代价。

2.如权利要求1所述的***，包括：

统计模块，所述统计模块适用于计算所述下一状态持续时间统计。

3.如权利要求1所述的***，包括：

延迟时段模块，所述延迟时段模块适用于确定所述下一状态延迟时段。

4.如权利要求3所述的***，其中，所述延迟时段模块适用于通过下述操作，确定所述下一状态延迟时段：

对与可能的下一状态持续时间相关联的概率进行积分以提供第一积分；

将所述积分中的每一点与从进入所述下一状态获得的功率节省相乘以提供第二积分；

找出所述第二积分与表示与进入所述下一状态相关联的功率代价的线的交点；以及

响应于所述交点，来确定所述下一状态延迟时段。

5.如权利要求1所述的***，其中，所述功率控制器适用于响应于所述下一状态持续时间统计，来协助使所述电路退出所述下一状态。

6.如权利要求1所述的***，其中，所述下一状态是低功率状态。

7.如权利要求1所述的***，其中，所述下一状态是中间功率状态。

8.一种用于功率管理的方法，所述方法包括：

接收使电路将其状态从当前状态改变成下一状态的请求；其中，所述当前状态与相比所述下一状态不同的功耗相关联；

如果在接收所述请求之后的下一状态延迟时段期间，未接收到使所述电路退出所述下一状态的请求，则协助使所述电路进入所述下一状态；

其中，响应于下述内容，来确定所述下一状态延迟时段：

下一状态持续时间统计；

从进入所述下一状态获得的功率节省；以及

9.如权利要求8所述的方法，包括：

计算所述下一状态持续时间统计。

10.如权利要求8所述的方法，包括：

确定所述延迟时段。

11.如权利要求8所述的方法，包括：通过下述操作，来确定所述延迟时段：

响应于所述交点，来确定所述延迟时段。

12.如权利要求8所述的方法，包括：

响应于所述下一状态持续时间统计，来协助使所述电路退出所述下一状态。

13.如权利要求8所述的方法，其中，所述下一状态是低功率状态。

14.如权利要求8所述的方法，其中，所述下一状态是中间功率状态。