CN109313473B - 处理设备的基于电压的热控制 - Google Patents

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Abstract

本文中呈现了用于计算***和处理设备的热减少和电压调整技术。在第一示例中，一种操作用于处理设备的电压控制***的方法包括：以所选择的性能水平操作计算组件中的处理设备，该处理设备被供应有第一电压电平处的至少一个输入电压。该方法包括监视与计算组件相关联的热信息，并且当该热信息指示与计算组件相关联的温度超过阈值温度时，将被供应给处理设备的该至少一个输入电压电平调整到低于第一电压电平的第二电压电平，并且继续以所选择的性能水平操作处理设备。

Description

处理设备的基于电压的热控制
背景
集成电路(诸如计算***和相关联的处理器设备中所采用的那些集成电路)通常消耗与电源电压、工作频率、性能水平相关的电功率或根据各种泄漏和寄生元件的特性消耗电功率。计算设备(诸如计算机、笔记本电脑、台式电脑、服务器、智能电话、游戏机等等)中的功率消耗可具有被分配给主处理器、图形处理器或片上***(SoC)元件的大量功率预算。这些处理器可包括将集成电路器件的特定部分之间的功率消耗隔离(诸如到各自具有对应电源电压要求的特定处理或图形核)的一个以上的域。
概览
本文中呈现了用于计算***和各种设备的热减少和电压调整技术。在第一示例中，一种操作用于处理设备的电压控制***的方法包括：以所选择的性能水平操作计算组件中的处理设备，该处理设备被供应有第一电压电平处的至少一个输入电压。该方法包括监视与计算组件相关联的热信息，并且当该热信息指示与计算组件相关联的温度超过阈值温度时，将被供应给处理设备的该至少一个输入电压电平调整到低于第一电压电平的第二电压电平，并且继续以所选择的性能水平操作处理设备。
提供本概览以便以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的概念的选集。可以理解，本概览并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
附图简述
参考以下附图可更好地理解本公开的许多方面。尽管结合这些附图描述了若干实现，但是本公开不局限于本文中所公开的这些实现。相反，意图是要覆盖所有的替代方案、修改和等价物。
图1解说了一种实施方式中的电压调整环境。
图2解说了一种实施方式中的操作电压调整环境的方法。
图3包括解说一种实施方式中的电压和功率降低的曲线图。
图4解说了一种实施方式中的电压调整环境。
图5解说了一种实施方式中的电压调整环境的操作。
图6解说了一种实施方式中的热电压调整的操作。
图7解说了适用于实现本文中所公开的任何架构、平台、过程、方法和操作场景的示例计算***。
图8解说了一种实施方式中的操作安全电压过程的方法。
详细描述
计算设备(诸如计算机、笔记本电脑、台式电脑、服务器、智能电话、游戏机等等)中的功率消耗可具有被分配给主处理器或片上***(SoC)元件的大量功率预算。随着处理诉求在计算设备中的增加，相关联的功率消耗已成比例地升高，从而导致设备封装、电池寿命、散热、风扇噪声和相关联的计算设备的速度限制方面的各种困难。当制造集成电路器件(诸如处理器或处理设备)时，大量的电压裕度被包括在内以计及各部件间变化、***集成裕度和寿命终止(EoL)裕度以及其他裕度。这些裕度允许均匀性且易于制造测试，但具有更高的电压和功耗。在集成电路和相关联的装备中以较高的电压和功耗工作可导致增加的组件应力和较低的组件长期可靠性。处理设备也可以使用微制造工艺来被制造，该微制造工艺缩小特征几何形状并产生设备电容中的相关联的减小和工作电压要求中的减小，这可导致功率消耗的降低。然而，设备泄漏对于这些较小的几何形状而言可能变为更严重的问题。
这些处理设备还可包括将特定部分之间的功率消耗隔离(诸如到各自具有对应电源电压要求的特定处理核或图形核)的一个以上的功率域。诸如通过降低/减慢工作频率或使选择性功率域掉电等对处理设备进行扼流可被采用以降低功率消耗并降低计算设备的相关联的温度。扼流或选择性掉电的一些示例包括通过禁用时钟或特定逻辑功能来仅限制AC功率，同时保持DC功率消耗不受影响。DC功率消耗可以通过使处理设备的各部分或整个处理设备掉电来被降低。然而，处理设备的能力和性能通常在这些扼流操作期间被削减。其他功率节省技术涉及提供具有改进的操作效率的***级电压调节器和电源。
本文中所描述的各种示例和实现有利地提供处理设备和相关联的计算***中的较低功率消耗，而不改变处理设备和相关联的计算***的性能水平。讨论了用于计算***和处理设备的电压降低技术，以确定低于制造商指定的电压的经降低的工作电压。这些经降低的工作电压可导致功耗中的相关联的降低。而且，各技术和实现解说了一旦被确定就采用这些经降低的工作电压(诸如在具有安全特征的***中)以限制工作电压的改变或在热管理方面进行辅助的各种方式。
本文中的电压调整技术在计算组件的各种***组件的上下文中运行处理设备，诸如片上***(SoC)设备。这些***组件可包括在处理设备的功能测试期间运行的一个或多个外壳、热管理元件(诸如冷却风扇、散热器或热管)、存储器元件(诸如随机存取存储器或高速缓冲存储器)、数据存储元件(诸如大容量存储设备)以及功率电子元件(诸如电压调节或电转换电路***)等等。而且，本文中的电压调整技术在操作上运行处理设备的内部组件或各部分，诸如处理核心元件、图形核心元件、北桥(north bridge)元件、输入/输出元件或处理设备的其他集成特征。
在处理设备的制造期间，制造测试可以针对制造商指定的工作电压来调整各种电压设置，以用于处理设备的各种相关联的电压域或电压轨。当被放置到计算装置(诸如计算机、服务器、游戏***或其他计算设备)中时，电压调节元件使用这些制造商指定的工作电压来向处理设备提供合适的输入电压。电压表(voltage table)可被采用，该电压表将处理设备的各部分与制造商指定的工作电压以及这些部分的特定时钟频率相关联。因此，硬编码的频率/电压(F/V)表在许多处理设备中被采用，其可经由熔丝元件来被设置以指示支持用于不同电压域和工作频率的电路***优选的电压。在一些示例中，这些熔丝元件包括电压标识符(VID)，其指示制造商指定的工作电压的标准化表示。
内建***测试(BIST)电路***可被采用以测试处理设备的各部分，但是该BIST电路***通常仅激活处理设备的一小部分并且仅经由专用和预定的测试路径。尽管BIST电路***可针对处理设备测试制造的正确性/验证，但是BIST电路***经常无法捕捉仍然满足BIST阈值的设备之间的制造变化。设备之间的制造变化包括金属宽度、金属厚度、金属层之间的绝缘材料厚度、接触和通孔电阻的变化、或跨多晶体管类型的晶体管电气特性的变化，并且所有变化都对功能操作中的功率消耗的实际结果具有影响。这些结构不仅因处理设备而异，而且它们基于计及所有这些结构中甚至微妙的属性差异的正常的工艺变化和光刻差异而在处理设备内变化。作为结果，经降低的工作电压可以变化，并且实际上在每个处理设备上可以是唯一的。BIST通常还在特定测试条件下产生通过/失败结果。该测试条件通常与用于性能(和功率)的实际***操作显著不同，使得它无法准确地表示设备的***功率和性能能力。由于BIST结果和功能结果之间存在大量可变性，因此可以发现BIST所采用的电压足以进行操作，但可能采用大量的电压裕度。与BIST测试相反，本文中所描述的功能测试采用功能模式，该功能模式不仅激活整个处理设备而且还激活可以与处理设备共享功率域或其他元件的上下文环境***的其他组件。
在本文中的示例中，功能测试被采用以确定处理设备的经降低的工作电压(Vmin)，所述处理设备诸如片上***(SoC)设备、图形处理单元(GPU)或中央处理单元(CPU)。这些功能测试运行***级程序，该***级程序不仅测试处理设备，而且测试其中处理设备被安装的整个计算***。有针对性的应用可被采用，该应用运行计算***和处理设备以确保处理设备内的特定处理单元被适当地激活。这可包括确保处理设备的所有部分被完全激活、单元的子集被完全激活，或者与目标功率消耗操作相结合的背景操作的特定集活跃。
在特定示例中，SoC被用于计算***中。SoC可包括具有一个或多个处理核的中央处理单元(CPU)、具有一个或多个图形核的图形处理单元(GPU)、处置各个核之间的通信的北桥、集成存储器和SoC外(off-SoC)存储器。输入/输出部分也被包括在SoC中，以允许与通用串行总线(USB)端口、***组件互连快速(PCIe)链路、大容量存储接口、诸如以太网或无线网络等网络接口、用户接口设备、游戏控制器和通信地耦合到SoC的其他设备进行通信。在SoC中可以采用多个功率域，诸如用于处理核的第一功率域、用于北桥的第二功率域，以及用于图形核的第三功率域，等等。这些核中的每一个都可以在功能上被并行地测试，以确保跨包括时钟和电压边界两者的核边界的话务传播和逻辑激活。
CPU部分的功能测试可包括在所有处理核上被同时发起的操作(或者足够数量的这些操作以表示用户应用可能经历的“最差”可能的情形)以产生针对复制现实世界操作的处理核的DC功率诉求和AC功率诉求。分布式检查可被提供(诸如内建于处理设备中的监视程序(watchdog)定时器或错误检查和报告元件)，并且在发生故障、崩溃或***挂起的情况下被监视或报告警报。类似的办法可被用于GPU，其中功能测试确保GPU和相关联的图形核专注于高水平的图形渲染活动，以产生最坏情形的功率消耗(DC和AC)、温度升高、片上噪声，以及足够数量的实际数据路径(其产生准确的操作Vmin)。北桥测试可以类似地进行，并且还包括设备外存储器设备和由那些存储器设备服务的片上部分之间的存储器活动。
使用此处的电压调整过程的功率降低可以采用具有可选择的电压供应值(诸如以12.5mV、6.25mV、3.125mV等的增量)的电压调节模块(VRM)或相关联的功率控制器电路***，其中处理设备与VRM或相关联的功率控制器电路***进行通信，以在相关联的功率/功能测试或其中处理设备可能正在操作的状态期间指示期望的电压供应值。
一旦经降低的电压值已被确定，处理设备就可以从相关联的VRM接收被设置为期望的经降低的值的输入电压。这允许处理设备的输入电压被设置在制造商指定的水平以下，从而导致若干技术效果。例如，相关联的功率节省可能是显著的(诸如在某些示例中为20-50瓦或在其他情形中为30％)，并且成本节省可以在减少容量的***功率源、处理设备的VRM规格的降低、更便宜或更小的散热器和冷却风扇的设计和制造中被实现。较小的***外壳或封装可被采用。附加地，功率节省可导致降低电源诉求或电池消耗的***特性。
现在转到所包括的附图中所示的各种示例，给出了图1，其解说了一种实施方式中的电压调整环境。具体地，图1包括电压调整环境100。环境100包括通过一个或多个通信链路(诸如通信链路152)耦合的部署平台101和用户***。可以实现针对用户***110讨论的特征的其他示例***和元件被至少包括在下面的图4和图7中。
用户***110包括图1中详述的若干组件。这些组件包括***处理器120和功率***130。***处理器120可包括一个或多个集成元件，诸如处理器核121、高速缓冲存储器122、通信接口123、图形核124和北桥125，以及为清楚起见未示出的其他集成元件。此外，用户***110可包括组装元件，即外壳元件111、热管理元件112、存储元件113、存储元件114、通信接口115和图形元件116，以及为清楚起见未示出的其他元件。当***处理器120被安装在用户***110中时，这些组装元件为***处理器120的操作提供***资源和上下文。
在操作中，功率***130通过链路151向***处理器120提供一个或多个输入电压。***处理器120可通过链路150请求一个或多个输入电压或改变一个或多个输入电压的电平。一旦提供有输入电压，***处理器120就可接着引导进入操作***(OS)，以提供用户***110的各种操作，包括用户应用、通信服务、存储服务、游戏服务或计算***的其他特征。为了确立一个或多个输入电压电平，部署平台101可以通过链路152将软件140或相关指令转移到用户***110，链路152执行电压调整过程以确定用户***110或***处理器120的经降低的操作电压。
包括了图2以解说电压调整过程的操作。具体地，图2是解说在一种实施方式中操作环境100的元件的方法的流程图。图2中所讨论的电压调整方法允许***处理器120或相关联的用户***110与部署***101一致地确定***处理器120的合适的经降低的输入电压，从而导致用户***110的功率节省。
处理器设备(诸如***处理器120)被初始地并入(211)到所制造的***(即用户***110)中。在图1中，***处理器120被示为安装在用户***110中，诸如安装在用户***110的主板或其他电路板上。如以上所提到的，用户***110还包括许多上下文组装元件。在许多示例中，用户***110是***处理器120在测试和装运至用户之前在***组装过程期间被安装进的***。因此，被包括在用户***110中的硬件和软件元件可以是***处理器120一旦被安装在用户站点时与之操作的实际元件。
用户***110初始地采用(212)默认电压来向***处理器120提供功率。例如，功率***130可根据制造商指定的工作电压通过链路151提供输入电压，制造商指定的工作电压可以由通过链路150从***处理器120接收的VID信息指示。在其他示例中，诸如当迭代地向***处理器120提供逐渐上升的电压时，默认电压可包括从其开始随时间升高电压电平的起始点。在采用递增升高的电压的示例中，启动电压可被选择为足够低并且小于制造商所供应的那些电压。其他默认电压电平可被采用。一旦输入电压被提供，***处理器120就可初始化并引导进入操作***或其他功能状态。
部署平台101可通过链路152上转移一个或多个功能测试，以供在引导进入操作***之后由***处理器120执行。部署平台101可以通过链路152将软件、固件或指令转移到用户***110，以在电压调整过程期间发起用户***110的一个或多个功能测试。这些功能测试可包括运行***处理器120的各种集成元件以及用户***110的各种上下文组装元件的性能测试。在引导之前可以存在部分电压调整过程或功能测试以调整***处理器120的输入电压，诸如通过在初始化第二部分之前首先初始化***处理器120的第一部分。在下面的图7-8中可找到对这些部分的进一步讨论。
一旦***处理器120可以开始执行功能测试，***处理器120就在***处理器120的每个功率域上(213)运行一个或多个性能测试。这些功率域可包括不同的输入电压和不同的输入电压电平。功能测试可同时运行两个或更多个功率域，这可以进一步包括不同的相关联的时钟信号以在预定频率处运行相关联的逻辑。如以上所提到的，功能测试可包括在一个以上的处理核上被同时启动的操作，以产生针对处理核、图形核和复制现实世界操作的接口核的DC功率诉求和AC功率诉求。而且，功能测试包括与***处理器120的元件一致地运行用户***110的元件的过程，用户***110的元件诸如存储设备、存储器、通信接口、热管理元件或其他元件。
***处理器120通常将在特定工作电压或一组操作电压处延迟(linger)达预定时间段。该预定时间段允许功能测试的足够执行时间，从而不仅运行所有期望的***和处理器元件，而且还允许任何错误或故障发生。延迟时间可以变化并且可以从功能测试其本身确定，或者基于制造/测试偏好而被设置为预定时间。而且，延迟时间可以基于过去的功能测试来被确立，并且被设置为过去测试指示将在合理的时间内捕捉***处理器的某些错误/故障群的值。
如果***处理器120和用户***110在延迟时间期间没有经历与电压调整过程相关联的故障或错误，则可以认为所采用的特定输入电压足够高以成功地操作用户***110(214)。因此，被施加到***处理器120的输入电压电平的特定迭代被认为是“通过”，并且另一经渐进调整的输入电压可被施加。如图2的操作(216)所示，***处理器120的输入电压可被递增地降低、***处理器120被重启，并且功能测试在延迟时间内被再次执行。在一些示例中可以省略处理器120的重启，并且可以以连续或重复的方式针对每个延迟时间帧以新的电压电平应用进一步的操作测试。该过程被重复，直到与功率***130相关联的电压调节器的下限已被达到(215)，或者***处理器120或用户***110的相关故障被经历。该过程被采用以在用户***110的组装元件的上下文中确定***处理器120的经降低的工作电压。一旦相关联的功率域的电压调整被找到，这些电压调整的指示就可被储存，以供稍后在操作217中的电压“最小值”(Vmin)处使用，操作217任选地具有适合于操作“安全”以降低功能测试期间未发现的故障或错误的裕度。
功能测试可包括使特定的功率域达到期望的功率消耗和操作的一个或多个应用、脚本或其他操作测试过程，这可以与确保用户***110也在优选温度处工作相结合。这些功能测试还可以运行完整性检查(诸如检查确定性和可重复的数学计算或校验和)。由功率***130提供的电压可以一次降低一个增量步进，并且功能测试运行达一时间段直到故障发生。功能测试可自动地处置因将电压降低超过功能电平而导致的所有可能的故障模式。可能的故障包括在测试应用级检测到的校验和错误、由操作***检测到的内核模式崩溃、***挂起或由***处理器检测到的导致“同步泛滥(sync flood)”错误机制的硬件错误，等等。所有故障模式可被自动恢复以供进一步的功能测试。为了实现自动恢复，可以在诸如“***管理控制器”(SMC)、嵌入式控制器或其他控制电路***等配套控制器中包括并启动监视程序定时器。功能测试可以向配套控制器发出命令，以定期初始化或重置监视程序定时器。如果监视程序定时器到期或***处理器120经历故障模式，则配套控制器可以为用户***110或***处理器120执行***重置。导致***重置的故障模式可提示相关联的电路***或配套控制器用来自功率***130的“默认”或“已知良好的”电压电平初始化***处理器120。这些默认电平可包括制造商指定的电压或包括与最新近的功能测试“通过”条件相关联的电压电平。
一旦用户***110在功能测试期间的故障之后初始化或引导，则可以通过功能测试中的故障过程或通过监视功能测试的另一实体(诸如部署平台101)来记录故障。电压电平可接着被增加预定的量，该预定的量可包括在先前电压降低过程期间所采用的一个或多个增量。在一些示例中，该增加可以对应于2-3个增量，这可计及功能测试中的测试可变性和失效时间(time-to-fail)可变性。
从电压调整过程确定的电压值可以连同其他对应信息一起被储存到存储器设备或数据结构中，所述其他对应信息诸如功能测试的时间/日期、功能测试的版本信息或其他信息。版本标识符可被用来实现由用户***110的不同修订确定的结果的“现场(infield)”特殊处置。该数据结构可以由硬件安全模块(HSM)安全地签名，以确保所储存的电压信息和相关信息是真实的。可以在用户***110的每次后续引导期间验证数据结构的数字签名，并且所储存的电压信息可被用作任何工厂/制造测试的剩余部分和随后的用户站点操作的所选操作电压。图8中讨论了安全电压处置的进一步示例。
在电压调整过程被完成之后，所得到的用户***特性(例如，功率水平、电池操作、***属性)得到显著地改善。因此，以上所描述的电压调整过程允许用户***在制造或集成测试过程期间个体地“学习”合适的经降低的工作电压。原处(situ)电压调整过程的示例在下面的图4中描述。
迭代电压搜索规程可以针对每个功率域以及针对其中要实现功率节省的每个域中的每个功率状态来被独立地重复。例如，可以在迭代地降低对应于***处理器120的第一电压/功率域的输入电压的同时运行第一组功能测试。然后可以在迭代地降低对应于***处理器120的第二电压/功率域的第二输入电压的同时运行第二组功能测试。当针对第二输入电压执行第二组功能测试时，第一电压可被设置为在第一功能测试期间找到的值或者被设置为默认值等。
有利地，在制造测试期间或在用户***110的初始装运之际不需要添加线路末端(EoL)电压裕度。EoL裕度可以在期望的情况下被添加(诸如10至50毫伏(mV)以及其他值)，或者可以在稍后下文所描述的原处测试之后被添加。EoL裕度通常被添加到集成电路***中以提供足够的保护带，因为集成电路中的相关联的硅定时路径随时间推移随着使用而减慢。虽然通常被用于EoL的裕度量可能仅是15-30mV(取决于操作条件、技术属性和期望的寿命)，但是本文中所描述的***可以部分地或完全地消除该裕度。在一些示例中，初始电压裕度在初始时间处高于Vmin被递增地采用，并且随后，当***在正常使用期间操作时，可以与***的总操作时间(例如以小时为单位)或根据各个个体电压域的操作时间成比例地递增地添加进一步的EoL裕度。因此，额外的电压裕度在初始电压调整过程之后被从***处理器120恢复，并且EoL的任何必要裕度可以在用户***110的操作寿命内被回溯(stageback)。此外，通过在较低电压处操作用户***达较长时间段，***可靠性被进一步改善并且***声级也更加理想，因为较低功率水平意味着较低的平均风扇速度将被需要以冷却***。这些声学益处可能由于EoL裕度被回溯而随时间推移逐渐减少，但它将改善初始顾客体验。
在进一步的示例中，以上所描述的过程可以在示例性或模型用户***中进行，其中***处理器120被包括在插座(socket)或插座式配置中。可以使用该替代方法作为所列出的先前方法的替换或对其的补充。在该示例中，通过使用用于***处理器测试的插座式***在设备制造过程期间确定经降低的电压。在该示例中，电压调整过程在***处理器120在制造过程中被组装到最终用户***110中(诸如与最终组装中的其他***组件一起)之前在插座式***中发生。虽然一些电压调整可能在插座式***中发生，但是可以从插座式测试的最终结果中移除/添加标准化或经建模的额外或较小的裕度，以计及最终组装硬件/软件中的变化。所找到的最终电压电平可被储存在***处理器120的非易失性存储器中，或者被储存在另一***中，其随后将最终电压电平转移到最终组件中。另一简短的最终整合电压调整测试可以发生以验证插座式测试结果。替代地，插座式测试可以确立默认或基线电压，完全集成的***可以在另一电压调整过程中使用该电压。
图3解说了显示电压调整过程如何进展的各种图表，即图表300和图表320。图表300示出了使用逐渐降低的电压的“向下”增量Vmin搜索，其中在过程结束时添加了安全裕度以确立工作电压(VOP)。之后的裕度(VEOL)可以被分级(be staged in)以计及EoL顾虑。具体地，图表300示出了被施加到处理器设备的默认或初始电压电平V0。在功能测试的延迟时间之后，成功的结果提示增量降低到V1并在功能测试下重新测试。对于图300中所指示的相关联的时间，可以针对功能测试的每次成功迭代执行进一步的增量降低。最后，在V3处发现最低或经降低的工作电压，并且任选的裕度被应用以确立VOP。VOP被用于处理设备长达由t5指示的操作时间段的正常操作。该时间可以在相关联的***被在现场(on-site)部署时发生。在由t5指示的指定小时数之后，EoL裕度可以被分级为已确立的VEOL。多级EoL裕度可以出现，但是为了清楚起见，在图表300中仅示出了一个EoL裕度。
与图表300中的向下电压搜索相反，图表320示出了向上电压搜索过程。图表320示出了使用逐渐升高的电压的增加增量Vmin搜索以确立工作电压(VOP)。之后的裕度(VEOL)可被分级以计及EoL顾虑。具体地，曲表320示出了在V0处的制造商指定的电压电平，以及施加到处理器设备的初始测试电压电平V1。在V1处的功能测试的延迟时间之后，失败的测试结果提示增量升高到V2并在功能测试下重新测试。对于图表300中所指示的相关联的时间，可以针对功能测试的每个不成功的测试迭代执行进一步的增量升高。最后，在V3处发现成功的工作电压，其中功能测试指示“通过”条件。由于增量可能具有较大的粒度，因此可以通过在略低的电压处进行简短测试来确立工作电压以确立VOP，或者在其他示例中可以将VOP设置为V3。VOP被用于处理设备的长达由t4指示的操作时间段的正常操作。该时间可以在相关联的***被在现场部署时发生。在由t4指示的指定小时数之后，EoL裕度可以被分级为已确立的VEOL。多级EoL裕度可以出现，但是为了清楚起见，在图表320中仅示出了一个EoL裕度。
图3中所指示的电压电平可以变化，并且取决于被施加到处理设备的实际电压电平。例如，对于在0.9V附近工作的设备，可以使用图表300或320中的过程发现经降低的电压电平。可以在图表300中添加50mV的安全裕度以确立VOP并且计及将随时间发生的用户应用和设备老化方面的变化。但是，取决于工作电压、增量步进大小和老化考虑因素，其他值可被选择。
可以针对与处理设备相关联的每个电源或功率域独立地执行图表300和320中的过程。一次在一个电源或功率域上运行规程可以允许在查找每个域的Vmin时区分哪个电源或功率域对***故障负有责任。然而，同时降低电源或功率域的多个电压对于降低测试时间而言可能是有用的，尤其是当可以在各种电源或功率域之间区分故障时。在进一步的示例中，“二分(binary)”电压调整/搜索算法可被用来通过将电压降低到预期的Vmin的一半来找到Vmin，而不是按图表300或320的增量步进。在这样的示例中，一旦发生故障则可能需要通过升高电压以进行Vmin进一步测试并且以该升高的值成功地运行***测试。其他电压调整/搜索技术可被使用，并且这些技术将不偏离操作以在制造过程中确立真正的Vmin，该Vmin可接着被适当地调整以为最终用户操作提供合理的裕度。
图3中还包括图表330。图表330解说了处理设备群的潜在功率节省。当为每个处理设备确立Vmin时，由“高斯”分布指示的处理设备的功率消耗群将向左移位，从而指示设备的较低的总功率消耗。应当注意，在没有设备的“正常”分布的示例中，功率消耗群中的移位对于那些分布而言也可能发生。
返回到图1的元件，部署平台101包括平台(电压调整过程140被从该平台分级)，并且功能测试的失败或成功被监视。部署平台101可包括通信接口、网络接口、处理***、计算机***、微处理器、存储***、存储介质或一些其他处理设备或软件***，并且可以分布在多个设备之间或跨多个地理位置分布。部署平台101的示例可包括诸如操作***、日志、数据库、实用程序、驱动程序、联网软件和被储存在计算机可读介质上的其他软件之类的软件。部署平台101可包括由分布式计算***或云计算服务主控的一个或多个平台。部署平台101可包括逻辑接口元件，诸如软件定义的接口和应用程序编程接口(API)。
用户***110和部署平台101可以通过一个或多个通信链路152进行通信。在一些示例中，通信链路152包括一个或多个网络链路，诸如无线或有线网络链路。其他配置是可能的，其中用户***110和部署平台101的元件通过各种逻辑、物理或应用编程接口通信地耦合。示例通信链路可以使用金属、玻璃、光学、空气、空间或一些其他材料作为传输介质。示例通信链路可以使用各种通信接口和协议，诸如因特网协议(IP)、以太网、USB、Thunderbolt(雷电)、Bluetooth(蓝牙)、IEEE 802.11 WiFi、或其他通信信令或通信格式，包括其组合、改进或变体。通信链路可以是直接链路，或者可以包括中间网络、***或设备，并且可以包括通过多个物理链路传输的逻辑网络链路。
用户***110包括计算***或计算组件，诸如计算机、服务器、平板设备、膝上型计算机、智能电话、游戏***、娱乐***、存储***或其他计算***，包括其组合。用户***110包括图1中详述的若干组件。这些组件包括***处理器120和功率***130。此外，用户***110可以包括组装元件，即外壳元件111、热管理元件112、存储元件113、存储元件114、通信接口115和图形元件116，以及为清楚起见未示出的其他元件。外壳元件111可包括结构支撑元件、壳体、底盘元件或容纳并在结构上支撑用户***110的另外的元件的其他元件。热管理元件112可包括散热器、风扇、热管、热泵、制冷元件或用于管理和控制用户***110的温度的其他元件。存储器元件113可包括随机存取存储器(RAM)、高速缓存存储器设备或***处理器120所采用的其他易失性存储器元件。存储元件114包括非易失性存储器元件，诸如硬盘驱动器(HDD)、闪存存储器设备、固态驱动器(SSD)、或储存用于用户***120的操作***、应用或其他软件或固件的其他存储器设备。通信接口115可以包括网络接口、***接口、存储接口、音频/视频接口，或者将用户***通信地耦合到外部***和设备的其他接口。图形元素116可以包括显示界面、显示器、触摸屏、触摸界面、用户界面，等等。
功率***130通常包括电压调节器电路***、控制器电路***、功率滤波元件、功率调节元件、功率转换元件、功率电子元件或其他功率处置和调节元件。功率***130从外部源(诸如从电池或外部功率源)接收功率，并且转换/调节功率来产生电压和电流以操作用户***110的各元件。
作为电压调整过程的进一步示例，呈现了图4。图4讨论了用户***的在现场或在原处电压调整。虽然下面针对图4的讨论是在位于彼此远离的站点处的部署平台和用户***的上下文中，但是应该理解，上面讨论的用于基于制造测试的电压调整的特征可以应用于图4，且反之亦然。
图4解说了一种实施方式中的电压调整环境400。环境400包括部署平台402、一个或多个分组网络405、游戏***410。在该示例中，用户***包括游戏***，但是可以替代地采用本文中所提到的任何用户***。而且，游戏***410包括用户接口设备(诸如游戏控制器411)，以及一个或多个处理设备412。用户***的其他元件(诸如功率控制***)被包括在内，但是在图4中被省略以聚焦于电压表征平台元件。可以实现针对游戏***410所讨论的特征的其他示例***和元件被至少包括在上面的图1和下面的图7中。
部署平台402位于远离游戏***410的站点“B”的站点“A”。部署平台402和游戏***410通过一个或多个分组网络405和相关联的链路进行通信。例如，站点“A”可以是供应商站点或分布式计算平台，而站点“B”可以是顾客或用户位置，诸如商业、住宅或其他位置。初始地，当被安装在游戏***410中时，游戏***410可能尚未被调整来以低于针对处理设备412的制造商指定电压的电压进行操作。部署平台402可转移电压调整固件430以便递送到游戏***410。游戏***410可接着执行电压调整固件430的元件，以确定用于游戏***410的处理设备412的经调整的工作电压。
图5被包括在内以示出***400的各元件的示例操作。在图5中，部署平台402转移电压调整固件430，以便通过分组网络405递送到游戏***410。游戏***410接收电压调整固件430并执行电压调整固件430以向游戏***410提供诸如通过初始表征平台440和周期性调整平台450所提供的电压调整特征。例如，可以执行初始表征平台440以执行针对处理设备412的电压搜索。所得到的电压数据(诸如从电压搜索中找到的电压电平)可被转移到游戏***410的存储元件或被转移到部署平台402。进一步的电压调整过程可以通过周期性调整平台450来被处置，该周期性调整平台450可以向处理设备412提供基于性能的电压调整和EoL电压调整，或者确定从监视性能数据或游戏***的操作统计数据导出的遥测数据。该遥测数据可被转移以供递送到游戏***410用于存储或者递送到部署平台402以用于与其他游戏***的比较、数据分析、存档或其他处理。
如以上所提到的，电压调节固件430可包括初始表征平台440和周期性调整平台450。平台440和450的元件可以并行操作以实现本文中所讨论的各种功能。电压调节固件430可被实现在程序指令中，并且除了其他功能以外，游戏***410还可以至少部分地基于游戏***410的执行如关于本文中所解说的各种操作场景、序列和过程所描述的那样操作。例如，电压调整固件430可包括程序指令，该程序指令包括为处理器设备412确立经降低的工作电压以及其他功能的初始表征平台440。电压调整固件430可包括程序指令，该程序指令包括确立对EoL裕度的经降低的工作电压的调整以及还允许在各种场景中的电压调整以及其他功能的周期性调整平台450。
现在转到初始表征平台440的特定模块，这些模块包括性能模拟器441、性能监视器442、电压控制443和裕度控制444。性能模拟器441包括一个或多个功能测试，该一个或多个功能测试执行处理设备412的各元件，诸如处理核、图形核、通信元件、存储器元件以及其他元件。性能模拟器441还在游戏***410的元件的上下文中运行处理设备412，所述元件诸如存储驱动器、RAM、图形卡、通信接口、风扇、外壳、热管理元件、电源元件，等等。如上面针对图1-2中的功能测试所讨论的，这些功能测试允许在对处理设备412的供电电压的增量调整期间对游戏***410进行严格的操作测试。电压控制模块443允许控制对由游戏***410的功率***提供给处理设备412的供电电压的调整。在由性能模拟器441提供的操作测试期间，性能监视器442提供对故障、崩溃、过载或其他条件的监视，上述条件可指示被供应给处理设备412的电压当前处于过低的正确操作水平处。边缘控制模块444可以在已经为游戏***410中的处理设备412找到经降低的电压之后确定要添加的裕度。裕度可以基于游戏***410的寿命(在其中游戏***410已经具有多个操作小时的示例中)、游戏***410中所包括的组件和元件、计划的使用模式、过去使用模式或其他因素(包括其组合)而变化。被添加到每个经降低的电压的裕度可以在操作测试中所记录的故障之际基于电压域而变化，或者可以是预定的值以及其他值。
初始表征平台440可以在游戏***410的引导时段期间、在游戏***410正被升级到新版本的操作***或游戏平台软件时，或者在游戏***410可以投入时间到非用户功能时的另一调度时间处被执行。性能模拟器441被加载到游戏***上以对处理设备412的相关联的功率诉求和输入电压施加应力，并且输入电压被降低直到一个或多个故障发生。***故障时的电压(或***成功运行的最后已知电压)被记录并且被用来为处理设备412确立新的经降低的工作电压。来自这些降低的工作电压的裕度(诸如10-20mV)可为了操作安全性而被添加，并且大约50mV的裕度用于因应用而异的保护带和EoL降级。如果少量保护带被期望用于潜在的温度效应(诸如10-20mV)，则附加的保护带还可以被添加。本文中所提到的所有特定电压值仅用于解说的目的，并且可以根据需要归因于随技术及随时间变化的实际电压电平和合适量的保护带而被调整。一旦降低的值被找到且合适的裕度被包括，则最终的(多个)操作电压可被储存在非易失性存储设备中并被用于随后的***操作。
现在转到平台450的特定模块，这些模块包括操作遥测模块451、EoL缩放模块452、热电压调整模块453、待机电压调整模块454、频率最大化模块455、故障保护(failsafe)模块456和用户输入模块457。
遥测模块451监视并储存游戏***410的操作统计数据、电压设置、功率消耗、操作时间、工作负载统计数据或其他信息。遥测数据可通过至少跟踪什么***和电压调整特征正被使用以及作为结果发生的相关联的崩溃率的变化来帮助确定每个电压设置的***操作的相对稳定性。遥测还指示：较低的电压设置是否由于与较低电压和温度相关联的改进的可靠性特性而实际上降低了***崩溃率。遥测数据可被储存在游戏***410中(诸如在非易失性存储器设备中所保持的日志或数据库中)，并且可被转移以供递送到部署平台作进一步分析和存储。EoL缩放模块452可跟踪处理设备412的操作小时数或操作应力率(诸如连同遥测数据)，并且确立EoL电压裕度以随时间补偿EoL降级。与操作小时数或其他因素相关的电压裕度的表可以由游戏***410来维护，以供在应用EoL裕度时使用。
热电压调整模块453可以以高于先前确定的经降低的电平的电平处的输入电压来操作处理设备412，并且响应于游戏***410的温度水平或功耗水平向下缩放电压。例如，除了本文中所讨论的保护带或EoL裕度之外，热电压调整裕度可被应用。该热电压调整裕度可以以高于“最小”或非降低的功耗操作游戏***410，但是随着游戏***的外壳中的温度增加，该附加的热电压调整裕度可被降低以提供更低的功率操作——以及因此更低的对应温度。例如，游戏***410可以以制造商指定的电压电平来操作，直到热电平指示期望调整，并且经降低的工作电压可以根据先前所确定的Vmin电平来被施加。对热电压调整的进一步讨论参见下面的图6。
待机电压调整模块454还可响应于处理设备412或游戏***410的各部分进入空闲或非活动状态中来降低被施加到处理设备412的电压。在许多情形中，经降低的电压电平被确立，其防止游戏***410在正常操作期间的崩溃或其他故障。然而，当游戏***的各部分处于待机模式时，还可以对这些模式应用经降低的电压裕度或其他经降低的电压电平。例如，初始表征还可确定空闲状态或处理设备412的其他模式的经降低的电压或经降低的裕度。可以个体地监视每个电压域的运行状态，并且相应地调整电压电平。
频率最大化模块455在其中期望大于正常时钟频率的示例中提供游戏***410的增强性能。较大的时钟频率可提供处理设备412的相关联的逻辑、存储器和通信元件的更快速的操作。然而，增加的功率消耗通常伴随着增加的时钟频率。类似于以上所讨论的热调整裕度，附加的裕度可被应用以允许频率缩放超过保护带或EoL裕度。通过增加时钟频率来增加性能也致使固定电压处所消耗的功率中的增加。然而，如果游戏***410期望保持功率消耗恒定或在预定限制内，则可以在增加频率的同时降低电压。用于确定Vmin的过程仍然可以使用原始***频率。然而，电压和频率之间的关系(对于频率每1.5％，电压约1％)以及电压和频率两者如何影响功率消耗(泄漏和AC电源一起近似地遵循“电压立方乘以频率”公式)的性质可以允许电压裕度在恒定功率目标处被转变成额外的性能。在这种情况下，如果计算***可以容忍不同的性能值，则可以针对这些不同的性能值独立地调整每个***，类似于对电压电平的调整。
故障保护模块456提供故障保护机制或对监视程序元件的控制，其被采用以确保当游戏***410在制造商指定的电压以下操作时，电压随后可在***操作变得不规则(erratic)、不稳定或经历故障的情况下被增加。具体地，在其中一个或多个电源轨上已设置了低于设备制造商指定的值的电压的用户***中，如果***稳定性(即***崩溃或挂起的数量)超过预定值或某预定阈值，则电压可被恢复到更高的值。这种故障保护回退方法允许***将电压增加一个小的值、一个中间值、或恢复到制造商指定的电压，以尝试在将用户***记录为现场故障之前恢复稳定的***操作。在现场故障和随后的回退之后，用户***可继续以回退电压电平操作，或者可以改为被提示返回制造商以进行更换或修理。
用户输入模块457经由一个或多个用户接口元件提供用户输入方法，以允许用户或操作员更改游戏***401的电压属性或其他属性。用户输入模块457可通过游戏***410的用户接口元素进行通信，或者提供用于从用户输入设备、图形用户界面或经由基于网络的用户接口接收用户输入的专用API。在一些示例中，电压可以根据用户指令或用户控制来被降低。用户可控设置可以由游戏***410建立，以允许用户将***电压降低到低于制造商指定电平的电平。然而，此处的监视程序和故障保护特征可被采用以防止***在此类用户电压调整期间变得不可操作。在更进一步的示例中，功率节省可能比***的可靠性或稳定性更重要，并且裕度可被排除以获得附加的功率节省。功能测试期间的故障在具有某种非致命性质(即图形渲染错误)的情况下可被忽略以允许甚至更低的电压操作。不同的保护带可由用户选择，以允许用户对以下进行控制：多少功率节省vs***稳定性是期望的。可靠性和功耗节省因降低工作电压而改善，但如果过低的工作电压被选择，则稳定性可能被影响。例如，第一保护带可提供低功率消耗[即75mV保护带]，第二保护带可提供甚至更低的功率消耗[即50mV保护带]，而第三保护带可提供超低功率消耗[即25mV保护带]。其他电平和保护带可被选择。
图4解说了现有***中的电压调整技术，其中通过自包含固件代码或通过在线更新，处理器电压电平被递增地降低直到达到安全工作层。该方法在不利用制造***测试装备和平台的情况下实现了用户环境中的功率降低。作为降低处理器设备的工作电压的替代(或补充)，图4中的示例通过运行执行关于每个电源/电压域(其中降低是期望的)的Vmin搜索的一个或多个脚本来在消费者环境中使用电压降低技术。脚本可以响应于游戏***410的每次引导而运行，或者可替代地被调度或被周期性地执行以降低引导时间中的延迟。
然而，针对降低电压和降低功率消耗的控制可以在游戏***410的制造和交付之后被执行，并且因此对诸如风扇、外壳、散热器等的组件大小的改进可能不被实现。无论如何，在该情形中，用户***在较低电压电平、较低功率水平和可能较低温度处工作之后的确实现了功率节省和改进的可靠性特性。另外，由于***在设计中固有的冷却能力之下运行，因此用户***可能具有改进的声学特性。其他优点包括降低服务器农场(server farm)或其中部署了许多计算***的大型计算中心的功率足迹。通过将处理设备的操作电压降低至低于制造商指定的电平而获得的功率消耗节省可导致降低的数据中心功率诉求和冷却要求。然而，由于电压调整过程可能发生在其中环境温度可能不受控制的用户站点环境(与制造环境相反)中，因此用户站点温度可能对可被实现的功率节省具有影响。一些设备在最高温度处具有较差的性能，而其他设备可能在最低温度处受到限制(即，工作在较低电压处的设备中的温度倒转特性)。虽然可以在用户环境中知道环境和外壳温度，但是如在制造环境中那样能够控制它是存在限制的。
现在转向图6，若干示例被提供用于计算机***和相关联的处理设备的操作，以允许基于热的电压调整。虽然图6中的示例解说了基于热或温度的电压调整，但是类似的原理可被应用于基于功率消耗的电压调整。其他因素也可被用来调整电压，诸如待机模式状态或冷却***状态。图6的操作可以由本文中所讨论的任何处理设备来执行，诸如通过处理设备412所执行的热电压调整模块453来执行。
表610包括其中计算***可以操作的三种热方案611-613。第一方案611被定义，其中功率消耗小于或等于优选功率阈值或***温度小于或等于第一阈值温度。可针对整个***来测量温度(诸如相关联的外壳的内部的温度)，或者可替代地针对特定集成电路来测量温度(诸如处理设备的硅管芯温度)。在该第一方案611中，计算***在期望的工作限制之下工作，并且可以在制造商指定的电压处或在具有被施加在Vmin之上的相关联的热调整裕度的电压电平处工作。另外，任何相关联的风扇或冷却***元件均以最优水平运行。
如果温度增加，则可以进入第二方案612。温度可能由于环境温度增加、相关联的计算***的元件的增加的工作负载或功率耗散或者由于其他因素而增加。第二方案612被定义，其中功率消耗大于优选功率阈值或***温度大于第一阈值温度。在该第二方案612中，计算***正逼近期望的工作限制，并且仍可在制造商指定的电压处(或在具有被施加到最低工作电压的相关联的热电压降低裕度的电压电平处)工作。另外，与第一方案相比，任何相关联的风扇或冷却***元件均以增加的电平工作。
如果温度继续增加，则可以进入第三方案613。温度可能由于环境温度增加、相关联的计算***的元件的增加的工作负载或功率耗散或者由于其他因素而更进一步增加。第三方案613被定义，其中功率消耗大于优选功率阈值或***温度大于第二阈值温度，该第二阈值温度高于第一温度阈值。在该第二方案612中，计算***高于期望的操作限制，并且处理设备的电压电平被缩放回较低的电平。这些较低的电压电平可对应于先前所确定的经降低的电压或开始降低相关联的热电压降低裕度。另外，与第一和第二方案相比，任何相关联的风扇或冷却***元件均可以以最大电平工作。
应当注意，通过表610的所有三种方案，没有采用操作性能降级或对处理设备进行性能扼流。由于电压裕度被包括在第一方案中，因此可以通过降低处理设备的输入电压来抵消温度的增加，同时使任何操作性能参数(诸如工作频率、空闲状态、活动状态、工作负载、吞吐量、带宽或其他参数)不受影响并以最优电平工作。
为了进一步解说电压电平的基于热的调整，流程图620被包括在内。在图表620中，处理设备以所选择的电压电平操作(621)计算***。这些所选择的电压电平可初始地是默认值、制造商指定的电压电平、或应用了热裕度的经降低的电压电平，以及其他值。如在图表620的进一步操作中可以看出，所选择的电压电平可能由于温度升高而改变。一旦超过第一温度阈值(622)(诸如在方案612中找到的)，则处理设备可调整(623)冷却***元件以补偿经增加的温度。调整冷却***元件可包括调整风扇速度、散热孔(louver)位置、散热器参数、气候控制***参数、热泵设置或其他调整，包括其组合。如果超过第二温度阈值(624)，则处理设备可降低(626)处理设备的工作电压，诸如通过指令电压调节元件降低被供应给处理设备的电压电平。这些电压电平可被递增地降低，以尝试逐步减轻温度增加。在以上操作中，当电压电平被减小以补偿经增加的温度时，处理设备的性能被保持而非被扼流。然而，如果达到电压最小极限(625)，则电压可能无法被进一步降低以补偿温度增加。响应于电压最小限制正被达到，处理设备可将***性能降低或扼流(627)以更改时钟速度、使处理设备的各部分空闲、使计算机***的各种上下文元件掉电，或者甚至在极端情形中使整个***掉电。应当注意，与操作627不同，操作626的电压调整技术不对处理设备的性能进行降级或扼流。在当温度或功率消耗水平已减小的一时间段之后，处理设备的工作电压和其他调整可被递增地返回，或者返回到初始或默认水平。
在进一步的示例中，提供了用于增加***的操作频率的技术。例如，频率最大化模块455提供游戏***410的增强性能。在这些进一步的示例中，电压裕度被采用以增加***性能，而不是降低***功耗。通过增加时钟频率来增加性能也可致使固定电压处所消耗的功率中的增加。然而，如果期望功耗上限或限制，则可以在增加频率的同时降低电压。在这种情况下，Vmin仍可以在原始***频率处被找到，如本文所讨论的。然而，电压和频率之间的关系(对于频率每1.5％，电压约1％)以及电压和频率两者如何影响功率消耗(泄漏和AC电源一起近似地遵循“电压立方乘以频率”公式)的性质可以允许电压裕度在恒定功率目标处被转变成额外的性能。在这种情况下，如果计算***可以容忍不同的性能值，则可以针对这些不同的性能值独立地调整每个***，类似于针对电压电平的降低。虽然这些性能提高可以在制造过程中被应用于设备，但是这些性能提高也可以使用被部署到用户站点的固件就原处被实现。
对于该特定示例，利用上述规程找到的操作最小电压被动态地采用以从***提取额外性能而不增加功率消耗水平。该额外性能可以通过增加与特定电压或电压域相关联的时钟频率来实现。由于许多示例中的最大功率集中于***热特性，因此***的热响应时间使得电压可被调整而不会从热的角度不利地影响所消耗的最大功率。电压自适应经由以下来被实现：通过设备上性能监视器监视处理设备活动水平或者监视相关联的电压调节器电流、电压或功率水平。取决于操作最小值(具有适当的保护带)和制造商所规定的电压电平之间的电压差，高活动水平和低活动水平之间的电压转变可以利用中间电压水平，使得低活动和高活动之间的电压转变不会过大。100mV以上的电压摆动可能被认为是过度的，并且要么必须通过逐步递增电压来被补偿，要么单单使用固定量的附加电压来补偿低活动状态(诸如最小电压加25mV或最小电压加50mV)。
因此，所讨论的用于增加操作频率和相关联的设备性能的技术允许***在其中不期望或不需要额外性能的时间段期间在初始或默认电压电平处操作。一旦期望更高水平的活动，就可以增加频率并且可以降低对应的电压以将功率消耗(诸如以瓦特为单位的功率消耗水平)保持在优选水平以下。一旦检测到较低的期望功率水平和/或低活动水平，就可以允许对应的电压和频率水平恢复到先前值。
图7解说了计算***700，其表示其中可以实现本文中所公开的各种操作架构、平台、场景和过程的任何***或***的集合。例如，计算***700可被用来实现图1中的用户***110或图4中的游戏***410中的任一者。
当由计算***700实现时用户***110或游戏***410的示例包括但不限于，游戏控制台、智能电话、平板计算机、膝上型计算机、服务器、个人通信设备、个人辅助设备、无线通信设备、订户装备、顾客装备、接入终端、电话、移动无线电话、个人数字助理、个人计算机、电子书、移动因特网家电、无线网络接口卡、媒体播放器或一些其他计算设备，包括其组合。
计算***700可被实现为单个装置、***或设备，或者可以以分布式方式被实现为多个装置、***或设备。计算***700包括但不限于，外壳701、片上***(SoC)设备710、南桥730、存储***731、视频元件732、存储器元件733、网络模块734、辅助存储器735、电压调节器740、输入功率调节电路***750、冷却元件752、SoC热元件753和热监视器754。SoC设备710可操作地与计算***700中的其他元件相耦合，所述其他元件诸如南桥730、存储***731、视频元件732、存储器元件733、网络模块734、辅助存储器735、电压调节器740、SoC热元件753和热监视器754。计算***700的一个或多个元件可被包括在主板702上，但是其他布置也是可能的。
SoC设备710从存储***731加载并执行软件。软件可以包括各种操作***、用户应用、游戏应用、多媒体应用或其他用户应用。软件还可包括固件760，该固件760包括由安全引导固件761和电压更改固件762指示的其他元件。其他软件和固件元件可被包括在由存储***731储存且由SoC设备710执行的软件中，诸如图1和图4中所找到的。
当由SoC设备710执行以提供电压调整服务、热电压调整、在原处表征或安全电压缩放特征时，软件指示SoC设备710针对至少在前述实现中讨论的各种过程、操作场景和序列如本文中所描述地进行操作。SoC设备710可任选地包括出于简化的目的而未被讨论的附加设备、特征或功能性。
仍然参考图7，SoC设备710可包括从存储***731中检索并执行软件的微处理器和处理电路***。SoC设备710可被实现在单个处理设备内，但也可以跨在执行程序指令时协作的多个处理设备或子***分布。SoC设备710的示例包括通用中央处理单元、因应用而异的处理器、图形处理单元和逻辑器件，以及任何其他类型的处理设备、其组合或变体。
在图7中，SoC设备710包括处理核711、图形核712、通信接口713、存储器接口714、安全处理器720、电子熔丝721、安全存储器722以及其他元件。SoC设备710的元件中的一些可被包括在SoC设备710的北桥部分中。
存储***731可包括可由SoC设备710读取并且能够储存软件(诸如固件760)的任何计算机可读存储介质。存储***731可包括易失性和非易失性、可移动和不可移动介质，它们以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据这样的信息的任意方法或技术来实现。存储介质的示例包括随机存取存储器、只读存储器、磁盘、光盘、闪存存储器、虚拟存储器和非虚拟存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备，或任何其他类型的存储介质。在任何情况下，计算机可读存储介质都不是传播的信号。除了计算机可读存储介质以外，在一些实现中，存储***731还可包括至少一些软件可通过其进行内部和外部通信的计算机可读通信介质。存储***731可以被实现为单个存储设备，但也可以跨相对于彼此共处一地或分布式的多个存储设备或子***来实现。存储***731可包括能够与SoC设备710或可能的其他***通信的附加元件，诸如控制器。
具体而言，程序指令可包括协作或以其他方式交互以执行如本文中所描述的各种过程和操作场景的各种组件或模块。各种组件或模块可被具体化在经编译或经解释的指令中，或被具体化在指令的某其他变体或组合中。各种组件或模块可以以同步或异步方式、串行或并行地、在单线程环境或多线程环境中、或根据任何其他合适的执行范例、变体或其组合来被执行。除了固件760或包括固件806之外，软件805可包括附加过程、程序或组件，诸如操作***软件或其他应用软件。
通常，软件可以在被加载到SoC设备710中并且被执行时将合适的装置、***或设备(其中计算***700具有代表性)整体从通用计算***变换为专用计算***，该专用计算***被定制为提供电压调整服务、热电压调整、在原处(in-situ)表征或安全电压缩放特征，以及其他辅助服务。实际上，存储***731上的编码软件可以变换存储***731的物理结构。在本说明书的不同实现中，物理结构的具体变换可取决于各种因素。此类因素的示例可包括但不仅限于，用于实现存储***731的存储介质的技术以及计算机存储介质是被表征为主存储还是二级存储，以及其他因素。例如，如果计算机可读存储介质被实现为基于半导体的存储器，则当在其中编码程序指令时软件可以变换半导体存储器的物理状态，诸如通过变换构成半导体存储器的晶体管、电容器或其他分立电路元件的状态。一种类似的变换可以相对于磁或光学介质发生。在没有偏离本说明书的范围的情况下，物理介质的其他变换也是可能的，前面提供的示例只是为了便于本讨论。
现在转到计算***700的其他元件，电压调节器740向SoC设备710提供相关联的电流处的工作电压。电压调节器740包括各种功率电子器件、功率控制器、滤波器、无源组件和其他元件，以将从功率源通过链路751通过输入功率调节元件750接收的输入功率转换成可由SoC设备710使用的电压。SoC设备710可指令电压调节器740为一个或多个电压域(诸如图7中的第一、第二和第三电压域741-743)提供特定电压电平。SoC设备710可指令电压调节器740为一个或多个操作模式(诸如正常、待机、空闲和其他模式)提供特定电压电平。电压调节器740可包括开关模式电压电路***或其他调节电路***。冷却元件752可包括降低或维持外壳701内的温度的风扇、散热器、热泵、制冷元件、固态冷却设备、液体冷却设备或其他冷却元件。SoC热元件753可包括与冷却元件752类似的、但是被应用于SoC设备710而不是整个外壳701的元件。热监视器754可包括一个或多个热电偶或其他温度感测元件，其向SoC设备710指示外壳701内部、外壳701外部的当前温度或与***700的各种元件相关联的温度(包括SoC设备710的温度)。
南桥730包括接口和通信元件，其可提供SoC 710与***设备、用户输入设备、用户接口设备、打印机、话筒、扬声器或其他外部设备和元件的耦合。在一些示例中，南桥730包括***管理总线(SMB)控制器或其他***管理控制器元件。视频元件732包括用于输出数字图像、视频数据、音频数据或其他图形和多媒体数据的各种硬件和软件元件，上述数据可被用来在显示器、触摸屏或其他输出设备上呈现图像。数字转换装备、滤波电路***、图像或音频处理元件或其他装备可被包括在视频元件732中。
网络元件734可提供计算***700和其他计算***(未示出)之间的通信，其可以通过通信网络或网络并且根据各种通信协议、协议的组合或其变型而发生。示例网络包括内联网、互联网、因特网、局域网、广域网、无线网络、有线网络、虚拟网络、软件定义网络、数据中心总线、计算背板(computing backplane)、或任何其他类型的网络、网络的组合或其变体。上文提及的通信网络和协议是众所周知的且不需要在此详细讨论。然而，可被使用的一些通信协议包括但不限于，因特网协议(IP、IPv4、IPv6等)、传输控制协议(TCP)、和用户数据报协议(UDP)，以及任何其他合适的通信协议、变体或其组合。
存储器元件733可包括随机存取存储器(RAM)、高速缓存存储器设备或SoC 710所采用的其他易失性存储器元件。存储***731包括非易失性存储器元件，诸如硬盘驱动器(HDD)、闪存存储器设备、固态驱动器(SSD)、光学存储设备、相变存储器设备、电阻式存储器设备或储存操作***、应用、电压调整固件或***700的其他软件或固件的其他存储器设备。辅助存储器735可包括非易失性存储器元件，诸如硬盘驱动器(HDD)、闪存存储器设备、固态驱动器(SSD)、光学存储设备、相变存储器设备、电阻式存储器设备或其他存储器设备。在一些示例中，辅助存储器735被包括在存储***731中。在进一步的示例中，辅助存储器735包括具有安全存储能力的存储器设备，其可接受诸如电压表、电压偏移数据或其他信息之类的经数字签名的数据。
为了解说图7的元件中的一些的操作，呈现了图8中的流程图。具体地，图表800包括描述安全电压缩放的操作，诸如用经由电压调整过程确定的任何电压来引导计算***700。在许多计算机***中，输入电压具有安全限制，以防止未经授权的操作员改变***电压。而且，诸如经数字签名的电压数据之类的安全措施可确保在没有检测的情况下不发生对所储存的电压数据的更改。应当注意，图8中所指示的电压/电平仅仅是示例性的，并且在实际实现中通常将采用不同的电压/电平。
虽然图8的操作可通常由计算***700来执行，但是特定操作在图8中涉及安全处理器720。安全处理器720包括与处理核711和图形核712分开的处理核。在一些示例中，安全处理器720可被包括在与SoC 710分开的逻辑中。安全处理器720通常在上电过程或引导过程期间处置SoC 710的初始化规程。因此，安全处理器720可被初始化并准备好在SoC 710的其他元件之前操作。
现在转向图8的操作，SoC 710根据VID指示的电压(801)上电。这些VID指示的电压由图7中的VID 723表示，并且可以被认为是“默认”电压，其通常根据制造商规范指定或由制造商使用电子熔丝(e熔丝)721硬编码。在一些示例中，一旦这些VID由制造商设置，它们就不能够被SoC的操作员或用户更改。VID通常包括被用来导出用于驱动SoC 710的实际电压的标准化值或编码的位。示例VID可以在图8的表810中看到。具体地，表810包括具有十六进制符号的对应VID的电压域以及对应的电压的列表。在典型示例中，仅VID被提供给电压调节器740，并且电压调节器740将VID转换成实际电压。为清楚起见，表810被以附加细节示出。
一旦至少安全处理器720在根据VID 723从电压调节器740接收输入功率之后被上电，则安全处理器720从辅助存储器735读取(802)电压偏移763。这些电压偏移在电压调整过程中被确定(诸如以上所描述的那些)，并且被储存在辅助存储器735中以供稍后使用。示例电压偏移在图8中的表811中示出，并且指示多个电压域或功率域的增量偏移，该增量偏移可包括正或负偏移。电压偏移可以使用安全存储过程(诸如经数字签名的安全过程)来被储存在辅助存储器735中。安全过程验证电压偏移并确保篡改或更改不被执行。安全过程可包括公钥-私钥加密技术或其他数字签名/认证或数据加密技术。
从电压调整过程确定的电压值可以与其他对应信息一起储存到存储器设备或数据结构中，所述其他对应信息诸如功能测试的时间/日期、功能测试的版本信息或其他信息。版本标识符可被用来提供由***700的不同修订确定的结果的特殊处置。该数据结构可以由硬件安全模块(HSM)安全地签名，以确保所储存的电压信息和相关信息是真实的。数据结构的数字签名可以在***700的每次后续引导期间被验证，并且被用作任何工厂/制造测试的剩余部分和随后的用户站点操作的所选操作电压。
安全处理器720使用VID 723和电压偏移763在安全存储器722中生成(803)电压设置表724。在一些示例中，安全处理器720将对应于VID的电压添加到电压偏移并生成被储存在安全存储器722中的新VID。这些新的VID可被呈现给电压调节器740，该电压调节器740响应地实现(804)对应于VID的SoC 710的输入电压。对电压表724中的新VID或其他电压信息的各种裕度或调整可以在SoC 710的操作期间被作出，诸如以添加附加裕度、实现EoL裕度、提供基于热/功率的电压调整或基于频率的扼流、或其他特征。在典型示例中，仅安全处理器720可以访问安全存储器722，而处理核711或图形核712不能够访问安全存储器722。因此，在操作***中运行的用户级应用通常不能够直接修改VID。然而，在该示例中，安全处理器720可以接收来自各种驱动器、管理程序或其他元件的请求，以响应于用户命令或其他更改输入来改变VID。
根据前述公开可以领会某些发明方面，以下是这些发明方面的各种示例。
示例1：一种操作用于处理设备的电压控制***的方法，该方法包括以所选择的性能水平操作计算组件中的处理设备，该处理设备被供应有第一电压电平处的至少一个输入电压，监视与计算组件相关联的热信息，并且当该热信息指示与计算组件相关联的温度超过阈值温度时，将被供应给处理设备的该至少一个输入电压电平调整到低于第一电压电平的第二电压电平，并且继续以所选择的性能水平操作处理设备。
示例2：示例1的方法，其中第一电压电平包括针对处理设备的制造商指定的工作电压，并且其中第二电压电平包括低于制造商指定的工作电压的电压。
示例3：示例1-2的方法，其中低于制造商指定的工作电压的电压使用电压调整过程来被确定，该电压调整过程标识处理设备在计算组件中以所选择的性能水平操作时的至少一个最小工作电压。
示例4：示例1-3的方法，其中电压调整过程包括将经递增地调整的输入电压施加到处理设备、根据在计算组件的相关联的***元件的上下文中运行处理设备的功能测试来操作处理设备，以及在施加每个经递增地调整的输入电压期间监视至少处理设备的操作故障以确定该至少一个最小工作电压。
示例5：示例1-4的方法，其中计算组件包括与处理设备配套的外壳、热管理元件、存储器元件、数据存储元件和功率电子元件中的一者或多者。
示例6：示例1-5的方法，其中所选择的性能水平包括与至少一个输入电压电平相关联的处理设备的逻辑部分的所选择的工作频率。
示例7：示例1-6的方法，进一步包括：当热信息指示与计算组件相关联的温度超过第二阈值温度时，调整计算组件的热管理元件以降低温度并继续以所选择的性能水平操作处理设备。
示例8：示例1-7的方法，进一步包括：当热信息指示与计算组件相关联的温度超过阈值温度并且至少一个输入电压电平已被降低到处理器设备的预定最小工作电压时，将处理设备的性能降低到比所选择的性能水平更低的性能水平。
示例9：一种装置，其包括一个或多个计算机可读存储介质，以及被储存在该一个或多个计算机可读存储介质上的程序指令。当由计算***执行时，该程序指令指示计算***至少以所选择的性能水平操作计算***的处理器设备，该处理器设备被供应有第一电压电平处的至少一个输入电压，监视与计算***相关联的热信息，并且当热信息指示与计算***相关联的温度超过阈值温度时，将被供应给处理器设备的至少一个输入电压电平调整到低于第一电压电平的第二电压电平，同时继续以所选择的性能水平操作处理器设备。
示例10：示例9的装置，其中第一电压电平包括针对处理器设备的制造商指定的工作电压，并且其中第二电压电平包括低于制造商指定的工作电压的电压。
示例11：示例9-10的装置，其中低于制造商指定的工作电压的电压使用电压调整过程来被确定，当在计算***中以所选择的性能水平操作时该电压调整过程标识处理器设备的至少一个最小工作电压。
示例12：示例9-11的方法，其中电压调整过程包括将经递增地调整的输入电压施加到处理设备、根据在计算组件的相关联的***元件的上下文中运行处理设备的功能测试来操作处理设备，以及在施加每个经递增地调整的输入电压期间监视至少处理设备的操作故障以确定该至少一个最小工作电压。
示例13：示例9-12的装置，其中计算***包括与处理器设备配套的外壳、热管理元件、存储器元件、数据存储元件和功率电子元件中的一者或多者。
示例14：示例9-13的装置，其中所选择的性能水平包括与至少一个输入电压电平相关联的处理器设备的逻辑部分的所选择的工作频率。
示例15：示例9-14的装置，包括进一步的程序指令，该程序指令在由计算***执行时指示计算***至少：当热信息指示与计算***相关联的温度超过第二阈值温度时，调整计算***的热管理元件以降低温度，同时继续以所选择的性能水平操作处理器设备。
示例16：示例9-15的装置，包括进一步的程序指令，该程序指令在由计算***执行时指示计算***至少：当热信息指示与计算***相关联的温度超过阈值温度并且至少一个输入电压电平已被降低到处理器设备的预定最小工作电压时，将处理器设备的性能降低到比所选择的性能水平更低的性能水平。
示例17：一种用于计算组件的热控制***，包括：电压控制模块，其被配置成指令计算组件的电压调节***在计算组件的处理器设备以第一性能水平操作时将第一电压电平处的至少一个输入电压提供给该处理器设备。该热控制***包括热监视模块，该热监视模块被配置成至少监视与计算组件相关联的温度信息。当温度信息指示与计算组件相关联的温度超过阈值温度时，电压控制模块被配置成将被供应给处理器设备的至少一个输入电压电平调整到低于第一电压电平的第二电压电平，同时处理器设备继续以第一性能水平操作，其中第二电压电平包括低于制造商指定的工作电压的电压。
示例18：示例17的***，其特征在于，第一性能水平包括与至少一个输入电压电平相关联的处理器设备的逻辑部分的所选择的工作频率。
示例19：示例17-18的***，包括：当温度信息指示与计算组件相关联的温度超过第二阈值温度时，电压控制模块被配置成调整计算组件的热管理元件以在处理器设备继续以第一性能水平操作时增加计算组件的外壳中的气流。
示例20：示例17-19的***，包括：电压控制模块，其被配置成标识温度信息何时指示与计算组件相关联的温度超过阈值温度以及至少一个输入电压电平何时已被降低到低于制造商指定的工作电压的处理设备的预定最小工作电压，以及响应地指令处理器设备将处理器设备的性能降低到比第一性能水平低的性能水平。
各附图中所提供的功能框图、操作场景及序列和流程图表示用于执行本公开的新颖方面的示例性***、环境和方法。尽管出于解释简明的目的，本文中所包括的方法可以以功能图、操作场景或序列、或流程图形式示出并且可被描述为一系列动作，但是可以理解和领会，各方法不受这些动作的次序的限制，因为根据本发明，某些动作可以按与本文中所示出和描述的不同的次序和/或与其他动作并发地发生。例如，本领域的技术人员将明白并领会，方法可被替换地表示为一系列相互相关联的状态或事件，诸如以状态图的形式。此外，并非方法中所示出的所有动作都是新颖实现所必需的。
本文中所包括的说明和附图描绘了用于教导本领域的技术人员如何做出和使用最佳选项的特定实现。出于教导创造性原则的目的，一些传统的方面已被简化或忽略。本领域的技术人员将领会来自这些实现的变体也落入的本发明的范围内。本领域的技术人员还将领会以上所描述的各特征可以以各种方式被组合以形成多个实现。作为结果，本发明不局限于以上所描述的特定实现，而是仅由权利要求和它们的等价物来限定。

Claims (19)

1.一种操作用于处理设备的电压控制***的方法，所述方法包括：
执行电压调整过程，所述电压调整过程包括将经递增地调整的输入电压施加到所述处理设备、根据在与计算组件的相关联的***元件的上下文中运行所述处理设备的功能测试来操作所述处理设备，以及在施加每个所述经递增地调整的输入电压期间监视至少所述处理设备的操作故障以确定至少一个最小工作电压，所述至少一个最小工作电压低于所述处理设备的制造商指定的最小电压电平，其中所述电压调整过程针对与所述处理设备相关联的每个电源或功率域独立地执行；
以所选择的性能水平操作所述计算组件中的所述处理设备，所述处理设备被供应第一电压电平处的至少一个输入电压；
监视与所述计算组件相关联的热信息；
当所述热信息指示与所述计算组件相关联的温度超过阈值温度时，将被供应给所述处理设备的所述至少一个输入电压电平调整到所述至少一个最小工作电压，并且继续以所选择的性能水平操作所述处理设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述第一电压电平包括针对所述处理设备的制造商指定的工作电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，低于所述制造商指定的工作电压的电压使用所述电压调整过程来被确定，所述电压调整过程标识所述处理设备在所述计算组件中以所选择的性能水平操作时的所述至少一个最小工作电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算组件包括与所述处理设备配套的外壳、热管理元件、存储器元件、数据存储元件和功率电子元件中的一者或多者。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所选择的性能水平包括与所述至少一个输入电压电平相关联的所述处理设备的逻辑部分的所选择的工作频率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
当所述热信息指示与所述计算组件相关联的所述温度超过第二阈值温度时，调整所述计算组件的热管理元件以降低所述温度并继续以所选择的性能水平操作所述处理设备。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
当所述热信息指示与所述计算组件相关联的所述温度超过所述阈值温度并且所述至少一个输入电压电平已被降低到所述处理器设备的预定最小工作电压时，将所述处理设备的性能降低到比所选择的性能水平更低的性能水平。
8.一种用于热控制的装置，包括：
一个或多个计算机可读存储介质；
被储存在所述一个或多个计算机可读存储介质上的程序指令，所述指令在由计算***执行时指示所述计算***至少：
执行电压调整过程，所述电压调整过程包括将经递增地调整的输入电压施加到所述计算***的处理器设备、根据在与所述计算***的相关联的***元件的上下文中运行所述处理器设备的功能测试来操作所述处理器设备，以及在施加每个所述经递增地调整的输入电压期间监视至少所述处理器设备的操作故障以确定至少一个最小工作电压，所述至少一个最小工作电压低于所述处理器设备的制造商指定的最小电压电平，其中所述电压调整过程针对与所述处理器设备相关联的每个电源或功率域独立地执行；
以所选择的性能水平操作所述计算***的所述处理器设备，所述处理器设备被供应有第一电压电平处的至少一个输入电压；
监视与所述计算***相关联的热信息；
当所述热信息指示与所述计算***相关联的温度超过阈值温度时，将被供应给所述处理器设备的所述至少一个输入电压电平调整到所述至少一个最小工作电压，同时继续以所选择的性能水平操作所述处理器设备。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，其中所述第一电压电平包括针对所述处理器设备的制造商指定的工作电压。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，低于所述制造商指定的工作电压的电压使用所述电压调整过程来被确定，所述电压调整过程标识所述处理器设备在所述计算***中以所选择的性能水平操作时的所述至少一个最小工作电压。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算***包括与所述处理器设备配套的外壳、热管理元件、存储器元件、数据存储元件和功率电子元件中的一者或多者。
12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所选择的性能水平包括与所述至少一个输入电压电平相关联的所述处理器设备的逻辑部分的所选择的工作频率。
13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，包括进一步的程序指令，所述程序指令在由所述计算***执行时指示所述计算***至少：
当所述热信息指示与所述计算***相关联的所述温度超过第二阈值温度时，调整所述计算***的热管理元件以降低所述温度并继续以所选择的性能水平操作所述处理器设备。
14.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，包括进一步的程序指令，所述程序指令在由所述计算***执行时指示所述计算***至少：
当所述热信息指示与所述计算***相关联的所述温度超过所述阈值温度并且所述至少一个输入电压电平已被降低到所述处理器设备的预定最小工作电压时，将所述处理器设备的性能降低到比所选择的性能水平更低的性能水平。
15.一种用于计算组件的热控制***，包括：
电压控制模块，所述电压控制模块被配置成执行电压调整过程，所述电压调整过程包括将经递增地调整的输入电压施加到所述计算组件的处理器设备、根据在与所述计算组件的相关联的***元件的上下文中运行所述处理器设备的功能测试来操作所述处理器设备，以及在施加每个所述经递增地调整的输入电压期间监视至少所述处理器设备的操作故障以确定至少一个最小工作电压，所述至少一个最小工作电压低于所述处理器设备的制造商指定的最小电压电平，其中所述电压调整过程针对与所述处理器设备相关联的每个电源或功率域独立地执行；
所述电压控制模块被配置成指令所述计算组件的电压调节***在所述计算组件的所述处理器设备以第一性能水平操作时将第一电压电平处的至少一个输入电压提供给所述处理器设备；
热监视模块，所述热监视模块被配置成至少监视与所述计算组件相关联的温度信息；
至少基于所述温度信息指示与所述计算组件相关联的温度超过阈值温度，所述电压控制模块被配置成将被供应给所述处理器设备的至少一个输入电压电平调整到所述至少一个最小工作电压，同时所述处理器设备继续以所述第一性能水平操作。
16.根据权利要求15所述的***，其特征在于，所述第一性能水平包括与所述至少一个输入电压电平相关联的所述处理器设备的逻辑部分的所选择的工作频率。
17.根据权利要求15所述的***，其特征在于，包括：
当所述温度信息指示与所述计算组件相关联的所述温度超过第二阈值温度时，所述电压控制模块被配置成调整所述计算组件的热管理元件以在所述处理器设备继续以所述第一性能水平操作时增加所述计算组件的外壳中的气流。
18.根据权利要求15所述的***，其特征在于，包括：
电压控制模块，所述电压控制模块被配置成标识所述温度信息何时指示与所述计算组件相关联的所述温度超过所述阈值温度以及所述至少一个输入电压电平何时已被降低到低于所述制造商指定的工作电压的所述处理设备的预定最小工作电压，以及响应地指令所述处理器设备将所述处理器设备的性能降低到比所述第一性能水平低的性能水平。
19.一种计算机***，包括用于执行如权利要求1-7中任一权利要求所述的方法的装置。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10338670B2 (en) 2016-06-10 2019-07-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Input voltage reduction for processing devices
US10248186B2 (en) 2016-06-10 2019-04-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Processor device voltage characterization
US10310572B2 (en) 2016-06-10 2019-06-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Voltage based thermal control of processing device
US10007310B2 (en) * 2016-07-08 2018-06-26 Qualcomm Incorporated Circuits and methods providing calibration for temperature mitigation in a computing device
KR20180055143A (ko) * 2016-11-16 2018-05-25 삼성전자주식회사 시스템 온 칩, 이를 포함하는 장치 및 이의 구동 방법
US10755020B1 (en) * 2019-04-03 2020-08-25 Microsoft Technology Licensing, Llc Thermal arrangement of modules in server assemblies
US11054891B2 (en) * 2019-05-09 2021-07-06 Google Llc Resonance aware performance management
US11467729B2 (en) * 2020-06-29 2022-10-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Allocating memory and redirecting memory writes in a cloud computing system based on temperature of memory modules
EP4189499A1 (en) * 2020-07-27 2023-06-07 Watlow Electric Manufacturing Company Systems and methods for using intermediate data to improve system control and diagnostics
US20220058029A1 (en) * 2020-08-24 2022-02-24 Intel Corporation Energy-efficient core voltage selection apparatus and method
US20240126685A1 (en) * 2021-04-27 2024-04-18 Micron Technology, Inc. Dynamic voltage supply for memory circuit
US11989071B2 (en) * 2022-07-19 2024-05-21 International Business Machines Corporation Dynamic guard band with timing protection and with performance protection
US11953982B2 (en) 2022-07-19 2024-04-09 International Business Machines Corporation Dynamic guard band with timing protection and with performance protection

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3970925A (en) * 1974-05-10 1976-07-20 Control Data Corporation Direct reading reactance meter
CA2352169A1 (en) * 2000-05-03 2001-11-03 Raytheon Company Fixed frequency regulation circuit employing a voltage variable dielectric capacitor
CN101173972A (zh) * 2006-10-31 2008-05-07 国际商业机器公司 用于测试确定电子设备中的最小运行电压的方法和装置
US8635470B1 (en) * 2009-12-16 2014-01-21 Applied Micro Circuits Corporation System-on-chip with management module for controlling processor core internal voltages

Family Cites Families (85)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5452401A (en) 1992-03-31 1995-09-19 Seiko Epson Corporation Selective power-down for high performance CPU/system
US5583457A (en) 1992-04-14 1996-12-10 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device having power reduction mechanism
US5752011A (en) 1994-06-20 1998-05-12 Thomas; C. Douglas Method and system for controlling a processor's clock frequency in accordance with the processor's temperature
US6928559B1 (en) * 1997-06-27 2005-08-09 Broadcom Corporation Battery powered device with dynamic power and performance management
AU1699499A (en) 1997-11-17 1999-06-07 Lifestyle Technologies Universal power supply
FR2774487B1 (fr) 1998-02-05 2000-09-29 Alsthom Cge Alcatel Systeme d'alimentation optimisee pour circuit electronique
JP2000215112A (ja) 1998-11-20 2000-08-04 Sony Computer Entertainment Inc 電子機器及び低電圧検出方法
US7100061B2 (en) 2000-01-18 2006-08-29 Transmeta Corporation Adaptive power control
US6697952B1 (en) 2000-07-24 2004-02-24 Dell Products, L.P. Margining processor power supply
US7254721B1 (en) 2001-05-01 2007-08-07 Advanced Micro Devices, Inc. System and method for controlling an intergrated circuit to enter a predetermined performance state by skipping all intermediate states based on the determined utilization of the intergrated circuit
US7111179B1 (en) 2001-10-11 2006-09-19 In-Hand Electronics, Inc. Method and apparatus for optimizing performance and battery life of electronic devices based on system and application parameters
WO2003036722A1 (fr) 2001-10-26 2003-05-01 Fujitsu Limited Circuit integre a semi-conducteur, dispositif electronique dans lequel ce circuit integre est incorpore et procede d'economie d'energie
US6889332B2 (en) 2001-12-11 2005-05-03 Advanced Micro Devices, Inc. Variable maximum die temperature based on performance state
DE60323541D1 (de) 2002-12-16 2008-10-23 Research In Motion Ltd Verfahren und vorrichtung zur senkung des energieverbrauches in einem cdma-kommunikationsgerät
US7583555B2 (en) * 2003-04-11 2009-09-01 Qualcomm Incorporated Robust and Efficient dynamic voltage scaling for portable devices
US7521960B2 (en) 2003-07-31 2009-04-21 Actel Corporation Integrated circuit including programmable logic and external-device chip-enable override control
US6985826B2 (en) 2003-10-31 2006-01-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and method for testing a component in a computer system using voltage margining
GB2408116B (en) 2003-11-14 2006-09-20 Advanced Risc Mach Ltd Operating voltage determination for an integrated circuit
US7577859B2 (en) 2004-02-20 2009-08-18 International Business Machines Corporation System and method of controlling power consumption in an electronic system by applying a uniquely determined minimum operating voltage to an integrated circuit rather than a predetermined nominal voltage selected for a family of integrated circuits
KR101035077B1 (ko) 2004-02-20 2011-05-19 삼성전자주식회사 다이나믹 전압 스케일링에 따라 전력 소비 감소가 가능한반도체 시스템
US20050210346A1 (en) 2004-03-18 2005-09-22 Alberto Comaschi Closed loop dynamic power management
JP4198644B2 (ja) 2004-06-21 2008-12-17 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路
US7370189B2 (en) 2004-09-30 2008-05-06 Intel Corporation Method and apparatus for establishing safe processor operating points in connection with a secure boot
US20060259840A1 (en) 2005-05-12 2006-11-16 International Business Machines Corporation Self-test circuitry to determine minimum operating voltage
US7391111B2 (en) * 2005-05-20 2008-06-24 Texas Instruments Incorporated Systems and methods for maintaining performance at a reduced power
US7276925B2 (en) 2005-07-01 2007-10-02 P.A. Semi, Inc. Operating an integrated circuit at a minimum supply voltage
US7539880B2 (en) 2005-09-09 2009-05-26 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. System and method for managing power consumption
US7516358B2 (en) 2005-12-20 2009-04-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Tuning core voltages of processors
JP2007213412A (ja) 2006-02-10 2007-08-23 Sony Computer Entertainment Inc マイクロプロセッサの電源電圧設定方法、プログラムおよび演算処理装置
DE102006014037A1 (de) 2006-03-27 2007-10-11 Infineon Technologies Ag Integrierter Schaltkreis und Verfahren zum Ermitteln eines Betriebsbereichs eines integrierten Schaltkreises
US8358273B2 (en) 2006-05-23 2013-01-22 Apple Inc. Portable media device with power-managed display
JP5296302B2 (ja) * 2006-07-10 2013-09-25 富士通株式会社 Ｌｓｉの取得率予測方法
US20080021590A1 (en) * 2006-07-21 2008-01-24 Vanko John C Adaptive control scheme for detecting and preventing torque conditions in a power tool
US8327158B2 (en) 2006-11-01 2012-12-04 Texas Instruments Incorporated Hardware voting mechanism for arbitrating scaling of shared voltage domain, integrated circuits, processes and systems
US7548481B1 (en) 2006-12-08 2009-06-16 Nvidia Corp. Method and apparatus for dynamic power adjustment in a memory subsystem
US7793125B2 (en) 2007-01-10 2010-09-07 International Business Machines Corporation Method and apparatus for power throttling a processor in an information handling system
US7853808B2 (en) 2007-01-18 2010-12-14 International Business Machines Corporation Independent processor voltage supply
US7936153B2 (en) 2007-02-06 2011-05-03 International Business Machines Corporation On-chip adaptive voltage compensation
US7430675B2 (en) 2007-02-16 2008-09-30 Apple Inc. Anticipatory power management for battery-powered electronic device
JP5098367B2 (ja) 2007-03-06 2012-12-12 富士通セミコンダクター株式会社 電源電圧調整回路およびマイクロコンピュータ
US7487012B2 (en) 2007-05-11 2009-02-03 International Business Machines Corporation Methods for thermal management of three-dimensional integrated circuits
JP4967801B2 (ja) 2007-05-17 2012-07-04 ソニー株式会社 電源装置および電源装置の動作方法
US20080307240A1 (en) 2007-06-08 2008-12-11 Texas Instruments Incorporated Power management electronic circuits, systems, and methods and processes of manufacture
US7616509B2 (en) 2007-07-13 2009-11-10 Freescale Semiconductor, Inc. Dynamic voltage adjustment for memory
WO2009010920A2 (en) 2007-07-19 2009-01-22 Nxp B.V. Semi-adaptive voltage scaling for low-energy digital vlsi-design
US20090058842A1 (en) 2007-09-04 2009-03-05 Apple Inc. Devices and methods for controlling a display to conserve power
JP5332426B2 (ja) 2008-09-10 2013-11-06 富士通株式会社 情報処理装置、許容電圧試験システム、許容電圧試験方法
US8127160B2 (en) 2008-10-13 2012-02-28 International Business Machines Corporation Dynamic frequency and voltage scaling for a computer processor
US8161431B2 (en) 2008-10-30 2012-04-17 Agere Systems Inc. Integrated circuit performance enhancement using on-chip adaptive voltage scaling
US7915910B2 (en) 2009-01-28 2011-03-29 Apple Inc. Dynamic voltage and frequency management
US9798370B2 (en) 2009-03-30 2017-10-24 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Dynamic memory voltage scaling for power management
EP2414908B1 (en) 2009-03-30 2020-08-12 QUALCOMM Incorporated Adaptive voltage scaling
US8294440B2 (en) 2009-06-27 2012-10-23 Lowe Jr Brian Albert Voltage regulator using depletion mode pass driver and boot-strapped, input isolated floating reference
CN101957397A (zh) 2009-07-14 2011-01-26 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电压自动量测***及量测方法
US20110109378A1 (en) 2009-11-11 2011-05-12 International Business Machines Corporation Method and Device For Supplying Power to a Microelectronic Chip
US8671413B2 (en) 2010-01-11 2014-03-11 Qualcomm Incorporated System and method of dynamic clock and voltage scaling for workload based power management of a wireless mobile device
US8452353B2 (en) 2010-02-24 2013-05-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Apparatus and methods for providing intelligent battery management
US9374787B2 (en) 2011-02-10 2016-06-21 Alcatel Lucent Method and apparatus of smart power management for mobile communication terminals using power thresholds
US8996192B2 (en) 2011-02-16 2015-03-31 Signalogic, Inc. Thermal management for integrated circuits
EP2607987A1 (en) 2011-12-19 2013-06-26 Fujitsu Limited Computing apparatus and system for remote control of operating states
US9152518B2 (en) 2012-01-19 2015-10-06 International Business Machines Corporation In situ processor re-characterization
US20130311792A1 (en) 2012-05-18 2013-11-21 Prahallada PONNATHOTA Voltage scaling architecture on system-on-chip platform
US20140028169A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Jack Lin Toolbox
KR101991682B1 (ko) 2012-08-29 2019-06-21 삼성전자 주식회사 Ｄｖｆｓ 제어 방법 및 이를 이용한 시스템-온 칩
US9560598B2 (en) 2012-09-07 2017-01-31 Apple Inc. Power management based on adaptive receiver selection
US9075556B2 (en) 2012-12-21 2015-07-07 Intel Corporation Controlling configurable peak performance limits of a processor
US9015500B2 (en) 2013-01-16 2015-04-21 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for using dynamic voltage and frequency scaling with circuit-delay based integrated circuit identification
US9342123B2 (en) 2013-03-18 2016-05-17 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Determine voltage supplied to a core
US9304573B2 (en) 2013-06-21 2016-04-05 Apple Inc. Dynamic voltage and frequency management based on active processors
US9405340B2 (en) 2013-06-27 2016-08-02 Intel Corporation Apparatus and method to implement power management of a processor
US9910484B2 (en) 2013-11-26 2018-03-06 Intel Corporation Voltage regulator training
US9459689B2 (en) 2013-12-23 2016-10-04 Intel Corporation Dyanamically adapting a voltage of a clock generation circuit
US9182768B2 (en) * 2014-01-08 2015-11-10 Nvidia Corporation Voltage optimization circuit and managing voltage margins of an integrated circuit
US9606605B2 (en) 2014-03-07 2017-03-28 Apple Inc. Dynamic voltage margin recovery
US9489031B2 (en) 2014-03-10 2016-11-08 Apple Inc. Method to reduce acoustic noise induced by processor performance state changes in response to periodic application workloads
US9348346B2 (en) 2014-08-12 2016-05-24 Freescale Semiconductor, Inc. Voltage regulation subsystem
US9763116B2 (en) * 2014-08-27 2017-09-12 Western Digital Technologies, Inc. Method of optimizing device performance by maintaining device within temperature limits
US9625963B2 (en) * 2014-08-29 2017-04-18 Qualcomm Incorporated Thermally-constrained voltage and frequency scaling
WO2016087002A1 (en) 2014-12-05 2016-06-09 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Voltage regulator mechanism, electronic device, method and computer program
US9269407B1 (en) 2015-02-05 2016-02-23 Globalfoundries Inc. System and method for managing circuit performance and power consumption by selectively adjusting supply voltage over time
JP6528612B2 (ja) 2015-08-31 2019-06-12 株式会社ソシオネクスト 電源電圧制御回路、電源電圧制御方法および電源電圧制御プログラム
US10209726B2 (en) 2016-06-10 2019-02-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Secure input voltage adjustment in processing devices
US10310572B2 (en) 2016-06-10 2019-06-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Voltage based thermal control of processing device
US10248186B2 (en) 2016-06-10 2019-04-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Processor device voltage characterization
US10338670B2 (en) 2016-06-10 2019-07-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Input voltage reduction for processing devices

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3970925A (en) * 1974-05-10 1976-07-20 Control Data Corporation Direct reading reactance meter
CA2352169A1 (en) * 2000-05-03 2001-11-03 Raytheon Company Fixed frequency regulation circuit employing a voltage variable dielectric capacitor
CN101173972A (zh) * 2006-10-31 2008-05-07 国际商业机器公司 用于测试确定电子设备中的最小运行电压的方法和装置
US8635470B1 (en) * 2009-12-16 2014-01-21 Applied Micro Circuits Corporation System-on-chip with management module for controlling processor core internal voltages

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017213964A1 (en) 2017-12-14
US10310572B2 (en) 2019-06-04
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