TWI598882B - 用於具有非揮發性記憶體之一系統的電力預算的動態分配 - Google Patents

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Description

用於具有非揮發性記憶體之一系統的電力預算的動態分配
本發明可關於基於一具有非揮發性記憶體之系統的一或多個電力狀態而動態地分配用於該系統的電力。
「反及」(NAND)快閃記憶體以及其他類型之非揮發性記憶體(「NVM」)通常用於大容量儲存器。舉例而言，諸如攜帶型媒體播放器或蜂巢式電話之電子器件常常包括原始快閃記憶體或快閃記憶體卡以儲存音樂、視訊及其他媒體。
電子器件可使用由內部電源(諸如，電池)供應的電力而操作，該內部電源可能需要時常充電以補充該內部電源。內部電源可藉由將電子器件耦接至充電器件(例如，藉由將充電器件之端子實體地連接至電子器件之端子)而再充電。然而，當充電器件第一次耦接至電子器件時，可存在期間電子器件可僅自充電器件汲取有限電力量的時間間隔。在此時間間隔期間，電子器件之特定組件或此等組件之組合可不能夠起作用或當在此有限電力預算情況下操作時，可妨礙其完全起作用的能力。
揭示用於基於一或多個電力狀態動態地分配用於一系統之電力的系統及方法。該等系統可包括一電子器件(例如，一攜帶型媒體播放器或蜂巢式電話)，該電子器件可包括一處理器、一非揮發性記憶體(「NVM」)及一電力預算管理器。
該非揮發性記憶體可為任何合適類型之記憶體，諸如快閃記憶體(例如，NAND快閃記憶體)。該非揮發性記憶體可包括一或多個非揮發性記憶體晶粒及用以使得能夠存取及操作彼等晶粒之相關聯電路。在一些實施例中，該非揮發性記憶體亦可包括其自身之控制器及其他組件(諸如，一錯誤校正碼模組)。
該電力預算管理器(例如，實施於一器件處理器上或非揮發性記憶體上)可監視可用電力量並將一電力預算動態地分配至該處理器、該非揮發性記憶體及該系統中之任何其他組件中的每一者或分配至該處理器及/或該非揮發性記憶體中之組件。舉例而言，在一實施例中，該電力預算管理器可偵測到該系統正在一低電力狀態下操作。如本文中所定義，一低電力狀態係在系統正自一外部充電源接收一低電力量(例如，100 mA之預定電力位準)時及系統之內部電源(例如，電池)不能夠向該電子器件供電之情況。此低電力狀態可(例如)在該電子器件與該外部充電器件之間的一通用串列匯流排(「USB」)協定交握序列期間存在。回應於偵測到該低電力狀態，該電力預算管理器可將一各別電力預算動態地分配至該系統之一或多個組件中的每一組件。舉例而言，該電力預算管理器可將一電力預算動態地分配至該處理器及該非揮發性記憶體中之每一者，使得該處理器及該非揮發性記憶體可在不超過該低電力狀態期間可用的電力之情況下共同地操作。
各別組件(例如，處理器或非揮發性記憶體)之電力預算可使用任何數目種技術來實施。舉例而言，在一實施例中，該電力預算管理器可使該處理器停滯，此阻止該處理器操作，藉此節省電力以遵守一電力預算。可藉由數種技術來使該處理器停滯，諸如時脈閘控(例如，藉由停用該處理器電路之一或多個部分)。作為另一實例，可藉由節制其時脈速度(例如，將其時脈速度減少至一預定位準)來使該處理器停滯。作為又一實例，該電力預算管理器可藉由(例如)將電力再分至該非揮發性記憶體之一或多個組件來控制該非揮發性記憶體之電力消耗。
該電力預算管理器亦可使用任何合適技術來中斷該處理器之該停滯。舉例而言，該電力預算管理器可回應於接收到由一非揮發性記憶體控制器發出之一或多個旗標而中斷該處理器之該停滯，其中該一或多個旗標可指示一或多個記憶體操作何時完成。作為另一實例，該電力預算管理器可回應於接收到一來自該非揮發性記憶體控制器之中斷請求而中斷該處理器之該停滯。
在一些實施例中，若該電力預算管理器偵測到當前電力位準超過該低電力狀態之電力位準，則該電力預算管理器可移除分配至該系統之該一或多個組件中之每一組件的該各別電力預算。在移除該各別電力預算後，該系統之組件可能夠自外部充電器件汲取與所需要的電流同樣多之電流。在其他實施例中，該電力預算管理器可監視該系統之各種組件的電力消耗並相應地分配電力。
在考慮結合隨附圖式進行之以下[實施方式]時，本發明之上述及其他態樣以及優點將變得更加顯而易見，在圖式中相同參考字元始終指代相同部分。
圖1為電子器件100之示意圖。在一些實施例中，電子器件100可為或可包括攜帶型媒體播放器(例如，可購自Cupertino,CA之Apple Inc.提供的iPodTM)、蜂巢式電話(例如，可購自Apple Inc.的iPhoneTM)、口袋型個人電腦、個人數位助理(「PDA」)、桌上型電腦、膝上型電腦及任何其他合適類型之電子器件。
電子器件100可包括系統單晶片(「SoC」)110及非揮發性記憶體(「NVM」)120。NVM 120可包括基於浮動閘極或電荷捕獲技術之NAND快閃記憶體、NOR快閃記憶體、可抹除可程式化唯讀記憶體(「EPROM」)、電可抹除可程式化唯讀記憶體(「EEPROM」)、鐵電RAM(「FRAM」)、磁阻RAM(「MRAM」)、任何其他已知或未來類型之非揮發性記憶體技術，或其任何組合。
在一些實施例中，NVM 120可包括用於使用內部晶片選擇信號經由內部通道(例如，NVM控制器122與NVM晶粒124之間的一或多個資料路徑)存取並管理NVM晶粒124的NVM控制器122。在一些狀況下，NVM控制器122可選擇性地啟用NVM晶粒124中之任何晶粒。舉例而言，回應於接收到來自器件處理器112之存取NVM晶粒124中之特定晶粒的請求(例如，讀取、程式化或抹除請求)，NVM控制器122可選擇性地啟用由器件處理器112請求之晶粒。
NVM控制器122可執行諸如損耗平均、壞損區塊管理及邏輯至實體轉譯操作之記憶體管理功能。NVM 120可包括用於偵測並校正資料錯誤(例如，翻轉位元)的錯誤校正碼(「ECC」)引擎126。用虛線框展示ECC引擎126以指示其功能可實施於不同位置中。在一些實施例中，ECC引擎126可實施為NVM控制器122中之硬體組件或實施為由NVM控制器122執行之軟體組件。在一些實施例中，ECC引擎126可為NVM 120中之獨立模組。
應理解，由NVM控制器122實施之一或多個功能可由SoC 110來實施。因此，在一些實施例中，NVM控制器122可作為SoC 110之部分而包括。在此實施例中，NVM 120可包括晶粒124及相關聯電路(例如，電荷泵、列及行解碼器等)，但將不包括NVM控制器。
NVM晶粒124可經組織成「區塊」(其為最小抹除單位)，且經進一步組織成「頁面」(其為最小可程式化及可讀取單位)。每一晶粒124可包括可配置於一或多個平面(或記憶體組)中之多個區塊。來自每一平面或晶粒之區塊可虛擬地連結在一起以形成「超級區塊」。可使用實體位址(例如，實體頁面位址或實體區塊位址)來定址NVM晶粒124之每一記憶體位置(例如，頁面或區塊)。
圖1以及之後的圖及各種所揭示之實施例有時可就使用快閃記憶體技術而言來進行描述。然而，此不意欲為限制的，且可替代地實施任何其他類型之非揮發性記憶體。電子器件100可(例如)包括其他組件，諸如電源供應器或未在圖1中描繪以防止圖過於複雜的任何使用者輸入或輸出組件。
SoC 110可包括器件處理器112、記憶體114及NVM介面118。器件處理器112可控制SoC 110之一般操作及功能以及SoC 110或器件100之其他組件。舉例而言，回應於使用者輸入及/或應用程式或作業系統之指令，器件處理器112可向NVM介面118發出讀取或寫入命令以獲得來自NVM 120之資料或將資料儲存於NVM 120中。亦即，NVM介面118可使得能夠在NVM 120與器件處理器112之間進行通信。為清楚起見，器件處理器112可請求以供儲存或擷取的資料可被稱為「使用者資料」，即使該資料可能不與使用者或使用者應用程式直接相關聯亦如此。更確切而言，使用者資料可為由器件處理器112(例如，經由應用程式或作業系統)產生或獲得的數位資訊之任何合適序列。
器件處理器112可包括硬體、軟體及韌體之任何組合，及操作以驅動電子器件100之功能性的任何組件、電路或邏輯。舉例而言，器件處理器112可包括在儲存於NVM 120或記憶體114中之軟體/韌體的控制下操作的一或多個處理器。
在一些實施例中，器件處理器112可包括電力預算管理器128，該電力預算管理器128可將電力預算動態地分配至電子器件100之一或多個組件。該一或多個組件可包括(例如)器件處理器112、NVM 120、NVM介面118及電子器件100之任何其他合適組件。在一些實施例中，電力預算可基於可用於電子器件100或可用於SoC 110及NVM 120之總電力量而分配。儘管電力預算管理器128經展示為實施於圖1中之器件處理器112上，但熟習此項技術者將瞭解，電力預算管理器128可另外或替代地實施於NVM控制器122上。將結合圖3至圖5較詳細地論述動態電力分配。
記憶體114可包括任何合適類型之揮發性或非揮發性記憶體，諸如動態隨機存取記憶體(「DRAM」)、同步動態隨機存取記憶體(「SDRAM」)、雙資料速率(「DDR」)RAM、快取記憶體、唯讀記憶體(「ROM」)或其任何組合。記憶體114可包括可臨時儲存用於程式化至NVM 120中或自NVM 120讀取之使用者資料的資料源。在一些實施例中，記憶體114可充當用於實施為器件處理器112之部分之任何處理器的主記憶體。
NVM介面118可包括經組態以充當器件處理器112與NVM 120之間的介面或驅動程式之硬體、軟體及/或韌體的任何合適組合。對於包括於NVM介面118中之任何軟體模組，相應程式碼可儲存於NVM 120或記憶體114中。
NVM介面118可執行允許器件處理器112存取NVM 120並管理NVM 120之記憶體位置(例如，頁面、區塊、超級區塊、積體電路)及儲存於其中之資料(例如，使用者資料)的多種功能。舉例而言，NVM介面118可解譯來自器件處理器112之讀取或寫入命令，執行損耗平均，並產生與NVM 120之匯流排協定相容之讀取及程式化指令。
雖然將NVM介面118及器件處理器112展示為單獨模組，但此僅意欲簡化本發明之實施例的描述。應理解，此等模組可共用硬體組件、軟體組件或硬體組件與軟體組件兩者。舉例而言，實施為器件處理器112之部分的處理器可執行用於NVM介面118的基於軟體之記憶體驅動程式。因此，器件處理器112及NVM介面118之部分有時可共同地被稱為「處理器」。
圖1說明一電子器件，在該電子器件中，NVM 120可具有其自身之控制器(例如，NVM控制器122)。在一些實施例中，電子器件100可包括目標器件(諸如，快閃記憶體卡或SD卡)，該目標器件包括NVM 120及NVM介面118之一些或所有部分(例如，下文所論述之轉譯層)。在此等實施例中，SoC 110或器件處理器112可充當目標器件之主機控制器。舉例而言，作為主機控制器，SoC 110可向目標器件發出讀取及寫入請求。
圖2為電子器件200之示意圖，其可更詳細地說明根據一或多個實施例的電子器件100(圖1)之韌體、軟體及/或硬體組件中之一些組件。電子器件200可具有上文結合圖1中所展示之器件100描述的特徵及功能性中之任一者，且器件100可具有電子器件200之特徵及功能性中之任一者。電子器件200可包括檔案系統210、NVM驅動程式212、NVM匯流排控制器216及NVM 220。在一些實施例中，檔案系統210及NVM驅動程式212可為軟體或韌體模組，且NVM匯流排控制器216及NVM 220可為硬體模組。因此，在此等實施例中，NVM驅動程式212可表示NVM介面218之軟體或韌體態樣，且NVM匯流排控制器216可表示NVM介面218之硬體態樣。
檔案系統210可包括任何合適類型之檔案系統且可為電子器件200之作業系統之部分(例如，圖1之器件處理器112之部分)。在一些實施例中，檔案系統210可包括快閃記憶體檔案系統，其可提供頁面之邏輯至實體映射。檔案系統210可執行下文論述之NVM驅動程式212之功能性中的一些或所有功能性，且因此檔案系統210及NVM驅動程式212可為或可不為單獨模組。
檔案系統210可管理應用程式及/或作業系統之檔案及資料夾結構。檔案系統210可在執行於電子器件200上的應用程式或作業系統之控制下操作，且可在該應用程式或作業系統請求自NVM 220讀取資訊或將資訊儲存於NVM 220中時將寫入及讀取命令提供至NVM驅動程式212。連同每一讀取或寫入命令，檔案系統210可提供指示使用者資料應自何處讀取或寫入至何處的邏輯位址(諸如，邏輯頁面位址或具有頁面偏移之邏輯區塊位址)。
檔案系統210可將不與NVM 220直接相容之讀取及寫入請求提供至NVM驅動程式212。舉例而言，邏輯位址可使用基於硬碟機之系統的典型慣例或協定。基於硬碟機之系統(不同於快閃記憶體)可覆寫一記憶體位置而不首先執行區塊抹除。此外，硬碟機可無需進行損耗平均以增加器件之壽命或對基於快閃記憶體之器件特定的其他技術。因此，NVM介面218可執行為記憶體特定、供應商特定或兩者以處置檔案系統請求的任何功能且以適合於NVM 220之方式執行其他管理功能。
NVM驅動程式212可包括轉譯層214。在一些實施例中，轉譯層214可為或可包括快閃轉譯層(「FTL」)。在寫入操作時，轉譯層214可將所提供之邏輯位址映射至NVM 220上之可用、經抹除之實體位置。在讀取操作時，轉譯層214可使用所提供之邏輯位址來判定儲存所請求資料的實體位址。因為每一NVM可取決於NVM之大小或供應商而具有不同佈局，所以此映射操作可為記憶體及/或供應商特定的。除邏輯至實體位址映射外，轉譯層214亦可執行任何其他合適功能。舉例而言，轉譯層214可執行可為快閃轉譯層之典型的其他功能中之任一者，諸如廢棄項目收集及損耗平均。
NVM驅動程式212可與NVM匯流排控制器216介接以完成NVM存取請求(例如，程式化、讀取及/或抹除請求)。匯流排控制器216可充當至NVM 220之硬體介面，且可使用匯流排協定、資料速率及/或NVM 220之其他規格與NVM 220通信。
NVM介面218可基於記憶體管理資料(本文中有時稱為「後設資料」)來管理NVM 220。後設資料可由NVM驅動程式212產生或可由在NVM驅動程式212之控制下操作的模組產生。舉例而言，後設資料可包括用於管理邏輯位址與實體位址之間的映射、壞損區塊管理、損耗平均、「ECC」資料或其任何組合之任何資訊。後設資料可包括由檔案系統210連同使用者資料一起提供的資料，諸如邏輯位址。因此，一般而言，「後設資料」可指代關於使用者資料或與使用者資料有關或大體上用以管理非揮發性記憶體之操作及記憶體位置的任何資訊。
NVM介面218可經組態以將後設資料儲存於NVM 220中。在一些實施例中，NVM介面218可將與使用者資料相關聯的後設資料儲存於儲存使用者資料的同一記憶體位置(例如，頁面)處。舉例而言，NVM介面218可將使用者資料、相關聯邏輯位址及用於使用者資料之ECC資料儲存於NVM 220之一或多個記憶體位置處。NVM介面218亦可將關於使用者資料的其他類型之後設資料儲存於同一記憶體位置中。舉例而言，後設資料可含有指示所儲存資料是否為良好資料的旗標。
NVM介面218可儲存邏輯位址及相關聯使用者資訊自身，使得在電力開啟NVM 220時或在NVM 220之操作期間，電子器件200可判定何資料駐留於該特定位置處。詳言之，因為檔案系統210可根據使用者資料之邏輯位址而非其實體位址來參考使用者資料，所以NVM介面218可將使用者資料及邏輯位址一起儲存以維持其關聯。舉例而言，在NVM介面218將邏輯磁區直接映射至實體頁面的實施例中，NVM介面218可將邏輯至實體映射以及資訊自身儲存於NVM中之頁面中。
現參看圖3，展示說明性電子系統之示意圖。電子系統300可包括電子器件302及外部充電源310。在一些實施例中，電子器件302可與圖1之電子器件100及/或圖2之電子器件200相同或實質上類似。
舉例而言，電子器件302可包括主機系統或處理器304(例如，圖1之SoC 110)及NVM 306(例如，圖1之NVM 120或圖2之NVM 220)。在一些狀況下，電子器件302可包括電池308，該電池308在經充電至至少一預定位準時可向電子器件302供電。然而，當電子器件302已保持未充電歷時延長時間段時，電池308可最終耗盡實質上其所有電荷。在此狀態下，電池308可不能夠向電子器件302及一或多個其組件供電。
在一些實施例中，電子器件302可藉由經由一或多個電力連接336將電子器件302耦接至外部充電器件310而再充電。外部充電器件310可包括能夠將電力供應至電子器件302的任何合適之電子充電器件或系統。舉例而言，外部充電器件310可包括膝上型電腦、電源供應器或銜接台。此外，電力連接336可包括(例如)通用串列匯流排(「USB」)連接、USB 2.0連接、串聯連接、並聯連接、火線(FireWire)連接、任何其他合適之有線或無線電力連接，及/或其任何組合。
然而，當電子器件302經由電力連接336第一次耦接至外部充電器件310時，可限制可自外部充電器件310汲取的電流量。舉例而言，若電子器件302使用USB連接來耦接至外部充電器件310，則電子器件302在可自外部充電器件310汲取最大電力量(例如，500 mAmp、1 Amp或2 Amp之最大電流)之前可首先需要完成與外部充電器件310的交握階段。該交握階段可為電子器件302與外部充電器件310之間的協商程序以判定電子器件302可自充電器件310汲取多少電流。在交握階段期間，供應有限電力量，但在交握完成之後，可提供「達成協議」之電力位準。
結果，在完成交握階段之前，電子器件302可僅能夠自外部充電器件310汲取有限電力量(例如，100 mAmp之最大電流對正常操作期間之500 mAmp之最大電流)。因此，給定有限電力預算，處理器304可能需要在其各種組件(例如，NVM及處理器)間動態地分配電力，以便確保提供充分電力以使得選擇性組件能夠進行操作。
熟習此項技術者將瞭解，除將電力動態地分配至處理器304及NVM 306外或替代將電力動態地分配至處理器304及NVM 306，可針對電子器件302之任何其他組件動態地分配電力。熟習此項技術者亦將瞭解，儘管此論述係針對起因於USB協定之低電力狀態，但電子器件302可藉由在其各種組件間動態地分配電力而對任何低電力情形作出回應。因此，低電力狀態可為內部電源(例如，電池308)不能夠將足夠電力提供至電子器件302使得電子器件302可在其正常操作模式下操作(例如，播放音樂或促進蜂巢式電話呼叫)之任何狀態。同時，外部充電器件(例如，外部充電器件310)亦可將低電力量(例如，100 mA之預定電力位準)提供至電子器件302。
圖4展示用於電子器件(例如，圖1之電子器件100、圖2之電子器件200或圖3之電子器件302)之組件的說明性電力預算分配400之圖表。熟習此項技術者將瞭解，時間間隔t 0 至t 5 未按比例繪製，且因此在一些狀況下，與其他時間間隔相比，一些時間間隔可實際上長得多或短得多。
在時間t 0 處，電力預算管理器(例如，圖1之電力預算管理器128)可判定記憶體系統正在低電力狀態下操作。結果，電力預算管理器可將電力預算402分配至處理器(例如，圖1之SoC 110或圖3之處理器304)並將電力預算404分配至NVM(圖1之NVM 120、圖2之NVM 220或圖3之NVM 306)。電力預算402及404之組合可等於或小於電力位準420。在時間t0與t5之間，電力位準420可為在交握階段期間提供之電力位準(例如，100 mAmp)，且在時間t5後，電力位準422可為在交握階段完成後期間提供之電力位準(例如，500 mAmp、1 Amp或2 Amp)。另外，因為處理器最初可能需要使用較多電力(例如，用於發出一或多個請求之額外電力)，所以電力預算402可高於電力預算404。
接著，在時間t 0 與時間t 1 之間，處理器可發出存取NVM之請求(例如，讀取、抹除或程式化請求)。在一實施例中，處理器可向NVM發出載入一或多個程式(例如，作業系統)以用於系統開機的請求。
在已發出該請求後，在時間t 1 處，電力預算管理器可將電力預算406及408分別分配至處理器及NVM。電力預算406及408之組合可等於或小於電力位準420。
在一些狀況下，可在時間t 1 處將較低電力量分配至處理器，此係因為處理器在發出請求後可能無需執行任何其他重要操作。因此，電力預算406可低於電力預算402。
相比而言，因為NVM可在接收到來自處理器之請求(例如，載入一或多個程式以用於系統開機)後正執行大多數系統操作，所以與處理器相比，NVM可能需要額外電力。因此，電力預算408可高於電力預算406。
在一些實施例中，為了使處理器滿足時間t 1 與時間t 2 之間的電力預算406，電力預算管理器可使處理器停滯。舉例而言，電力預算管理器可藉由時脈閘控處理器(例如，藉由停用處理器電路之一或多個部分)而使處理器停滯。作為另一實例，電力預算管理器可藉由節制(throttle)處理器之時脈速度(例如，將時脈速度減少至最小位準)而使處理器停滯。
接著，在時間t 2 處，電力預算管理器可回應於接收到一中斷請求而中斷處理器之停滯。舉例而言，電力預算管理器可接收到來自電子系統(例如，圖3之電子系統300)之一或多個組件的中斷請求。在一些實施例中，電力預算管理器可已接收到來自NVM之中斷請求。舉例而言，NVM控制器(例如，圖1之NVM控制器122)可將命令處理器在較高電力位準下操作的中斷請求提供至處理器。作為另一實例，NVM控制器可發出一或多個旗標，其中該一或多個旗標可指示一或多個記憶體操作何時完成。
若電力預算管理器判定已接收到中斷處理器之停滯的請求，則電力預算管理器可將電力預算402及404分別分配至處理器及NVM。因此，在一些實施例中，在時間t 2 與時間t 3 之間分配的電力預算可與在時間t 0 與時間t 1 之間分配的電力預算相同或類似。
可在時間t 2 處將較高電力量分配至處理器，此係因為處理器可需要額外電力以便繼續執行系統操作(例如，執行一或多個系統應用程式)。相應地，因為處理器可在已中斷停滯後執行大多數系統操作，所以電力預算402可高於電力預算404。
熟習此項技術者將瞭解，電力預算分配400中所展示之電力預算僅為說明性的，且分配至系統之每一組件的實際電力預算可取決於一或多個因數。該一或多個因數可包括(例如)系統之當前狀態、系統之一或多個未來狀態、總的可用電力、由處理器發出之請求的類型(例如，讀取、程式化或抹除請求)、任何其他合適因數，及/或其組合。
因此，例如，在時間t 3 與時間t 4 之間，電力預算管理器可將幾乎所有可用電力(例如，電力預算410)分配至處理器，此可允許處理器執行額外操作。此外，在時間t 4 與時間t 5 之間，電力預算管理器可將幾乎所有可用電力(例如，電力預算412)分配至NVM，此可允許NVM執行額外操作。
接著，在時間t 5 處，交握操作完成且電力預算管理器不再限於在低電力狀態下操作。此時，電力預算管理器可根據新電力位準422來分配電力。
現參看圖5及圖6，根據本發明之各種實施例展示說明性程序之流程圖。此等程序可由系統(例如，圖1之系統100)中之一或多個組件執行。舉例而言，電力預算管理器(例如，圖1之電力預算管理器128)可執行此等程序之步驟中的一或多者。
首先轉向圖5，展示用於動態電力分配之程序500。程序500可在步驟502處開始，其中電力預算管理器可監視可用於系統(例如，圖3之電子器件302)之電力量。
在步驟504處，電力預算管理器可判定可用於系統(例如，圖3之電子器件302)之總電力量是否在預定電力位準之下。若在步驟504處電力預算管理器判定可用於系統之總電力量不在預定電力位準之下，則程序500可在步驟506處結束。
若在步驟504處電力預算管理器替代地判定可用於系統之總電力量在預定電力位準之下，則程序500可移至步驟508。舉例而言，電力預算管理器可已偵測到系統正在低電力狀態下操作。在該低電力狀態期間，電子器件(例如，圖1之電子器件100、圖2之電子器件200及/或圖3之電子器件302)之電池(例如，圖3之電池308)可不能夠向系統供電。同時，電子器件亦可正自外部充電器件(例如，圖3之外部充電器件310)接收低電力量(例如，100 mA之預定電力位準)。舉例而言，電力預算管理器可藉由偵測到電子器件正經由USB協定與外部充電器件通信且USB協定之交握階段尚未完成而偵測到低電力狀態。
接著，在步驟508處，電力預算管理器可將各別電力預算動態地分配至系統之一或多個組件中之每一組件。在一些實施例中，電力預算管理器可基於可用的電力量而分配各別電力預算。舉例而言，電力預算管理器可將電力預算動態地分配至處理器(例如，圖1之SoC 110或圖3之處理器304)及NVM(例如，圖1之NVM 120、圖2之NVM 220或圖3之NVM 306)中之每一者，使得處理器及NVM可在不超過預定電力位準之情況下共同地操作。換言之，電力預算管理器可監視處理器及NVM之累積電力消耗，且確保累積電力消耗不超過預定電力位準。
在其他實施例中，電力預算管理器可藉由(例如)將分配至NVM之電力再分至NVM之一或多個組件(例如，圖1之一或多個NVM晶粒124或圖1之NVM控制器122)來控制NVM之電力消耗。在一些狀況下，電力預算管理器可基於NVM之當前操作狀態而在NVM之組件間再分電力。因此，取決於NVM之哪些組件需要較大電力，電力預算管理器可相應地將較高電力預算分配至彼等組件且將較低電力預算分配至剩餘組件。
在其他實施例中，電力預算管理器可監視系統之各種組件的電力消耗並相應地分配電力。因此，回應於偵測到系統之特定組件將消耗或需要消耗最多電力，電力預算管理器可將相應較大之電力預算分配至彼組件。
藉由將不同電力預算動態地分配至系統之各種組件，電力預算管理器可增強系統之效能。舉例而言，若當前未使用NVM，則電力預算管理器可將較高電力預算分配至處理器。處理器接著可藉由執行額外操作而利用此較高電力預算。此效能增強對於在預定時間段內分配固定電力臨限值用於記憶體組件的系統而言將係不可達成的。
繼續步驟510，電力預算管理器可判定可用於系統之總電力量是否在預定電力位準之上。若在步驟510處電力預算管理器判定可用於系統之總電力量不在預定電力位準之上，則程序500可返回至步驟508。在步驟508處，電力預算管理器可繼續將電力預算動態地分配至系統之組件。
若在步驟510處電力預算管理器替代地判定可用於系統之總電力量在預定電力位準之上，則程序500可移至步驟512。舉例而言，電力預算管理器可已偵測到系統正在高電力狀態下操作。在該高電力狀態期間，電子器件可正自外部充電器接收高電力量(例如，500 mA)。然而，電子器件之電池可能仍未提供任何電力或足以向系統供電之電力。在一些實施例中，電力預算管理器可藉由偵測到外部充電器件與電子器件之間的USB協定之交握階段已完成而偵測到高電力狀態。
作為另一實例，電力預算管理器可已偵測到系統正在全電力狀態下操作。在該全電力狀態期間，電子器件可正自外部充電器件及/或電池接收全電力。在一些實施例中，電力預算管理器可藉由偵測到電子器件之電池充滿電而偵測到系統正在全電力狀態下操作。
接著，在步驟512處，電力預算管理器可移除分配至系統之該一或多個組件中之每一組件的各別電力預算。在已移除各別電力預算之後，系統之組件可自外部充電器件汲取與所需要的電流同樣多之電流。程序500接著可在步驟506處結束。
現參看圖6，展示用於在系統(例如，圖3之電子器件302)中分配電力預算之程序600。在一些實施例中，程序600可表示程序500(圖5)之步驟508的較詳細視圖。因此，系統可在低電力狀態下操作，其中該系統正自外部充電器件(例如，圖3之外部充電器件310)接收電力且內部電源(例如，圖3之電池308)不能夠獨立地向系統供電。在一些實施例中，總的所接收之電力可具有預定電力位準(例如，100 mA)。
儘管以下論述涉及回應於低電力狀態而使處理器(例如，圖1之SoC 110或圖3之處理器304)停滯，但熟習此項技術者將瞭解，類似方法亦可應用於NVM(例如，圖1之NVM 120、圖2之NVM 220或圖3之NVM 306)之處理器，諸如NVM控制器(例如，圖1之NVM控制器122)。因此，若低電力狀態持續較長時間段，則處理器及NVM控制器可交替地進行停滯程序以便增強系統之效能。
程序600可在步驟602處開始。在步驟604處，電力預算管理器(例如，圖1之電力預算管理器128)可將第一電力預算(例如，圖4之電力預算402)分配至處理器。
接著，在步驟606處，處理器可發出存取NVM(例如，圖1之NVM 120、圖2之NVM 220或圖3之NVM 306)之請求(例如，讀取、抹除或程式化請求)。舉例而言，處理器可發出讀取請求以存取儲存於一或多個NVM晶粒(例如，圖1之NVM晶粒124)之記憶體位置中的資料。作為另一實例，處理器可發出程式化請求以將資料程式化至一或多個NVM晶粒之記憶體位置中。在一些實施例中，為了在低電力狀態下操作之同時節省電力，處理器或NVM控制器(例如，圖1之NVM控制器122)可將請求限於一次僅存取NVM之一個晶粒。在其他實施例中，在輸入/輸出(「I/O」)信號正在處理器與NVM控制器之間傳送的同時可阻止其他系統操作。
繼續步驟608，電力預算管理器可將第二電力預算(例如，圖4之電力預算406)分配至處理器，其中該第二電力預算可低於該第一電力預算。可將較低電力量分配至處理器，此係因為在發出請求後，處理器可能無需執行任何其他重要操作。
在步驟610處，電力預算管理器可將第三電力預算(例如，圖4之電力預算408)分配至NVM，其中第二電力預算及第三電力預算之組合等於或小於預定電力位準(例如，圖4之電力位準420)。在一些狀況下，因為NVM可在接收到來自處理器之請求後正執行大多數系統操作，所以與處理器相比，NVM可能需要額外電力。因此，第三電力預算可高於第二電力預算。
接著，在步驟612處，電力預算管理器可使處理器停滯以限制電力消耗，使得處理器不超過第二電力預算。舉例而言，可藉由時脈閘控(例如，藉由停用處理器電路之一或多個部分)而使處理器停滯。作為另一實例，可藉由節制其時脈速度(例如，將其時脈速度減少至最小位準)而使處理器停滯。
繼續步驟614，電力預算管理器可判定是否已接收到中斷處理器之停滯的請求。舉例而言，電力預算管理器可接收到來自電子系統(例如，圖3之電子系統300)之一或多個組件的中斷請求。舉例而言，電力預算管理器(及/或處理器)可接收到來自電子器件(例如，圖1之電子器件100、圖2之電子器件200及/或圖3之電子器件302)之組件或耦接至該電子器件之外部充電器件(例如，圖3之外部充電器件310)的中斷請求。
在一些實施例中，電力預算管理器可接收到來自NVM之中斷請求。舉例而言，NVM控制器可將命令處理器在較高電力位準下操作之中斷請求提供至處理器。在一些實施例中，可傳輸中斷請求以便允許I/O信號在處理器與NVM控制器之間傳送。作為另一實例，NVM控制器可發出一或多個旗標，其中該一或多個旗標可指示一或多個記憶體操作何時完成。
若在步驟614處電力預算管理器判定尚未接收到中斷停滯之請求，則程序600可返回至步驟612。在步驟612處，電力預算管理器可繼續使處理器停滯。
若在步驟614處電力預算管理器替代地判定已接收到中斷停滯之請求，則程序600可移至步驟616。
在步驟616處，電力預算管理器可將第一電力預算分配至處理器。在一些實施例中，因為處理器可能需要較高電力量以便繼續執行系統操作(例如，將I/O信號傳送至NVM控制器或自NVM控制器傳送I/O信號)，所以可分配第一電力預算。
接著，在步驟618處，電力預算管理器可將第四電力預算(例如，圖4之電力預算404)分配至NVM，其中第一電力預算及第四電力預算之組合等於或小於預定電力位準。在一些狀況下，因為處理器在已中斷停滯後可能正執行大多數系統操作，所以與NVM相比，處理器可能需要額外電力。因此，第一電力預算可高於第四電力預算。程序600接著可在步驟620處結束。
應理解，圖5之程序500及圖6之程序600分別僅為說明性的。在不脫離本發明之範疇的情況下，該等步驟中之任一者可經移除、修改或組合，且可添加任何額外步驟。
為說明且非限制之目的而呈現本發明之所描述的實施例。
100．．．電子器件
110．．．系統單晶片(SoC)
112．．．器件處理器
114．．．記憶體
118．．．非揮發性記憶體(NVM)介面
120．．．非揮發性記憶體(NVM)
122．．．非揮發性記憶體(NVM)控制器
124．．．非揮發性記憶體(NVM)晶粒
126．．．錯誤校正碼(ECC)引擎
128．．．電力預算管理器
200．．．電子器件
210．．．檔案系統
212．．．非揮發性記憶體(NVM)驅動程式
214．．．轉譯層
216．．．非揮發性記憶體(NVM)匯流排控制器
218．．．非揮發性記憶體(NVM)介面
220．．．非揮發性記憶體(NVM)
300．．．電子系統
302．．．電子器件
304．．．處理器
306．．．非揮發性記憶體(NVM)
308．．．電池
310．．．外部充電源
336．．．電力連接
400．．．說明性電力預算分配
402．．．電力預算
404．．．電力預算
406．．．電力預算
408．．．電力預算
410．．．電力預算
412．．．電力預算
420．．．電力位準
422．．．電力位準
500．．．用於動態電力分配之程序
600．．．用於在系統中分配電力預算之程序
圖1及圖2展示根據本發明之各種實施例組態的電子器件之示意圖；
圖3展示根據本發明之各種實施例組態的說明性電子系統之示意圖；
圖4展示根據本發明之各種實施例的電子器件之組件的說明性電力預算分配之圖表；
圖5展示根據本發明之各種實施例的用於動態電力分配之說明性程序的流程圖；及
圖6展示根據本發明之各種實施例的用於在系統中分配電力預算之說明性程序的流程圖。
100．．．電子器件
110．．．系統單晶片(SoC)
112．．．器件處理器
114．．．記憶體
118．．．非揮發性記憶體(NVM)介面
120．．．非揮發性記憶體(NVM)
122．．．非揮發性記憶體(NVM)控制器
124．．．非揮發性記憶體(NVM)晶粒
126．．．錯誤校正碼(ECC)引擎
128．．．電力預算管理器

Claims (13)

  1. 一種用於在一電子器件中分配電力預算的方法，該方法包含：判定可用於該電子器件之總電力量在一預定電力位準之下；及將一各別電力預算動態地分配至該電子器件中之複數個組件之每一者，其中該複數個組件包含一處理器及一非揮發性半導體記憶體，其中該非揮發性半導體記憶體包含複數個晶粒，且其中動態地分配該各別電力預算進一步包含將分配至該非揮發性半導體記憶體之該電力預算再分至該等晶粒之一或多者。
  2. 如請求項1之方法，其中判定可用之該總電力量包含偵測一低電力狀態，其中在該低電力狀態中，該電子器件自一外部充電器件接收電力且該電子器件之一電池無法獨立地對該電子器件進行供電。
  3. 如請求項2之方法，其中偵測該低電力狀態包含：偵測該電子器件正經由一通用串列匯流排(USB)協定與該外部充電器件通信；及偵測該USB協定之交握階段尚未完成。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含：判定可用於該電子器件之總電力量在該預定電力位準之上；及移除分配至該電子器件之該複數個組件之各組件之該各別電力預算。
  5. 如請求項4之方法，其中判定可用之該總電力量包含偵測該外部充電器件與該電子器件之間的USB協定之一交握階段已完成。
  6. 如請求項1之方法，其中一第一電力預算係分配至該處理器且一第二電力預算係分配至該非揮發性半導體記憶體。
  7. 一種用於動態地管理電力的系統，其包含：一處理器；一非揮發性半導體記憶體(NVSM)，其經操作以與該處理器通信，該NVSM包含一NVSM控制器；及一電力預算管理器，其經操作以：判定可用於該系統之總電力量在一預定電力位準之下；及將一各別電力預算動態地分配至該系統中之複數個組件之每一個組件，該複數個組件包含該處理器及該NVSM，偵測一低電力狀態，其中在該低電力狀態中，該電子裝置自一外部充電器件接收電力且該電子裝置之一電池無法獨立地對該系統進行供電；偵測該電子器件正經由一通用串列匯流排(USB)協定與該外部充電器件通信；及偵測該USB協定之一交握階段尚未完成。
  8. 如請求項7之系統，其中該非揮發性半導體記憶體包含複數個晶粒，其中該電力預算管理器經操作以將分配至 該等晶粒之一或多者之該電力預算進行再分配。
  9. 如請求項7之系統，其中該電力預算管理器經操作以：判定可用於該系統之總電力量在該預定電力位準之上；及移除分配至該系統之該複數個組件之各組件之該各別電力預算。
  10. 如請求項9之系統，其中該電力預算管理器經操作以偵測該外部充電器件與該電子器件之間的USB協定之一交握階段已完成。
  11. 一種用於在一電子器件中分配電力預算的方法，該方法包含：判定可用之電力是否在一電力位準之下；為回應判定該可用之電力小於該電力位準，將一電力預算動態地分配至該電子器件中之複數個組件之各組件，其中該複數個組件包含一處理器及一非揮發性半導體記憶體，且其中該非揮發性半導體記憶體包含複數個晶粒，其中該動態地分配進一步包含將分配至該等晶粒之一或多者之該電力預算進行再分配；及為回應判定該可用之電力在該電力位準之上，移除分配至該電子器件之該複數個組件之各組件之該電力預算。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包含：偵測該非揮發性半導體記憶體並未被使用中，且為回應偵測該非揮發性半導體記憶體未被使用，執行以下步 驟：增加該處理器之該電力預算；及減少該非揮發性半導體記憶體之該電力預算。
  13. 如請求項11之方法，其進一步包含：接收該等組件之一第一組件需要額外電力之一指示；減少該等組件中除了該第一組件外之各組件之該電力預算；及增加該第一組件之該電力預算，其中所增加之電力預算係對應於該等組件中除了該第一組件外之各組件所減少之電力預算。
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