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CN106133641A - 用于共享的功率域中的异构处理器之间的动态功率管理的装置、系统和方法 - Google Patents

用于共享的功率域中的异构处理器之间的动态功率管理的装置、系统和方法 Download PDF

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CN106133641A CN201580015545.2A CN201580015545A CN106133641A CN 106133641 A CN106133641 A CN 106133641A CN 201580015545 A CN201580015545 A CN 201580015545A CN 106133641 A CN106133641 A CN 106133641A
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Abstract

公开了用于动态地调整对于便携式计算设备中的功率域的输入参数的系统和方法。该功率域包括共享电力源的两个或更多处理资源。所述两个或更多处理资源的动态使用，产生了用于在与功率域中的处理资源相关联的状态变化发生时，对输入参数进行调整的机会。功率域中的控制器包括：用于通过生成指示设备对输入电压和时钟频率中的一者或二者进行调整的控制信号，对与功率域中的相应的处理资源相关联的状态指示符进行响应的逻辑单元。

Description

用于共享的功率域中的异构处理器之间的动态功率管理的装 置、系统和方法
相关申请
本申请要求享受于2014年3月25日提交的、标题为“Apparatus,System andMethod for Dynamic Power Management Across Heterogeneous Processors in aShared Power Domain”的美国临时申请第61/970,290号(代理人案卷号141870P1)的优先权和利益，其全部内容通过引用方式被并入本文。
背景技术
计算设备无所不在。一些计算设备是便携式的，例如，智能电话、平板设备和膝上型计算机。除了这些设备的主要功能之外，许多设备包括支持外围功能的单元。举例来说，蜂窝电话可以包括实现和支持蜂窝电话呼叫的主要功能，以及静物照相机、视频照相机、音乐播放器、全球定位系统(GPS)导航、网页浏览、发送和接收电子邮件、发送和接收文本消息、即按即说能力等等的外围功能。
针对手持型便携式计算设备的一些常规设计方案包括多个处理器和/或具有多个内核的处理器，以支持特定的计算设备期望的各种主要功能和外围功能。这样的设计方案还经常将模拟、数字和射频电路或功能单元集成到单一基底上，并且通常被称为片上系统(SoC)。这些不同的电路和功能单元将经常需要不同的工作频率和电压电平，并且有时基于共同的输入需求来隔离。当这样的隔离是基于输入电压时，不同的电路可以共享共同的电力源。
节省被存贮在用于向这样的便携式设备供电的电池中的能量的期望，已经导致动态功率管理技术的实现。这些技术包括调整时钟频率、输入电压或二者，以实现期望的电路性能。
在SoC设计方案中应用的常规的多核功率降低技术，根据测量的电路性能来对输入电压进行缩放，以补偿半导体制造工艺变化，从而实现期望的目标性能。当单一功率域中的多个内核或者功能块对于相同的输入电压具有不同的响应时，响应最慢的内核或者功能块决定所需要的输入电压。因此，将实现所期望的性能必需的输入电压应用于该功率域。
图1包括如应用于集成在单独的半导体中的测试电路的电压和频率的图10。沿着水平轴示出输入电压，而沿着垂直轴示出该测试电路的频率响应。通过线12来描绘第一半导体管芯中的测试电路的响应性，而通过线14来示出第二半导体管芯中的相应的测试电路的响应性。与第二半导体管芯中的同一测试电路相比，第一半导体管芯中的第一测试电路以更短的时间并且以更低的输入电压进行响应。如图中示出的，当施加基准电压VREF时，快速硅可以实现超过目标频率f_target的频率(例如，f1_measured)。如图中进一步示出的，施加到第一半导体管芯的测试电路的电源电压VREF–V1，使得该测试电路能够实现目标工作频率。相反地，当向第二半导体管芯施加VREF时，该测试电路实现比目标频率要低的频率f2_measured。必须向第二半导体管芯施加电源电压VREF+V2，使得该测试电路能够实现目标频率。在这些环境下，第一半导体管芯经常被称为具有“快速”硅，而第二半导体管芯被描述为具有“慢速”硅。如图1中进一步示出的，第一半导体管芯和第二半导体芯片的各自的响应性之间的差异示出：为了在两个管芯之中实现期望的或者目标的频率，需要针对慢速硅实现该目标频率所需要的输入电压。因此，快速硅将以等同于V1与V2之和的电压裕度来操作。
由使用静态CMOS门的半导体消耗的开关功率是CxV2xf，其中C是每个时钟周期转换的电容，V是电源电压，以及f是开关频率，所以该部分的功耗随着电源电压的变化而二次地减少。但是，该公式并不精确，这是由于很多现代数字信号处理器(DSP)和多核处理器不仅仅利用CMOS来实现，而且还使用特殊的存储器电路、动态逻辑单元，例如，多米诺逻辑单元等等。此外，还存在静态泄漏电流，随着半导体器件特征尺寸变得更小，以及门限电平减小，静态泄漏电流已经变得越来越严重。
因此，在用于管理电池供电的设备中的开关功耗的策略中，广泛地使用了动态电压缩放。结合降低的时钟频率来使用低电压的模式，以使与诸如多核处理器和DSP之类的组件相关联的功耗减到最小。当期望的性能要求大量的计算功率时，电压和频率被增加。
但是，这些常规技术不响应对便携式计算设备的使用，这是由于其影响功率域内的多个内核或者全异的功能块。在功率域中，每个处理资源共享共同的电力源。
例如，在便携式智能电话的情况下，对于该设备被上电的大部分时间而言，很多的功能单元和处理内核将处于低功耗状态，或者可能甚至被关闭电源，同时选择处理内核或者选择功能电路被供电并且在共享的功率域中被使用。在一些使用情况期间，将对一些内核或者功能电路进行供电和使用，而在一段时间之后，可能不再需要，故被关闭电源或者返回到低功率状态。
图2示出了常规的功率域20，其中将共享的时钟和输入电压分发给多个处理资源或者内核。如示出的，总线18按照相应的时钟输入，向处理内核22-28提供周期信号。内核功率降低控制器(或者CPR控制器)15从电源接收第一电压，并且响应于来自一个或多个传感器的控制信号，在总线16上提供调整后的电压。该调整后的电压被分发给开关21-27中的每个开关，其中开关21-27被布置为可控制地向相应的处理内核22-28提供该调整后的电压。如图2中进一步指示的，内核22需要VREF+V2的输入电压来实现与f_target相对应的所期望的响应性。相比而言，内核24需要VREF+V2–X的输入电压来实现对应于该功率域的所期望的响应性。然而，内核26和内核28需要VREF+V2–2X的输入电压来实现所期望的响应性。
在给定的时刻，便携式计算设备可能需要这些内核中的每个内核的计算资源处于期望的时钟频率。如图1中示出的，图2的常规的功率管理技术将施加输入电压VIN＝(VREF+V2)，使得功率域中的每个内核可以支持所期望的目标频率。在稍后的时间，该便携式计算设备可能不再需要这些内核中的每个内核的计算资源。但是，常规的用于功率域的功率分发设计方案继续施加比这些更快速的内核需要的更高的输入电压。即使当一个或多个内核处于待机或者低功率模式时，也施加该更高的输入电压。
因此，存在针对用于在功率域内节省功率的改进的机制的需求。
发明内容
公开了用于动态地调整对于便携式计算设备中的功率域的输入的系统和方法。功率域包括共享电力源的两个或更多处理资源。所述两个或更多处理资源的动态使用产生了用于在与功率域中的处理资源相关联的状态变化发生时对输入进行调整的机会。功率域中的控制器包括：用于对与功率域中的相应的处理资源相关联的状态指示符进行响应的逻辑单元。该控制器逻辑单元生成用于指示设备对输入电压和时钟频率中的一者或二者进行调整的信号。
一种示例性实施例包括具有功率域的便携式计算设备。该功率域包括：从共享的电力源接收输入功率的处理资源。被耦合到至少两个处理资源的控制器，被配置为从功率管理器接收信息。该控制器使用资源状态逻辑单元来生成由电源使用的第一控制信号，以向功率域提供期望的输入电压。
一种示例性实施例包括便携式计算设备，该便携式计算设备具有被耦合到处理资源的功率域控制器。该功率域控制器根据修改的传感器链信号协议来接收信息。该链中的传感器嵌入关于相应的电路区域或者功能块的操作状态的信息。该信息包括功率状态和时钟频率中的一者或二者。该控制器接收该信息并且进行相应地响应。例如，该功率域控制器可以屏蔽或者忽略来自处于关闭状态的选择处理资源的传感器信息。在另一个示例中，当相应的处理资源处于关闭状态时，功率域控制器可以关闭该传感器，或者绕过该传感器。
在另一个示例性实施例中，所述控制器包括：用于标识在某些状况下，对功率域内的一个或多个处理资源的偏好的亲合(affinity)逻辑单元。该控制器生成用于将该信息传送给调度器的第二控制信号，其中该调度器向所标识的处理资源分配任务。该调度器可以被用来对有区别的功率域之中的异构功能块进行管理，并且针对使用情况，对位于单独的功率域中的处理资源之间的需求协调进行管理。
另一个示例性实施例是一种用于动态地控制便携式计算设备中的功率域的方法。该功率域包括共享电力源的处理资源。该方法包括以下步骤：识别便携式计算设备中的功率域中的至少两个处理资源的目前状况，响应于目前状况的变化，发起对输入的调整，并且将该输入应用于功率域。
附图说明
在附图中，除非另外指出，否则贯穿各个视图，相似的附图标记指代相似的部件。对于具有诸如“102A”或“102B”之类的字母字符名称的附图标记，这些字母字符名称可以区分同一附图中出现的两个相似的部件或者单元。当旨在附图标记包含所有附图之中具有该相同附图标记的所有部件时，可以省略附图标记的字母字符名称。
图1是如被应用于集成在单独的半导体中的测试电路的电势和频率的图。
图2是示出了包括四个内核处理器的功率域中的常规的功率减少技术的示例性实施例的示意图。
图3是示出了示例性便携式计算设备的示意图。
图4是示出了具有资源状态逻辑单元的修改的功率域的实施例的示意图。
图5是修改的功率域的替代实施例的示意图。
图6是被耦合到调度器的修改的功率域的实施例的示意图。
图7是修改的功率域的另一个示例性实施例的示意图。
图8是示出了用于动态地控制对于便携式计算设备中的功率域的输入的方法的示例性实施例的流程图。
具体实施方式
本文使用词语“示例性的”来意指“充当示例、实例或说明”。本文作为“示例性”描述的任何方面不必然地被解释为优选地或者比其它方面具有优势。
在该描述中，术语“应用”还可以包括具有可执行内容的文件，例如：目标代码、脚本、字节代码、标记语言文件和补丁。此外，本文涉及的“应用”还可以包括：在本质上不可执行的文件，例如，可能需要被打开的文档或者需要被访问的其它数据文件。
术语“内容”还可以包括具有可执行内容的文件，例如：目标代码、脚本、字节代码、标记语言文件和补丁。此外，本文涉及的“内容”还可以包括：在本质上不可执行的文件，例如，可能需要被打开的文档或者需要被访问的其它数据文件或者数据值。
如该描述中使用的，术语“组件”、“数据库”、“模块”、“系统”等等旨在指代与计算机相关的实体，或者硬件、固件、硬件与软件的结合、软件或执行中的软件。例如，组件可以是但不限于：在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行的线程、程序和/或计算机。通过说明的方式，在计算设备上运行的应用和该计算设备二者可以是组件。一个或多个组件可以存在于进程和/或执行的线程中，并且组件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或更多计算机之间。此外，这些组件可以从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以诸如根据具有一个或多个数据分组的信号(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式跨越诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)，通过本地和/或远程进程来进行通信。
在该描述中，使用术语“便携式计算设备”或者PCD来描述在有限容量的可再充电电力源(例如，电池和/或电容器)上进行操作的任何设备。虽然具有可再充电电力源的PCD已经使用了数十年，但是与第三代(“3G”)和第四代(“4G”)无线技术的出现伴随的可再充电电池的技术进步，已经实现了具有多种能力的众多PCD。因此，PCD可以是蜂窝电话、卫星电话、寻呼机、PDA、智能电话、导航设备、智能本或阅读器、媒体播放器、前述设备的组合、具有无线连接的膝上型计算机或平板计算机等等。
公开了用于动态地调整对于便携式计算设备中的功率域的输入参数的系统和方法。该功率域包括共享电力源的两个或更多处理资源。所述两个或更多处理资源的动态使用，产生了用于在与功率域中的处理资源相关联的状态变化发生时，对输入参数进行调整的机会。功率域中的控制器包括：用于通过生成指示设备对输入电压和时钟频率中的一者或二者进行调整的控制信号，来对与功率域中的相应的处理资源相关联的状态指示符作出响应的逻辑单元。
在第一实施例中，状态指示符是从功率域之外的源接收的。该状态指示符指示相应的处理资源是被上电、被关闭电源、还是处于低功率状态。在第一实施例的变型中，多个状况指示符包括：响应于向功率域传送的输入电压和时钟频率的信息。在另一种变型中，多个状况指示符包括：响应于向功率域提供的输入电压，以及向该功率域中的每个单独的处理资源提供的时钟频率的信息。
在第二实施例中，对被用于从分布在功率域之中的一系列传感器(其包括集成在该功率域的每个处理资源中的传感器)传送信息的协议进行修改，以包括响应于相应的处理资源的功率状态的信息。该信息反映了相应的处理资源是被上电的、被关闭电源的、还是处于低功率状态的。此外，该信息还可以包括用于被提供给每个处理资源的时钟频率。当传感器位于被关闭电源的处理资源中时，所修改的信号协议可以包括屏蔽位，其指示功率域控制器忽略或者屏蔽来自相应的传感器的信息。在第二布置的替代方案中，处于非活动的功能块或者处理资源中的传感器被关闭电源，并且在传感器链中被绕过。
在另一个实施例中，功率域包括被布置有资源状态逻辑单元和频率调谐逻辑单元二者的控制器。该控制器生成第二控制信号，其中该第二控制信号包括：代替功率域中的其它处理资源，针对一个或多个处理资源的亲合或者偏好。第二控制信号被传送给调度器，所述调度器使用该亲合或者偏好信息确定需要哪些处理资源来满足目前的要求。调度器可以被体现在电路(硬件)中或者软件中。
在另外的实施例中，通过共享的电源总线来接收功率的各种全异的或者异构的处理资源，定义了功率域。当这些另外的实施例包括视频处理器和显示器处理器时，在空闲时间期间，域控制器可以调整该共享的电源总线上的输入电压，以减少为了实现期望的性能而消耗的功率。
虽然特别参照PCD内的操作来描述，但是所描述的功率管理系统和方法可适用于具有一个或多个单独的功率域的任何计算系统，其中所述一个或多个单独的功率域包括：对于输入电压具有全异的响应特性的功能电路。换言之，这些功率管理系统和方法适用于台式计算机、服务器计算机、或者具有通过共享的电源来供电的处理资源的任何电子设备，其中该共享的电源向这些处理资源提供单一的输入电压。
现在针对于所示出的示例来说明。首先参见图3，示出了便携式计算设备(PCD)的示例性非限制性方面，并且其通常被指定为100。如示出的，PCD 100包括具有多核CPU 210的片上系统120。该多核CPU 210包括第零内核211、第1或第一内核212和第N内核214。这些内核或者处理资源211-214是改进的功率域400内的单元。
该改进的功率域400可以自主地操作，或者可以在由管理程序240实现的控制方案下操作。管理程序240记录与片上系统120的选择单元相关联的状态信息，所述选择单元例如但不限于，数字信号处理器(DSP)220和图形处理器单元(GPU)190，以及在一些布置下的用于支持一种或多种功率管理技术的其它选择外围单元，其中所述一种或多种功率管理技术可以被实时地应用，以减少便携式计算设备100上的功耗。与图4-7中示出的示例性实施例的描述相联系地进一步描述该改进的功率域400的架构和操作。
如图3中示出的，显示控制器128和触摸屏控制器130被耦合到多核CPU 210。转而，在片上系统120之外的显示器/触摸屏132被耦合到显示控制器128和触摸屏控制器130。视频编解码器134(例如，逐行倒相(PAL)编码器、顺序彩色传送与存储(SECAM)编码器、或者国家电视系统委员会(NTSC)编码器)被耦合到多核CPU 210。此外，视频放大器136被耦合到视频编解码器134和显示器/触摸屏132。另外，视频端口138被耦合到视频放大器136。如图3中描绘的，通用串行总线(USB)控制器140被耦合到多核CPU 210。此外，USB端口142被耦合到USB控制器140。系统存储器250和用户识别模块(SIM)卡146也可以被耦合到多核CPU 210。管理程序240根据系统存储器250中或者替代的非易失性存储器元件(未示出)中存储的指令来执行一种或多种算法。此外，如图3中示出的，数码相机148可以被耦合到多核CPU 210。在示例性方面中，数码相机148是电荷耦合器件(CCD)相机或者互补金属氧化物半导体(CMOS)相机。
如图3中进一步示出的，立体声音频编解码器150可以被耦合到多核CPU 210。此外，音频放大器152可以被耦合到立体声音频编解码器150。在示例性方面中，第一立体声扬声器154和第二立体声扬声器156被耦合到音频放大器152。图3示出了麦克风放大器158也可以被耦合到立体声音频编解码器150。另外，麦克风116可以被耦合到麦克风放大器158。在特定的方面中，调频(FM)无线电调谐器162可以被耦合到立体声音频编解码器150。此外，FM天线164被耦合到FM无线电调谐器162。此外，立体声端口166可以被耦合到立体声音频编解码器150。
图3还指示射频(RF)系统或收发机212被耦合到多核CPU 210。RF开关170可以被耦合到RF收发机212和RF天线172。如图3中示出的，小键盘174被耦合到多核CPU 210。此外，具有麦克风的单声道耳机176可以被耦合到多核CPU 210。此外，振动器设备178可以被耦合到多核CPU 210。图3还示出了电源180可以经由USB控制器140被耦合到片上系统120。在特定的方面中，该电源180是向PCD 100的需要功率的各个组件供电的直流(DC)电源。此外，在特定的方面中，该电源是可再充电的DC电池或者DC电源，所述DC电源是从给DC变换器的交流电(AC)得到的，其中该DC变换器被连接到AC电力源。
图3还指示PCD 100还可以包括网卡188，所述网卡188可以被用来接入数据网络，例如，局域网、个域网或者任何其它网络。网卡188可以是蓝牙网卡、WiFi网卡、个域网(PAN)卡、或者本领域中公知的任何其它网卡。此外，网卡188可以被并入到集成电路中。也就是说，网卡188可以是芯片中的完整解决方案，并且可以不是单独的网卡188。
如图3中描绘的，显示器/触摸屏132、视频端口138、USB端口142、照相机148、第一立体声扬声器154、第二立体声扬声器156、麦克风116、FM天线164、立体声端口166、RF开关170、RF天线172、小键盘174、单声道耳机176、振动器178和电源188，在片上系统120之外。
RF系统或者收发机212(其可以包括一个或多个调制解调器)可以支持下列各项中的一项或多项：全球移动通信系统(“GSM”)、码分多址(“CDMA”)、宽带码分多址(“W-CDMA”)、时分同步码分多址(“TDSCDMA”)、长期演进(“LTE”)、以及LTE的变型(例如，但不限于：FDB/LTE、PDD/LTE和未来无线协议)。在所示出的实施例中，将RF系统212与片上系统120集成在一起。在替代的实施例中，可以在与片上系统120分开的集成RF模块中，支持RF系统212和RF开关170。在其它实施例中，RF系统212和RF开关170二者与片上系统120分开，并且与彼此分开。
在所示出的实施例中，描绘了多核CPU 210的单一实例。但是，应当理解的是，可以包括任意数量的类似配置的多核CPU，来支持与PCD 100相关联的各种外围设备和功能单元。替代地，可以根据期望，在PCD 100或者其它计算设备中部署具有单一算术逻辑单元或者内核的单一处理器或者多个处理器，以支持与PCD 100相关联的各种外围设备和功能单元。
在特定的方面中，本文描述的方法步骤中的一个或多个步骤可以经由在系统存储器250中存储的数据和处理器指令的组合来实现。这些指令可以由多核CPU 210来执行，以便执行本文描述的方法。此外，多核CPU 210、系统存储器250、EEPROM(未示出)或者其组合，可以充当用于存储功率管理逻辑单元(其包括资源状态逻辑单元、频率调谐逻辑单元、响应性数据和用于执行本文描述的方法步骤中的一个或多个步骤的配置参数)的非暂时性表示的单元。
图4是示出了修改的或者改进的功率域或者功率域400的示意图。该功率域400被耦合到电源180和多个时钟信号。在所示出的实施例中，功率域400接收用于每个处理资源的相应的时钟信号。功能块402-408中的每个功能块单独地表示至少一个处理资源。第一时钟信号输入416被耦合到第一功能块402。第二时钟信号输入417被耦合到第二功能块404。第三时钟信号输入418被耦合到第三功能块406。第四时钟信号输入419被耦合到第四功能块408。相应的时钟信号输入416-419是响应于从管理程序240向相应的锁相环时钟源传送的控制输入的。在替代的实施例中，功率域400可以被布置有两个、三个或者四个以上的功能块。在这些替代的实施例中，可以在对于输入电压的变化进行类似响应的功能块之中共享时钟信号源。
在所示出的实施例中，功率域400包括总线185，当相应的开关401-407被配置为将可调整的输入电压传送到相应的功能块时，总线185向功能块402-408提供该输入电压。控制器420经由连接425，向电源180提供控制信号。该控制信号是响应于在连接415上从功率域400之外的源传送的状态信息的。控制器420包括资源状态逻辑单元422，所述资源状态逻辑单元422被布置为以在电源输出处产生期望的电压的方式，对控制信号进行改变。资源状态逻辑单元422通过执行逻辑电路和/或可执行指令(其用于发起或者指示针对控制信号的调整)，以期望的并且一致的方式，对于在连接415上接收的状态信息进行响应。状态信息包括：功能块402-408中的每个功能块是被上电的、被关闭电源的还是替代的情形(当上电时)，该状态信息另外可以包括：功能块402-408是处于高功率状态、中间功率状态、待机状态还是低功率状态。该状态信息标识在功率域400内操作的处理资源或者功能块402-408的目前状况。换言之，资源状态逻辑单元422是响应于功率域中的处理资源的相应的电源电压的存在性的。在连接415上传送的状态信息，可以在便携式计算设备100中的硬件或者软件中(例如，在管理程序240中)实现的系统功率管理器中生成。
在一些实施例中，该状态信息是二进制状态(例如，开或关；也就是说，施加功率或者不施加功率)。例如，当开关401-407中的一个开关闭合时，功率施加状态可以被传送。无论标识什么目前状况，都在相应的一对一的关系中与处理资源(例如，功能块402-408)相关联。当除了上电状况之外，该状态信息还标识高功率状态、中间功率状态、待机状态或者低功率状态时，该另外的信息是通过一个以上的单一二进制比特来表示的。该调整后的或者期望的电压被分发给开关401-407中的每个开关，以可控制地向相应的功能块402-408提供调整后的电压。功能块402-408的动态使用产生了用于在状态变化或者与功率域400中的功能块(即，处理资源)相关联的状态的变化发生时，调整输入参数(例如，输入电压、时钟频率或者二者)的机会。
状态信息或者状态指示符是从功率域400之外的源接收的。在该第一实施例的变型中，多个状况指示符包括：响应于被传送到功率域的输入电压和时钟频率的信息。在另一种变型中，多个状况指示符包括：响应于向功率域400提供的输入电压，以及向该功率域400中的每个单独的处理资源提供的时钟频率的信息。
功率域400还被布置有一组传感器，其中该组传感器被布置有：被配置为确定与相应的传感器中的每个传感器相邻近的电路的响应性的测试电路。如示出的，该组传感器在传感器总线421上彼此串行地耦合在一起，其中传感器总线421在控制器420处开始和结束。传感器431沿着总线421，位于控制器420与功能块402之间的电路区域中。类似地，传感器436沿着总线421，位于功能块408与控制器420之间的电路区域中。沿着总线421设置的传感器，被布置为提供具有响应性数据的指示符或索引。该指示符或索引规定功率域400中的相应的电路区域或者功能块。控制器420中的资源状态逻辑单元或者其它逻辑电路，可以使用从功能块之外或者位于相应的功能块402-408之内的各个电路区域所提供的响应性信息，来调整连接425上的控制信号。在一些布置中，所提供的响应性信息可以是第一电路区域或者功能块相对于第二电路区域或者第二功能块的相对响应性的测量值。
图5是修改的功率域500的替代性实施例的示意图。该修改的功率域500与功率域400的不同之处在于：功率域500未被布置为从外部源接收状态信息。修改的功率域500从修改的传感器链信号协议接收状态信息和另外的信息，而不是从外部源(例如，功率管理应用或管理程序240)接收状态信息。链521中的传感器嵌入关于相应的功能块的操作状态的信息，或者在传感器531或传感器536的情况下，嵌入关于不在功能块402-408中但是仍然在功率域500中的电路区域的信息。该信息包括功率状态和时钟频率中的一者或二者。在该实例中，控制器520接收状态信息和时钟频率，并且通过以期望的方式来调整连接525上的控制信号，以在总线185上实现期望的输入电压，进行相应地响应。
例如，控制器520执行屏蔽逻辑单元，以标识应当被屏蔽或者被忽略的特定传感器信息。当这样被屏蔽或者被忽略时，传感器信息来自处于关闭状态的相应的处理资源或者功能块402-408。在另一个示例中，当相应的处理资源处于关闭状态时，控制器520将选择传感器关闭，并且绕过该传感器。虽然为了说明简单起见，未示出旁路路径或者电路，但是应当理解的是，分布在功率域500周围的传感器中的一个或多个传感器，可以通过这样的旁路电路或路径来增加。当这样被提供时，嵌入的状态信息和相应的时钟频率(当可适用时)将沿着总线521来传送，以在去往控制器520的路径上避开被绕过的传感器或者数个传感器。
状态信息标识在功率域500内操作的处理资源或者功能块402-408的目前状况。换言之，资源状态逻辑单元522是响应于功率域中的处理资源的相应的电源电压的存在性的。在总线521上传送的状态信息是根据修改的传感器链信号协议传送的。在一些实施例中，该状态信息是二进制状态(例如，开/关；也就是说，施加功率或者未施加功率)。例如，当可控地将开关401-407中的一个开关指向闭合位置时，可以确定功率施加状态，故将总线185上存在的输入电压提供或者供应给相应的功能块。目前状况与一对一关系中的相应的功能块相关联。当除了上电状况之外，该状态信息还标识高功率、中间功率、或者低功率状态或状况时，用一个以上的单一二进制比特来表示该另外的信息。
图6是修改的功率域600的另一个实施例的示意图。该修改的功率域600与功率域500的不同之处在于：功率域600被布置有具有资源状态逻辑单元622和频率调谐逻辑单元624二者的控制器620。控制器620生成第一控制信号，所述第一控制信号在连接625上被转发给电源180。控制器620还生成在连接623上传送的第二控制信号，其中第二控制信号包括：代替功率域600中的其它处理资源，针对一个或多个处理资源的亲合或者偏好。第二控制信号被传送给调度器630，调度器630使用该亲合或者偏好信息确定需要哪些处理资源或者功能块来满足目前的性能要求。调度器630可以被体现在电路(硬件)中或者软件中(例如，在功率管理器或者管理程序中)。无论以何种方式被体现，调度器630应用用于向处理资源分配任务的逻辑单元。以在连接635上传送的控制信息的形式，向功率域600的功能块402-408中的每个功能块或者替代地向被耦合到连接416-419中的每个连接的时钟信号源，传送任务分配。
如示出的，一组传感器在传感器总线521上彼此串行地耦合在一起，其中传感器总线521在控制器620处开始和结束。传感器631沿着总线521，位于控制器620与功能块402之间的电路区域中。类似地，传感器636沿着总线521，位于功能块408与控制器620之间的电路区域中。沿着总线521设置的传感器，提供具有响应性数据的指示符或索引。该指示符或索引规定功率域600中的相应的电路区域或者功能块。控制器620中的资源状态逻辑单元622，使用从功能块之外或者位于相应的功能块402-408之内的各个电路区域所提供的响应性信息，来调整连接625上的第一控制信号。此外，位于功能块402-408中的一个或多个功能块之内的传感器，可以沿着总线521向控制器620中的频率调谐逻辑单元624提供时钟频率信息。频率调谐逻辑单元624使用该时钟频率信息结合所述状态信息，来调整连接623上的第二控制信号。虽然为了说明简单起见，未示出旁路路径或者电路，但是应当理解的是，分布在功率域600周围的传感器中的一个或多个传感器，可以通过这样的旁路电路或路径来增加。当这样被提供时，嵌入的状态信息和相应的时钟频率(当可适用时)将沿着总线521来传送，从而在去往控制器620的路径上避开被绕过的传感器或者数个传感器。
图7是修改的功率域700的示例性实施例的示意图。功率域700包括用于通过共享的功率总线185来接收功率的各种全异的或者异构的处理资源。功率域700包括多核处理器210、GPU 190、视频编解码器134和立体声/音频编解码器150。在这些全异的处理资源中的一个或多个处理资源空闲的时间期间，控制器720可以通过操纵连接725上去往电源180的控制信号，来调整共享的功率总线185上的输入电压，以减少消耗的功率，同时仍然实现期望的性能。
功率域700接收多个时钟信号。在所示出的实施例中，功率域700接收用于每个处理资源的相应的时钟信号。第一时钟信号输入716被耦合到CPU 210。第二时钟信号输入717被耦合到GPU 190。第三时钟信号输入718被耦合到视频编解码器134。第四时钟信号输入719被耦合到立体声/音频编解码器150。相应的时钟信号输入716-719是响应于从管理程序240传送到相应的锁相环时钟源的控制输入的。在替代的实施例中，功率域700可以被布置有更多或者更少的功能块。在这些替代的实施例之中，可以在对于输入电压的变化进行类似地响应的功能块之中，共享时钟信号源。
在所示出的实施例中，功率域700包括总线185，其中总线185向CPU 210、GPU 190、视频编解码器134和立体声/音频编解码器150提供可调整的输入电压。在所示出的布置中，在将总线185上的输入电压提供给CPU 210之前，不对总线185上的输入电压进行转换。不同于CPU 210，总线185上的输入电压分别经由开关701、开关702和开关703被传送给GPU 190、视频编解码器134和立体声/音频编解码器150。控制器720经由连接725，向电源180提供控制信号。该控制信号是响应于在总线721上传送的状态信息的。控制器720包括资源状态逻辑单元722，所述资源状态逻辑单元722被布置为以在电源输出处产生期望的电压的方式，对控制信号进行改变。资源状态逻辑单元722以期望的并且一致的方式，对于在总线721上接收的状态信息进行响应。状态信息包括：GPU 190、视频编解码器134或者立体声/音频编解码器150中的每个是被上电的、被关闭电源的，还是处于中间功率状态、待机状态或者低功率状态。该调整后的或者期望的电压被分发给开关701-703中的每个开关，以可控制地向GPU 190、视频编解码器134和立体声/音频编解码器150提供该调整后的电压。这些处理资源的动态使用产生了用于在状态变化或者与功率域700中的处理资源相关联的状态的变化发生时，调整输入参数(例如，输入电压、时钟频率或者二者)的机会。
功率域700还被布置有一组传感器，其中该组传感器被布置有：被配置为确定与这些相应的传感器中的每个传感器相邻近的电路的响应性的测试电路。如示出的，该组传感器在传感器总线721上串行地耦合，其中传感器总线721在控制器720处开始和结束。传感器731沿着总线721，位于控制器720与多核CPU 210之间的电路区域中。类似地，传感器736沿着总线721，位于立体声/音频编解码器150与控制器720之间的电路区域中。总线721上的传感器，被布置为提供具有响应性数据的指示符或索引。该指示符或索引规定功率域700中的相应的电路区域或者功能块。控制器720中的资源状态逻辑单元722或者其它逻辑电路，可以使用从这些处理资源之外或者位于相应的CPU 210、GPU 190、视频编解码器134或者立体声/音频编解码器150之内的各个电路区域所提供的响应性信息，来调整连接725上的控制信号。虽然为了说明简单起见，未示出旁路路径或者电路，但是应当理解的是，分布在功率域700周围的传感器中的一个或多个传感器，可以通过这样的旁路电路或路径来增加。当这样被提供时，嵌入的状态信息将沿着总线721来传送，从而在去往控制器720的路径上避开被绕过的传感器或者数个传感器。
图8是示出了用于动态地控制对于便携式计算设备中的功率域的输入的方法800的示例性实施例的流程图。在框802中，识别便携式计算设备的功率域中的至少两个处理资源的目前状况。如描述的，目前状况至少包括：针对处理资源中的每个处理资源的开/关状态。在一些布置中，目前状况将规定低功率或者待机状态。在一些其它布置中，目前状况可以包括诸如时钟频率之类的另外的信息。在框804中，输入参数是响应于在框802中识别的功率域中的状况的变化而被调整的。这种调整包括：由被耦合到功率域中的输入轨的电源施加的电势的增加或者减少。在一些布置中，这种调整还可以包括：被耦合到功率域中的相应的处理资源的时钟信号的频率的增加或者减少。在框806中，该输入参数被应用于功率域。
本说明书中描述的过程或者过程流程中的某些步骤，自然地在本发明的其它步骤之前实现如描述的功能。但是，本发明不被限制到描述的步骤的次序，如果这样的次序或者顺序不改变本发明的功能的话。也就是说，应当认识到的是，在不背离本发明的范围的情况下，一些步骤可以在其它步骤之前执行、之后执行或者与其它布置并行地(基本同时地)执行。在一些实例中，在不背离本发明的情况下，可以省略或者不执行某些步骤。此外，诸如“其后”、“然后”、“接着”、“随后”等等之类的词语，不旨在限制这些步骤的次序。这些词语仅仅被用来引导读者遍历该示例性方法的描述。
另外，便携式计算设备内的功率管理领域的普通技术人员能够识别适当的硬件和/或电路，和/或识别适当的逻辑单元和确定，以基于本说明书中的流程图和相关联的描述，来实现所公开的发明而没有困难。因此，对于充分地理解如何实现和使用本发明来说，并不认为必需公开特定的程序代码指令集、判决门限或者详细的硬件设备。在上文的描述中，并且结合可以示出各个过程流程的附图，更加详细地解释了所主张的处理器实现的过程和电路架构的创新型功能和方面。
在如上文指示的一个或多个示例性的方面中，描述的功能可以用硬件、软件、固件或其任意组合来实现。如果用软件来实现，则可以将这些功能存储成计算机可读介质(例如，非暂时性处理器可读介质)上的一个或多个指令或代码。计算机可读介质包括数据存储介质。
存储介质可以是可以由计算机或者处理器存取的任何可用的介质。通过示例而非限制的方式，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或者其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或者可以被用来携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并且可以由计算机存取的任何其它介质。如本文使用的，磁盘和光盘包括压缩光盘(“CD”)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(“DVD”)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则利用激光来光学地复制数据。上述的组合也应当被包括在非暂时性计算机可读介质的范围之内。
虽然已经详细地示出并且描述了选择的方面，但是应当理解的是，在不背离如由所附权利要求书限定的本系统和方法的情况下，可以对做出各种替代和改变。

Claims (30)

1.一种用于动态地控制便携式计算设备中的功率域的方法，所述功率域包括共享电力源的处理资源，所述方法包括：
识别所述便携式计算设备中的所述功率域中的至少两个处理资源的目前状况；
响应于所述便携式计算设备中的所述功率域中的所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况的变化，发起对输入参数的调整；以及
将所述输入参数应用于所述功率域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况是在所述至少两个处理资源中的相应关系的一个处理资源中关联的二进制状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述二进制状态规定功率施加状态和功率未施加状态中的一个状态。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况规定所述至少两个处理资源中的相应关系的一个处理资源中的时钟频率。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况包括：接收来自系统功率管理器的信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，发起所述调整包括：执行资源状态逻辑单元。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，执行资源状态逻辑单元包括：生成针对于电源的控制信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述控制信号指示所述电源调整电压。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况包括：接收来自传感器的信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，来自所述传感器的所述信号标识时钟频率。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，来自所述传感器的所述信号标识功率何时被施加。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，发起所述调整包括：执行屏蔽逻辑单元。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，来自所述传感器的所述信号绕过第二传感器。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，发起对所述输入参数的所述调整包括：当向所述至少两个处理资源指派任务时，向应用了逻辑单元的调度器传送信息。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述信息是从下列各项中的一项或多项中选择的：具有所述至少两个处理资源的一对一关系中的电路的电压裕度和相对响应性。
16.一种被布置在便携式计算设备中的功率域，包括：
至少两个处理资源，其是通过共享的电力源来供电的；以及
控制器，其被耦合到所述至少两个处理资源并且被配置为接收来自功率管理器的信息，所述控制器被布置为利用资源状态逻辑单元来处理所述信息，以生成由电源使用的第一控制信号，以向所述功率域中的所述至少两个处理资源提供期望的输入电压。
17.根据权利要求16所述的功率域，其中，所述资源状态逻辑单元是响应于用于所述至少两个处理资源的相应的电源电压的存在性的。
18.根据权利要求16所述的功率域，其中，所述资源状态逻辑单元是响应于用于所述至少两个处理资源的相应的时钟频率的。
19.根据权利要求16所述的功率域，其中，所述资源状态逻辑单元是响应于被嵌入在传感器链信号协议中的状态信息的。
20.根据权利要求16所述的功率域，其中，所述控制器还被布置为：当向所述至少两个处理资源指派任务时，生成由应用了逻辑单元的调度器使用的第二控制信号。
21.一种用于动态地控制便携式计算设备中的功率域的方法，所述功率域包括共享电力源的处理资源，所述方法包括：
识别所述便携式计算设备中的所述功率域中的至少两个处理资源的目前状况；
响应于从功率管理器接收的状态信息，发起对输入参数的调整；
响应于所述至少两个处理资源的所述目前状况，修改所述功率域中的传感器总线；以及
将所述输入参数应用于所述功率域。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，识别所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况规定至少两个供电的状态。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，识别所述至少两个处理资源中的一个处理资源的所述目前状况规定所述至少两个处理资源中的相应关系的一个处理资源中的时钟频率。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，修改所述传感器总线包括：绕过传感器。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，修改所述传感器总线包括：将传感器断电。
26.一种被布置在便携式计算设备中的功率域，包括：
至少两个处理资源，其通过共享的电力源来供电；以及
控制器，其被耦合到所述至少两个处理资源并且被配置为从对所述至少两个处理资源监控的相应的传感器接收信息，所述控制器被布置为利用资源状态逻辑单元来处理所述信息，以生成由电源使用的第一控制信号，以向所述功率域中的所述至少两个处理资源提供期望的输入电压。
27.根据权利要求26所述的功率域，其中，所述资源状态逻辑单元是响应于用于所述至少两个处理资源的相应的时钟频率的。
28.根据权利要求26所述的功率域，其中，所述资源状态逻辑单元是响应于被嵌入在传感器链信号协议中的状态信息的。
29.根据权利要求26所述的功率域，其中，所述控制器还被布置为：当向所述至少两个处理资源指派任务时，生成由应用了逻辑单元的调度器使用的第二控制信号。
30.根据权利要求29所述的功率域，其中，所述调度器响应于对能够利用所述输入电压和可用的时钟频率来执行所述任务的处理资源的识别来指派任务。
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