CN102213992B - 电子系统的功率调整模块与功率调整单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电子系统的功率调整模块与功率调整单元，该功率调整单元包括软件编程接口与功率调整模块。软件编程接口通过软件编程接收功率调整业务。功率调整模块接收来自软件编程接口的功率调整业务并根据功率调整业务控制电子系统的功率驱动组件以改变提供至电子系统的功能单元的功率驱动组件的输出。功率驱动组件的输出为功能单元的操作电压或操作时钟信号。功率调整业务包括定义操作的指令、操作使用的参数，以及指定触发操作的事件信号的事件信号掩码。

Description

电子系统的功率调整模块与功率调整单元
技术领域
本发明涉及电子系统的电源管理，尤其涉及一种电子系统的功率调整模块(Power Scaling Module，PSM)与功率调整单元(Power Scaling Unit，PSU)。
背景技术
功率调整的程序为通过改变电子系统的组件的操作频率或操作电压以改变电子系统所消耗的计算功率。功率调整用以在效能/功能和功率消耗间作取舍。资料处理电子系统，例如个人电脑，当期望此种电子系统的功率消耗降低时，资料处理电子系统在设计与结构上也变得更加复杂。因此，电子系统的电源管理也随之变得更加复杂且要求更高。
在这种趋势下，功率调整必须被谨慎且巧妙地使用。现有的电子系统可包括多电源区域(multiple power domains)。各电源区域可被不同的操作频率和/或操作电压所驱动。电子装置可同时执行多种应用程序。理想上，当特别的应用程序在执行时，各应用程序具有对应的功率配置记录应用电源区域的功率调整。当应用程序通过环境切换(context switch)时，其功率配置也必须被切换。功率配置的切换可导致整个电源区域的功率调整条件的广泛变化。在这种电子系统中，亟需一种可根据应用程序活动(application activities)在整个电子系统中提供高密度(fine-grained)的功率控制和功率状态的平滑转变的功率调整机制。
发明内容
因此，本发明提供一种电子系统的功率调整单元(Power Scaling Unit，PSU)，其可根据应用程序活动在整个电子系统中提供高密度的功率控制和功率状态的平滑转变。
本发明还提供一种电子系统的功率调整模块(Power Scaling Module，PSM)。功率调整模块提供功率调整单元的电源管理功能。
本发明提供一种电子系统的功率调整单元，包括一软件编程接口与一功率调整模块。其中软件编程接口通过软件编程接收功率调整业务。功率调整模块接收来自软件编程接口的功率调整业务并根据功率调整业务控制电子系统的功率驱动组件以改变提供至电子系统的功能单元的功率驱动组件的输出，其中功率驱动组件的输出为功能单元的操作电压或操作时钟信号。功率调整业务包括定义操作的指令、操作使用的参数，以及指定触发操作的事件信号的事件信号掩码。当指令定义一停电操作时，功率调整模块关闭功率驱动组件的输出并进入关闭状态，事件信号根据参数触发功率调整模块自关闭状态醒来并开启功率驱动组件的输出；当指令定义一即时调整操作时，功率调整模块根据参数改变操作时钟信号的操作电压或频率。
在本发明的一实施例中，上述的功率调整模块包括多个可编程寄存器、一功率驱动组件-独立逻辑电路(PDE-independent logic circuit)以及一功率驱动组件-依赖逻辑电路(PDE-dependent logic circuit)。其中上述可编程寄存器连接至软件编程接口，用以储存指令、参数以及事件信号掩码。功率驱动组件-独立逻辑电路连接上述可编程寄存器，并根据参数执行指令定义的操作并接收事件信号。另外，功率驱动组件-依赖逻辑电路则连接功率驱动组件-独立逻辑电路并产生多个信号以控制功率驱动组件。
在本发明的一实施例中，当指令定义一事件驱动调整操作时，功率调整模块等待事件信号然后根据参数改变操作时钟信号的操作电压或频率。
在本发明的一实施例中，上述的功率调整模块根据参数在功率调整模块改变功率驱动组件的输出后重置功能单元。
在本发明的一实施例中，上述的功率调整业务还包括一第一同步指示。该第一同步指示在指令定义的操作期间指定功率调整模块与功能单元间的第一同步交握。在该第一同步交握期间，功能单元进入待命状态。功率调整模块改变功率驱动组件的输出，然后功能单元恢复正常操作。功能单元不因在待命状态的功率驱动组件的输出的改变而改变。
在本发明的一实施例中，上述的功率调整单元可包括多于一个的功率调整模块。功率调整业务可还包括一第二同步指示。此第二同步指示在指令定义的操作期间指定功率调整模块与另一功率调整单元的另一功率调整模块间的第二同步交握。在功率调整模块改变功率驱动组件的输出之前，在功率调整模块执行与功能单元的第一同步交握之前，和/或在功率调整模块结束该第一同步交握之前，功率调整模块以及另一功率调整模块执行第二同步交握。
在本发明的一实施例中，当功率调整模块处于关闭状态时，一非屏蔽的电源开启事件信号根据一预设参数触发功率调整模块自关闭状态醒来并开启功率驱动组件的输出。此外，另一非屏蔽的停电事件信号可根据一预设参数触发功率调整模块改变功率驱动组件的输出而不管功率调整模块的目前状态。
在本发明的一实施例中，上述的功率调整单元包括多个功率调整模块并还包括用以控制串列的功率调整业务批次或并列的功率调整业务批次的执行的批次调整模块。其中，串列的功率调整业务批次包括将由上述功率调整模块依序执行的多个功率调整业务。并列的功率调整业务批次则包括将由上述功率调整模块并行地执行的多个功率调整业务。批次调整模块根据串列的功率调整业务批次的链接信息中被指定的串列触发各功率调整模块以执行对应的功率调整业务。链接信息通过软件编程接口被接收并被储存于批次调整模块或上述功率调整模块。
在本发明的一实施例中，上述的串列的功率调整业务批次的各功率调整业务可为另一并列的功率调整业务批次。类似地，并列的功率调整业务批次的各功率调整业务可为另一串列的功率调整业务批次。
本发明提出一种电子系统的功率调整模块，包括多个可编程寄存器、一功率驱动组件-独立逻辑电路以及一功率驱动组件-依赖逻辑电路。其中上述可编程寄存器用以储存通过软件编程接收功率调整业务信息，包括指令、参数以及事件信号掩码。功率驱动组件-独立逻辑电路连接上述可编程寄存器，并根据功率调整业务控制电子系统的功率驱动组件改变提供至电子系统的功能单元的功率驱动组件的输出，其中功率驱动组件的输出为功能单元的操作电压或操作时钟信号。指令用以定义操作，操作使用参数，事件信号掩码则指定触发操作的事件信号。当指令定义停电操作时，功率驱动组件-独立逻辑电路关闭功率驱动组件的输出并进入关闭状态。事件信号根据参数触发功率驱动组件-独立逻辑电路自关闭状态醒来并开启功率驱动组件的输出。当指令定义即时调整操作时，功率驱动组件-独立逻辑电路根据参数改变操作时钟信号的操作电压或频率。另外，功率驱动组件-依赖逻辑电路则连接功率驱动组件-独立逻辑电路，并产生多个信号以控制功率驱动组件。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的电子系统的方块图。
图2为图1实施例的功率调整单元的方块图。
图3为图2实施例的一功率调整模块的方块图。
图4为功率调整模块与功能单元间同步交握的时序图。
图5为另一功率调整模块与功能单元间同步交握的时序图。
图6为本发明一实施例的功率调整单元的功率调整模块之间执行的同步协定的完整周期的示意图。
图7为本发明另一实施例的功率调整单元110的方块图。
主要附图符号说明：
100：电子系统；                 110：功率调整单元；
120：功能单元；                 130：功率驱动组件；
210：软件编程接口；             221～224：功率调整模块；
310：可编程寄存器；             320：功率驱动组件-独立逻辑电路；
330：功率驱动组件-依赖逻辑电路；710：批次调整模块；
fu_stdby、wakeup_ok、psu_req、sync_out、sync_in_1～sync_in_3：信号。
具体实施方式
下面将参考附图详细阐述本发明的实施例，附图举例说明了本发明的示范实施例，其中相同标号指示同样或相似的组件。
图1为根据本发明一实施例的电子系统100的方块图。电子系统100包括一功率调整单元110、一个或多个功能单元120以及一或多个功率驱动组件130(Power Driving Element，PDE)。各功能单元120可为一可编程资料处理引擎(programmable data processing engine)，其可不断地执行一连串的指令或指示，例如中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)或协同处理器(coprocessor)。另外，各功能单元120可为一周边装置(peripheral device)，例如实时时钟(Real-Time Clock，RTC)、计数器、直接存储器访问(DirectMemory Access，DMA)控制器或连接控制器，例如乙太网络(Ethernet)介质访问控制(Media Access Control，MAC)子层控制器(sublayer controller)或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)控制器。各功率驱动组件130可为产生或驱动操作频率的组件，也就是操作一个或多个功能单元120的时钟信号的频率。或者是，各功率驱动组件130可为供应操作电压至一个或多个功能单元120的组件。提供操作频率的功率驱动组件可为一锁相环(Phase-Locked Loop，PLL)、延迟锁定环(Delay-Locked Loop，DLL)、时钟驱动器(clock divider)或时钟门控单元(clock gating cell)等。提供操作电压的功率驱动组件可为稳压器(regulator)、变频器(converter)、变压器(transformer)或电池等。
图2为图1实施例的功率调整单元110的方块图。功率调整单元110包括一软件编程接口210(software programming interface，SPI)以及四个功率调整模块221-224。在本发明的一实施例中，功率调整单元110可包括更多或更少的功率调整模块。除了稍后叙述的功率驱动组件-依赖逻辑电路(PDE-dependent logic circuit)外，各功率调整模块221-224具有相同的设计和功能。各功率调整模块221-224控制一个或多个功率驱动组件130。换言之，功率调整模块221-224通过功率驱动组件130控制功能单元120的操作频率与操作电压。以功率调整模块221为例。图3为图2实施例的功率调整模块221的方块图。功率调整模块221包括多个可编程寄存器310、连接至可编程寄存器310的功率驱动组件-独立逻辑电路320，以及连接至功率驱动组件-独立逻辑电路320的功率驱动组件-依赖逻辑电路330。
软件编程接口210提供一寄存器编程接口。通过此寄存器编程接口，电子系统100中的软件可指派功率调整业务至功率调整模块221-224。功率调整模块221-224的状态以及功率调整业务的结果可通过寄存器编程接口自功率调整模块221-224获得。
功率驱动组件-独立逻辑电路320包括用以在功率调整业务期间同步功率调整单元110中功能单元120或其它功率调整模块的硬件同步接口。功率驱动组件-独立逻辑电路320还接收来自功能单元120的事件信号。某些功率调整业务可能取决于特定的事件信号。事件信号用以触发此功率调整业务的进行。在一些功率调整业务中，功率调整模块可发送一硬件重置信号以重置一个或多个功能单元120。在操作频率或操作电压改变后，当功能单元120需要一已知状态重新启动时，此硬件重置通常被使用于提供此一已知状态。
功率驱动组件-依赖逻辑电路330包括用以控制对应的功率驱动组件130的功率控制接口。功率控制接口可产生或驱动原始控制信号以控制功率驱动组件130。功率控制接口也可为一已知的标准接口，例如电源管理总线(Power Management Bus，PMBus)。
软件编程接口210通过软件编程接收功率调整业务。此处的软件编程意为读取或写入功率调整模块221-224的可编程寄存器。电子系统100中的软件通过软件编程接口210发出用以功率调整的功率调整业务至功率调整模块221-224其中之一。其中功率调整业务可包括指令、一个或多个参数、同步指示(synchronization instruction)，和/或事件掩码(event mask)，功率调整业务可通过软件编程接口210所提供的寄存器编程接口被电子系统100中的软件所编写。指令定义功率调整模块所执行的操作。参数被相关指令定义的操作所使用。同步指示指定在操作期间所需的同步交握(synchronization handshaking)。事件信号掩码决定指令操作对触发事件信号输入的依赖性(dependency)。事件信号掩码告知功率调整模块观察某些事件信号并阻挡(block)某些事件信号。功率调整业务的指令、参数、同步指示以及事件信号掩码均被储存于接收功率调整业务的功率调整模块的可编程寄存器中。可编程寄存器也储存功率调整模块的状态以及功率调整业务的结果，其可通过软件编程接口210被软件获取。
功率驱动组件-独立逻辑电路320为功率调整模块的核心组件。功率驱动组件-独立逻辑电路320执行功率调整业务。功率驱动组件-独立逻辑电路320通过功率驱动组件-依赖逻辑电路330控制相关的功率驱动组件130，以根据功率调整业务的指令或参数改变功率驱动组件130提供至功能单元120的操作电压和/或时钟信号的操作频率。另外，功率驱动组件-独立逻辑电路320根据同步指示执行功率调整模块的同步交握。功率驱动组件-独立逻辑电路320观察功能单元120发送的事件信号并从而控制功率调整操作的进行。当参数指示必须硬件重置时，功率驱动组件-独立逻辑电路320在功率驱动组件-独立逻辑电路320改变功率驱动组件130的输出后依据参数发送信号以重置一个或多个功能单元120。
在本实施例中，有三种功率调整操作可被功率调整业务的指令定义，即，停电操作(power-down operation)、即时调整操作(instant scalingoperation)以及事件驱动调整操作(event-driven scaling operation)。这些操作的细节将在之后讨论。
当指令定义一停电操作，功率驱动组件-独立逻辑电路320关闭一个或多个功率驱动组件130的输出并进入关闭状态以等待一个或多个事件信号，这些事件信号在其功率调整业务中的事件信号掩码是被禁能的(de-asserted)。当观察到任一上述的事件信号被致能，功率驱动组件-独立逻辑电路320自关闭状态中醒来并开启功率驱动组件130的输出。触发事件信号可通过禁能对应的事件信号掩码而被指定。功率驱动组件-独立逻辑电路320仅阻挡与忽略对应的事件信号掩码被致能的事件信号。功率调整业务的参数可指定在功率驱动组件-独立逻辑电路320自关闭状态醒来后哪个功率驱动组件130的哪个输出电压和/或时钟信号被开启。功率调整业务的参数还指定功率驱动组件-独立逻辑电路320如何开启功率驱动组件130的输出。在醒来后，功率驱动组件-独立逻辑电路320可直接恢复功率驱动组件的输出至在关闭之前的状态或根据参数改变功率驱动组件的输出。
当指令定义一即时调整操作，功率驱动组件-独立逻辑电路320根据参数立即无条件地改变一个或多个功率驱动组件130提供的操作电压和/或操作时钟信号的频率，而不等待任何事件信号。
当指令定义一事件驱动调整操作时，功率驱动组件-独立逻辑电路320等待事件信号掩码所指定的一个或多个事件信号。当观察到任一被指定的事件信号时，功率驱动组件-独立逻辑电路320根据功率调整业务的参数进行改变一个或多个功率驱动组件130输出的操作电压和/或操作时钟信号的频率。事件驱动调整操作非常类似于即时调整操作。两者的不同在于事件驱动调整操作被延迟直到至少一触发事件信号被功率驱动组件-独立逻辑电路320观察，而即时调整操作立即开始不等待任何的事件信号。
与即时调整操作或事件驱动调整操作相关的参数可作为对应的功率驱动组件的绝对控制值或功率驱动组件的相对控制值。
举例来说，功率驱动组件输出的操作电压可提供多级电压(multiplevoltage steps)的选择，例如1.2V、1.1V、1V、0.9V以及0.8V。在此例子中，参数值可单纯地为递增(stepping-up)或递减(stepping-down)。在另一例子中，功率驱动组件可为依时钟分频器(clock frequency divider)，其可提供操作频率至一个或多个功能单元120。功率驱动组件可提供多种频率比例的选择，例如2∶1、3∶1、4∶1以及8∶1。在此例子中，参数值可为除以2(divide-by-2)、除以3(divide-by-3)、乘以2(multiply-by-2)或乘以3(multiply-by-3)。
在功率驱动组件-独立逻辑电路320改变对应的功率驱动组件130的输出后，功率驱动组件-独立逻辑电路320等待功率驱动组件130趋于稳定。功率驱动组件-独立逻辑电路320可等待功率驱动组件130所发送的稳定结果或等待预设功率驱动组件稳定时间跨越(span)。
对功率调整业务中的各事件信号来说，正沿触发或负沿触发、高电平触发或低电平触发、以及事件信号掩码的致能状态(assertion)或禁能状态(de-assertion)的选择，均可通过电子系统100中的软件编写。另外也有非屏蔽(non-maskable)的事件信号，其无对应的事件信号掩码。非屏蔽的事件信号无法被阻挡。非屏蔽的事件信号可触发功率调整单元110以执行非可程式化(non-programmable)操作，其可不被软件偶然地禁能(disabled)。在本实施例中，功率调整单元110会回应两非屏蔽的事件信号，即，电源开启(power-on)事件信号以及停电(power failure)事件信号。
当功率调整单元110接收电源开启事件信号时，至少有一处于关闭状态的功率调整单元110的功率调整模块221-224，将会执行唤醒操作(wakeup operation)。唤醒操作类似于在观察到触发事件信号后的停电操作部分。当功率调整模块处于关闭状态时，非屏蔽的电源开启事件信号根据一组预设非可程式化的唤醒参数触发功率调整模块以自关闭状态中醒来并开启一个或多个功率驱动组件130的输出。这些参数指定功率调整模块在醒来后如何控制功率驱动组件130的输出。
上述的停电事件信号用以指示发生于电子系统100的非预期停电。停电事件信号致使功率调整单元110在通电后执行预设停电故障处理程序，例如恢复一个或多个预设电源区域。当停电事件信号被功率调整单元110观察时，功率调整单元110可有至少一功率调整模块221-224来执行唤醒操作而不管该功率调整模块的目前状态。非屏蔽的停电事件信号根据预设唤醒参数触发功率调整模块改变一个或多个功率驱动组件130的输出。
电源开启事件信号以及停电事件信号可使用同一组预设非可程式化的唤醒参数。或者，电源开启事件信号和停电事件信号可分别使用单独的预设唤醒参数。本实施例还允许有多个电源开启事件信号以及多个停电事件信号以唤醒不同电源区域。
功率调整业务还可包括一同步指示。同步指示可在功率调整业务的指令定义的操作期间指定功率调整模块221-224与一个或多个功能单元120之间所需的同步交握。在本实施例中，功率调整模块与功能单元120在功率调整业务期间执行至少一次同步交握。在本发明的其它实施例中，更多的此同步交握在功率调整业务期间可被允许。图4为功率调整模块221-224与功能单元120间同步交握的时序图，其细节如下列讨论所述。
首先，功能单元120通过寄存器编程发送功率调整业务至功率调整模块。接着，功能单元120执行待命指示或待命指令以进入待命状态。在此例中，功能单元120可为执行包括待命指示的软件应用程序的一中央处理单元。当功能单元120需要根据功率调整业务的操作与功率调整模块同步时，功能单元120执行待命指示或待命指令。功能单元120在完成所有跟外部接口操作，例如记忆体读写操作，相关的未完成的操作后，通过进入待命状态的动作停止其正常操作。接着，功能单元120触发信号fu_stdby以告知该功率调整模块该功能单元120已在可以被调整其操作频率与操作电压或两者其一的就绪状态。在此待命状态中，功能单元120的活动被减到最少且功能单元120不因功率驱动组件提供的操作电压或操作频率的改变而改变。功能单元120接着等待来自功率调整模块的响应信号以离开待命状态然后恢复其正常操作。
当信号fu_stdby的致能状态被功率调整模块观察时，功率调整模块开始改变功率驱动组件的输出通过改变自功率驱动组件-依赖逻辑电路330传送至功率驱动组件的控制信号或参数。当功率驱动组件提供的经调整的频率和/或电压足够稳定而使功能单元120可正常操作时，功率调整模块致能信号wakeup_ok。当功能单元120观察信号wakeup_ok的致能状态时，功能单元120恢复其正常操作并禁能信号fu_stdby。当功率调整模块观察信号fu_stdby的禁能状态时，功率调整模块禁能信号wakeup_ok。
图5为另一功率调整模块与功能单元120间同步交握的时序图。在图4中，功能单元120发起同步交握。在图5中，功率调整模块发起同步交握。首先，功率调整模块致能一请求信号psu_req至功能单元120以请求同步。功能单元120接着响应其独自执行待命指示或指令。当功率调整模块观察信号fu_stdby的致能状态时，功率调整模块禁能信号psu_req并接着开始改变功率驱动组件的输出。图5中同步交握的其余部分与图4中对应的部分相同。
功率调整业务中的同步指示可指定功率调整单元110中两个或更多功率调整模块间的需要的同步交握。功率调整模块可在下列三个时刻的其中一个时刻或多个时刻前与其它功率调整模块同步。(1)功率调整模块通过功率控制接口调整功率驱动组件130的输出。(2)图5中信号psu_req的致能状态。(3)图4和图5中信号wakeup_ok的致能状态。图5中的功率调整模块通过致能信号psu_req开始与功能单元120同步交握以及通过致能信号wakeup_ok结束与功能单元120同步交握。换言之，在特定的功率调整模块改变功率驱动组件130的输出之前、在特定的功率调整模块执行与功能单元120另一同步交握之前，和/或在特定的功率调整模块结束与功能单元120的同步交握之前，功率调整模块可执行与一个或多个其它功率调整模块的同步交握。
同步指示可指定需要的同步交握的时刻。同步指示也可指定哪些功率调整模块可参与必要的同步交握。或是，可通过硬件实现从功率调整模块中做出预设的同步交握选择。同步指示指定各个必要的同步交握，一整个同步协定的完整周期必须被完全执行。在本实施例中，在一功率调整业务期间一功率调整模块可在上述三个时刻的各时刻中与另一功率调整模块进行最多一次的同步交握。换言之，在一功率调整业务期间一功率调整模块最多可与另一功率调整模块进行三次同步交握。在本发明的其它实施例中，在一功率调整业务期间有更多类似的同步交握是可被允许的。
图6为本发明一实施例的功率调整单元110的功率调整模块221-224执行的同步协定的完整周期的示意图。在本实施例中，各功率调整模块发出一信号sync_out并接收一个或多个信号sync_in。各个信号sync_in对应一涉及同步交握的对等的功率调整模块。只要观察到所有信号sync_in的禁能状态为了之前的同步被致能，功率调整模块可致能其信号sync_out以请求或响应其下一个同步交握，而此功率调整模块可能涉及或可能不涉及。当同步指示所需的信号sync_out的致能状态以及信号sync_in之一被功率调整模块观察时，功率调整模块与对应被致能的信号sync_in的功率调整模块的同步已结束。
在功率调整模块观察到所有需要的带有涉及的信号sync_in的同步完成后，可禁能其信号sync_out并继续目前的功率调整业务，如图6所示的实线箭头。功率调整模块可不重致能其信号sync_out直到观察到所有的信号sync_in的禁能状态为了之前同步被致能，而此功率调整模块可能涉及或可能不涉及。如图6所示的虚线箭头，此特定的功率调整模块在三个信号sync_in被禁能后通过重致能其信号sync_out开始其下一次的同步交握。
图6中的信号波形仅为一示范性的实施例。在本实施例中的功率调整模块同步协定允许信号sync_in在相关的信号sync_out之前或之后为了同步交握被致能。
图7为本发明另一实施例的功率调整单元110的方块图。图7中的功率调整单元110还包括一批次调整模块(Batch Scaling Module，BSM)710。批次调整模块710控制功率调整单元110中串列的功率调整业务批次以及并列的功率调整业务批次的执行。串列的功率调整业务包括多个功率调整业务。功率调整单元110的不同功率调整模块221-224执行串列的功率调整业务批次中的各功率调整业务，且功率调整业务依照串列的功率调整业务批次的链接信息中指定的顺序依序地被执行。并列的功率调整业务批次也包括多个功率调整业务，且各功率调整业务被功率调整单元110的不同的功率调整模块221-224所执行。然而，并列的功率调整业务批次中的功率调整业务被功率调整模块221-224并行地执行。
关于串列的功率调整业务批次，链接信息可通过软件编程接口210被编程。链接信息可被储存于批次调整模块710中或涉及的功率调整模块中。链接信息连结功率调整业务执行的前述串列中的涉及的功率调整模块。链接信息可指示哪个功率调整模块为串列中的第一个和哪个功率调整模块为串列中的最后一个。链接信息也可指示串列中各功率调整模块的前一功率调整模块与下一功率调整模块。当链接信息储存于功率调整模块中时，功率调整模块与批次调整模块710之间必须有信号交换以告知串列的批次调整模块710。
链接信息的设定或各功率调整模块的可编程寄存器310中的独立可编程位元可用以指示功率调整模块接收的功率调整业务暂不被执行直到串列中之前的功率调整模块结束其功率调整业务。一额外的串列的批次指令可被实现在批次调整模块710中以启始串列的功率调整业务批次。或者，串列中第一个功率调整模块的功率调整业务的编写可用以启始串列的功率调整业务批次。在后一个叙述的例子中，第一个功率调整模块的功率调整业务必须在串列的功率调整业务批次中最后被编写。
在串列的功率调整业务批次被启始后，批次调整模块710控制串列的进行。批次调整模块710监控串列中各功率调整模块的状态。当目前功率调整模块结束其功率调整业务，批次调整模块710发送通知信号至串列中的下一功率调整模块以触发下一功率调整模块执行其功率调整业务。因此，功率调整模块根据串列的功率调整业务批次的链接信息中定义的串列依序执行其功率调整业务。
关于并列的功率调整业务批次，并列的功率调整业务批次包括对应的包裹信息(bundling information)，其指定哪些功率调整模块要执行并列的功率调整业务批次的功率调整业务。包裹信息可通过软件编程接口210被编写。包裹信息可被储存在批次调整模块710或涉及的功率调整模块中。当包裹信息被储存在功率调整模块中时，功率调整模块与批次调整模块710间必须有信号交换以告知并列的功率调整业务批次中涉及的功率调整模块的批次调整模块710。
包裹信息的设定或各功率调整模块的可编程寄存器310中的独立可编程位元可用以指示被分派至各功率调整模块的功率调整业务暂不被执行直到观察到来自批次调整模块710的通知信号。前述的通知信号可被实现在批次调整模块710中的一额外并列的批次指令触发。当并行地执行功率调整业务时，在并列的功率调整业务批次中的功率调整模块也可相互执行同步交握。
批次调整模块710可支持更复杂的功率调整业务批次。例如，串列的功率调整业务批次中的某一功率调整业务可为一并列的功率调整业务批次。并列的功率调整业务批次中的某一功率调整业务也可为一串列的功率调整业务批次。换言之，串列的功率调整业务批次可包括一个或多个并列的功率调整业务批次而并列的功率调整业务批次也可包括一个或多个串列的功率调整业务批次。如此一来，批次调整模块710可支持串列的功率调整业务批次与并列的功率调整业务批次的复杂组合。
在本发明的上述实施例中，功率调整单元包括多个功率调整模块。各功率调整模块可通过功率调整单元的软件编程接口接收功率调整业务。通过执行功率调整业务，各功率调整模块控制电子系统的一个或多个功率驱动组件的输出。功率调整单元为与功能单元分离的独立单元。因此，由功能单元来看功率调整单元执行的功率调整是自控的(atomic)。简言之，上述本发明的实施例提供一具可扩展性、自控性以及全系统性的功率调整机制。
虽然本发明以实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，任何所属技术领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作任意改动或等同替换，故本发明的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (16)

1.一种电子系统的功率调整单元，包括：
一软件编程接口，通过软件编程接收一功率调整业务；以及
一功率调整模块，接收来自该软件编程接口的该功率调整业务并根据该功率调整业务控制该电子系统的一功率驱动组件以改变提供至该电子系统的一功能单元的该功率驱动组件的一输出，其中该功率驱动组件的该输出为该功能单元的一操作电压或一操作时钟信号；该功率调整业务包括定义一操作的一指令、该操作使用的一参数，以及指定触发该操作的一事件信号的一事件信号掩码；当该指令定义一停电操作时，该功率调整模块关闭该功率驱动组件的该输出并进入一关闭状态，该事件信号根据该参数触发该功率调整模块自该关闭状态醒来并开启该功率驱动组件的该输出；当该指令定义一即时调整操作时，该功率调整模块根据该参数改变该操作时钟信号的该操作电压或一频率，其中该功率调整业务还包括一第一同步指示；该第一同步指示在该指令定义的该操作期间指定该功率调整模块与该功能单元间的一第一同步交握；在该第一同步交握期间，该功能单元进入一待命状态，该功率调整模块改变该功率驱动组件的该输出，然后该功能单元恢复正常操作；该功能单元不因在该待命状态的该功率驱动组件的该输出的改变而改变。
2.根据权利要求1所述的功率调整单元，其中该功率调整模块包括：
多个可编程寄存器，连接至该软件编程接口，储存该指令、该参数以及该事件信号掩码;
一功率驱动组件-独立逻辑电路，连接所述可编程寄存器，根据该参数执行该指令定义的该操作并接收该事件信号；以及
一功率驱动组件-依赖逻辑电路，连接该功率驱动组件-独立逻辑电路，产生多个信号以控制该功率驱动组件。
3.根据权利要求1所述的功率调整单元，其中当该指令定义一事件驱动调整操作时，该功率调整模块等待该事件信号然后根据该参数改变该操作时钟信号的该操作电压或该频率。
4.根据权利要求1所述的功率调整单元，其中该功率调整模块根据该参数在该功率调整模块改变该功率驱动组件的该输出后重置该功能单元。
5.根据权利要求1所述的功率调整单元，其中该功率调整单元还包括另一功率调整模块且该功率调整业务还包括一第二同步指示；该第二同步指示在该指令定义的该操作期间指定该功率调整模块与该另一功率调整模块间的一第二同步交握；在该功率调整模块改变该功率驱动组件的该输出之前，在该功率调整模块执行与该功能单元的该第一同步交握之前，和/或在该功率调整模块结束该第一同步交握之前，该功率调整模块以及该另一功率调整模块执行该第二同步交握。
6.根据权利要求1所述的功率调整单元，其中当该功率调整模块处于该关闭状态时，一非屏蔽的电源开启事件信号根据一预设参数触发该功率调整模块自该关闭状态醒来并开启该功率驱动组件的该输出。
7.根据权利要求1所述的功率调整单元，其中一非屏蔽的停电事件信号根据一预设参数触发该功率调整模块改变该功率驱动组件的该输出而不管该功率调整模块的目前状态。
8.根据权利要求1所述的功率调整单元，其中该功率调整单元包括多个功率调整模块并还包括用以控制一串列的功率调整业务批次或一并列的功率调整业务批次的执行的一批次调整模块；该串列的功率调整业务批次包括所述功率调整模块依序执行的多个功率调整业务；该并列的功率调整业务批次包括所述功率调整模块并行地执行的多个功率调整业务；该批次调整模块根据该串列的功率调整业务批次的一链接信息中被指定的一串列触发各该功率调整模块以执行对应的该功率调整业务；该链接信息通过该软件编程接口被接收并被储存于该批次调整模块或所述功率调整模块。
9.根据权利要求8所述的功率调整单元，其中该串列的功率调整业务批次的所述功率调整业务的其一为另一并列的功率调整业务批次。
10.根据权利要求8所述的功率调整单元，其中该并列的功率调整业务批次的所述功率调整业务的其一为另一串列的功率调整业务批次。
11.一种电子系统的功率调整模块，包括：
多个可编程寄存器，储存一指令、一参数并通过软件编程接收一功率调整业务的一事件信号掩码；
一功率驱动组件-独立逻辑电路，连接所述可编程寄存器，根据该功率调整业务控制该电子系统的一功率驱动组件改变提供至该电子系统的一功能单元的该功率驱动组件的一输出，其中该功率驱动组件的该输出为该功能单元的一操作电压或一操作时钟信号；该指令定义一操作，该操作使用该参数，该事件信号掩码指定触发该操作的一事件信号；当该指令定义一停电操作时，该功率驱动组件-独立逻辑电路关闭该功率驱动组件的该输出并进入一关闭状态，该事件信号根据该参数触发该功率驱动组件-独立逻辑电路自该关闭状态醒来并开启该功率驱动组件的该输出；当该指令定义一即时调整操作时，该功率驱动组件-独立逻辑电路根据该参数改变该操作时钟信号的该操作电压或一频率；以及
一功率驱动组件-依赖逻辑电路，连接该功率驱动组件-独立逻辑电路，产生多个信号以控制该功率驱动组件，其中该功率调整业务还包括一第一同步指示；该第一同步指示在该指令定义的该操作期间指定上述功率调整模块与该功能单元间的一第一同步交握；在该第一同步交握期间，该功能单元进入一待命状态，上述功率调整模块改变该功率驱动组件的该输出，然后该功能单元恢复正常操作；该功能单元不因在该待命状态的该功率驱动组件的该输出的改变而改变。
12.根据权利要求11所述的功率调整模块，其中当该指令定义一事件驱动调整操作时，该功率驱动组件-独立逻辑电路等待该事件信号然后根据该参数改变该操作时钟信号的该操作电压或该频率。
13.根据权利要求11所述的功率调整模块，其中该功率驱动组件-独立逻辑电路根据该参数在该功率驱动组件-独立逻辑电路改变该功率驱动组件的该输出后重置该功能单元。
14.根据权利要求11所述的功率调整模块，
其中该功率调整业务还包括一第二同步指示；该第二同步指示在该指令定义的该操作期间指定上述功率调整模块与另一功率调整模块间的一第二同步交握；在上述功率调整模块改变该功率驱动组件的该输出之前，在上述功率调整模块执行与该功能单元的该第一同步交握之前，和/或在上述功率调整模块结束该第一同步交握之前，上述功率调整模块以及该另一功率调整模块执行该第二同步交握。
15.根据权利要求11所述的功率调整模块，其中当上述功率调整模块处于该关闭状态时，一非屏蔽的电源开启事件信号根据一预设预设参数触发上述功率调整模块自该关闭状态醒来并开启该功率驱动组件的该输出。
16.根据权利要求11所述的功率调整模块，其中一非屏蔽的停电事件信号根据一预设参数触发上述功率调整模块改变该功率驱动组件的该输出而不管上述功率调整模块的目前状态。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5893336B2 (ja) * 2011-10-24 2016-03-23 キヤノン株式会社 電源制御装置、電源制御装置の制御方法、およびプログラム
US9310783B2 (en) 2012-12-19 2016-04-12 Apple Inc. Dynamic clock and power gating with decentralized wake-ups
US9727114B2 (en) * 2014-09-25 2017-08-08 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) HW-controlled power domains with automatic power-on request
US9733689B2 (en) * 2015-06-27 2017-08-15 Intel Corporation Hardware apparatuses and methods to perform transactional power management
CN113741670A (zh) * 2015-11-13 2021-12-03 德州仪器公司 Usb接口电路及用于低电力操作的方法
CN116804863B (zh) * 2023-05-30 2024-01-30 苏州贝茵科技股份有限公司 一种自由切换输出功能的方法及控制器装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1322978A (zh) * 2000-05-11 2001-11-21 仁宝电脑工业股份有限公司 计算机系统
US20020029352A1 (en) * 1998-12-30 2002-03-07 Shekhar Y. Borkar Software control of transistor body bias in controlling chip parameters
CN1549961A (zh) * 2001-08-29 2004-11-24 ģ���豸��˾ 动态电压控制方法与设备
CN1983120A (zh) * 2005-12-16 2007-06-20 辉达公司 具有用以管理计算装置及组件功率消耗的集成功率管理的数据路径控制器
US20070288778A1 (en) * 2006-06-09 2007-12-13 Broadcom Corporation Method for managing and controlling the low power modes for an integrated circuit device

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5560022A (en) 1994-07-19 1996-09-24 Intel Corporation Power management coordinator system and interface
US5745375A (en) 1995-09-29 1998-04-28 Intel Corporation Apparatus and method for controlling power usage
US7100061B2 (en) 2000-01-18 2006-08-29 Transmeta Corporation Adaptive power control
US7085944B1 (en) * 2000-09-30 2006-08-01 Intel Corporation Power management by transmitting single multiplexed signal to multiple system components to change settings of internal performance registers in response to change in power source
US6704877B2 (en) * 2000-12-29 2004-03-09 Intel Corporation Dynamically changing the performance of devices in a computer platform
US7017060B2 (en) * 2001-03-19 2006-03-21 Intel Corporation Power management system that changes processor level if processor utilization crosses threshold over a period that is different for switching up or down
US6990594B2 (en) * 2001-05-02 2006-01-24 Portalplayer, Inc. Dynamic power management of devices in computer system by selecting clock generator output based on a current state and programmable policies
US7155617B2 (en) * 2002-08-01 2006-12-26 Texas Instruments Incorporated Methods and systems for performing dynamic power management via frequency and voltage scaling
US7080267B2 (en) * 2002-08-01 2006-07-18 Texas Instruments Incorporated Methodology for managing power consumption in an application
US7174468B2 (en) * 2002-08-01 2007-02-06 Texas Instruments Incorporated Methodology for coordinating and tuning application power
US7272730B1 (en) * 2003-07-31 2007-09-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Application-driven method and apparatus for limiting power consumption in a processor-controlled hardware platform
US7770034B2 (en) * 2003-12-16 2010-08-03 Intel Corporation Performance monitoring based dynamic voltage and frequency scaling
EP1607835A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Closed-loop control for performance tuning
US7337335B2 (en) * 2004-12-21 2008-02-26 Packet Digital Method and apparatus for on-demand power management
US7836320B2 (en) 2006-07-07 2010-11-16 Arm Limited Power management in a data processing apparatus having a plurality of domains in which devices of the data processing apparatus can operate
US8892916B2 (en) * 2008-08-06 2014-11-18 International Business Machines Corporation Dynamic core pool management
US8127160B2 (en) * 2008-10-13 2012-02-28 International Business Machines Corporation Dynamic frequency and voltage scaling for a computer processor
US8589707B2 (en) * 2008-12-05 2013-11-19 Stmicroelectronics International N.V. System and method for optimizing electrical power consumption by changing CPU frequency including steps of changing the system to a slow mode, changing a phase locked loop frequency register and changing the system to a normal mode
US8566618B2 (en) * 2009-10-05 2013-10-22 International Business Machines Corporation Reliable setting of voltage and frequency in a microprocessor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020029352A1 (en) * 1998-12-30 2002-03-07 Shekhar Y. Borkar Software control of transistor body bias in controlling chip parameters
CN1322978A (zh) * 2000-05-11 2001-11-21 仁宝电脑工业股份有限公司 计算机系统
CN1549961A (zh) * 2001-08-29 2004-11-24 ģ���豸��˾ 动态电压控制方法与设备
CN1983120A (zh) * 2005-12-16 2007-06-20 辉达公司 具有用以管理计算装置及组件功率消耗的集成功率管理的数据路径控制器
US20070288778A1 (en) * 2006-06-09 2007-12-13 Broadcom Corporation Method for managing and controlling the low power modes for an integrated circuit device

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Publication number Publication date
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