CN102759702B - 用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的电路，包括：存储器，向芯片内工作电路输入激励数据；控压电源单元，根据档位控制电路的控制来产生对应的工作电压给芯片内工作电路；时钟产生电路，根据档位控制电路的控制来产生对应的工作时钟频率给芯片内工作电路；档位控制电路，控制所述控压电源单元来调整电源电压和控制时钟产生电路来调整工作电路时钟频率；结果判断电路，判断当前芯片内工作电路是否能正常工作，并判断是否将每个电压下最大工作时钟频率值写到DVFS表格中。本发明还提供了一种用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的方法。本发明测试得到各自芯片的物理性能指标，使得各芯片在工作中能发挥自己最大的性能。
Description
【技术领域】
本发明涉及芯片设计技术领域，尤其涉及一种用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的电路及方法。
【背景技术】
DVFS即动态电压频率调整，动态技术则是根据芯片所运行的应用程序对计算能力的不同需要，动态调节芯片的运行频率和电压(对于同一芯片，频率越高，需要的电压也越高)，从而达到节能的目的。同时降低频率可以降低功率，但是单纯地降低频率并不能节省能量。因为对于一个给定的任务，F*t是一个常量，只有在降低频率的同时降低电压，才能真正地降低能量的消耗。
芯片中带有多个芯片内工作电路，各芯片内工作电路的运行情况直接就能得出该芯片的性能好不好。由于芯片在生产过程中可能存在着工艺偏差,和最终产品可能工作于极差的自然条件下,为了保证芯片在最恶劣的情况下也能正常工作,最终芯片中的DVFS表格数据都是按照最悲观的情况设计,即假设该芯片处于最差的工艺偏差可能下生产并且工作于最恶劣的情况下获得.这样带来一个问题,就是芯片为了达到一个频率付出了更高的电压，及更多无谓的功耗；或者芯片完全可以跑到更高的频率,但是却运行在较低的频率。这样就是导致芯片本来可以发挥自身的性能指标，但是由于工艺偏差或悲观的情况设计，导致自身的性能指标得不到发挥。如何测试得到各自芯片的物理性能指标，从而完全根据各自芯片的特性，而不是按照统计学的最悲观情况使用统一的指标，使得各个芯片性能最大化，是一个有待解决的问题。
现在技术中提供了一种“基于可编程器件的可控集成电路测试系统及方法”，公开号为CN101029918，公开日为：2007.09.05的中国专利，其特征点是包括：一测试平台，其设置有集成电路测试电路逻辑的可编程器件开发平台；一测试芯片适配器，其通过插接座将所述的可编程器件的所有管脚引出，与目标芯片建立对应连接，从而进行数据的交互传输；一时钟发生系统，产生多路独立的时钟，其与所述的可编程器件测试平台相连，向其提供时钟信号；一电源控制系统，其与测试芯片适配器相连接，提供可控的电源给目标芯片；一控制终端，其发出频率控制指令控制所述的时钟发生系统，发出电平控制指令控制所述的电源控制系统，以及向所述的可编程器件测试平台下载测试逻辑程序，并进行测试控制的数据交互，实现对集成电路各项测试的控制。该发明使集成电路测试系统具有了通用性、完备性和针对性，从而实现降低产品成本，提高测试效率的目的。但该发明是针对集成电路的测试，且不能获得集成电路产生的电压与频率的关系。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的电路，根据检测结果使得各芯片在工作中发挥自己最大的性能。
本发明的技术问题之一是这样实现的：一种用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的电路，包括：
存储有激励数据的存储器，与所述芯片内工作电路连接，负责所述芯片内工作电路在各种电源电压和时钟频率配置稳定下，向芯片内工作电路输入激励数据；
控压电源单元，与所述芯片内工作电路和存储器连接，负责根据一档位控制电路的控制来产生对应的工作电压给芯片内工作电路；一时钟产生电路对时钟频率进行切换过程中，判断新时钟频率是否稳定，是则输出时钟频率稳定信号给存储有激励数据的存储器；
时钟产生电路，与所述芯片内工作电路和存储器连接，负责根据档位控制电路的控制来产生对应的工作时钟频率给芯片内工作电路；所述控压电源单元的电压调节过程中，判断新电压值是否稳定，是则输出电源电压稳定信号给存储有激励数据的存储器；
档位控制电路，与所述控压电源单元和时钟产生电路连接，负责控制所述控压电源单元来调整电源电压和控制时钟产生电路来调整工作电路时钟频率；
结果判断电路，与所述芯片内工作电路连接，根据芯片内工作电路得到响应激励数据后输出的结果来判断当前芯片内工作电路是否能正常工作，并判断是否将每个电压下最大工作时钟频率值写入到一DVFS表格中。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的方法。
本发明的技术问题之二是这样实现的：一种用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的方法，包括如下步骤：
步骤1、档位控制电路从芯片内工作电路能工作的最大电源电压开始测试；
步骤2、在该电源电压档位下,档位控制电路开始控制时钟产生电路从最大时钟频率开始测试；
步骤3、当时钟产生电路输出的时钟频率稳定信号和控压电源单元输出的电源电压稳定信号都有效时,存储有激励数据的存储器开始向芯片内工作电路输入激励数据;
步骤4、芯片内工作电路接收激励数据进行处理后输出响应结果给所述结果判断电路,结果判断电路判断接收的响应结果是否正确;是，则进入步骤5；否，则进入步骤6；
步骤5、将所述电源电压档位对应的最大时钟频率写入一DVFS表格,并将正确的响应结果反馈给档位控制电路,所述档位控制电路开始下一个电源电压档位的测试，即电源电压调整为比所述电源电压档位更低的一档,时钟频率继续从所述最大时钟频率开始遍历;
步骤6、将错误的响应结果反馈给档位控制电路,所述档位控制电路会在所述电源电压档位下去控制所述时钟产生电路产生比当前工作错误的时钟频率档位更低一档的时钟频率进行测试；如此不断循环,直到找到所述电源电压档位下,芯片内工作电路能正确工作的时钟频率;并将此时的电源电压档位对应的能正确工作的时钟频率写入所述DVFS表格中。
本发明具有如下优点：本发明通过档位控制电路从芯片内工作电路能工作的最大电源电压开始测试；在该电源电压档位下,档位控制电路开始控制时钟产生电路从最大时钟频率开始测试；当时钟产生电路输出的时钟频率稳定信号和控压电源单元输出的电源电压稳定信号都有效时,存储器开始向芯片内工作电路输入激励数据;芯片内工作电路接收激励数据进行处理后输出响应结果给所述结果判断电路,结果判断电路判断接收的响应结果是否正确;正确则将此时的电压和电压所对应的时针频率写入到DVFS表格，不正确测试另外的电压和时针频率，如此不断循环，找个各电压档位对应的最高工作频率。本发明测试得到各自芯片内工作电路的电压与频率的关系，使得各芯片在工作中能发挥自己最大的性能。
【附图说明】
图1为本发明总体的框架结构示意图。
图2为本发明检测方法的流程示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，本发明的一种用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的电路，该电路是设置在芯片内，芯片内的各个工作电路都能对应设置一本发明的检测电路，该检测电路包括：
存储有激励数据的存储器，与所述芯片内工作电路连接，负责所述芯片内工作电路在各种电源电压和时钟频率配置稳定下，向芯片内工作电路输入激励数据；
控压电源单元，与所述芯片内工作电路和存储器连接，负责根据一档位控制电路的控制来产生对应的工作电压给芯片内工作电路；一时钟产生电路对时钟频率进行切换过程中，判断新时钟频率是否稳定，是则输出时钟频率稳定信号给存储有激励数据的存储器；
时钟产生电路，与所述芯片内工作电路和存储器连接，负责根据档位控制电路的控制来产生对应的工作时钟频率给芯片内工作电路；所述控压电源单元的电压调节过程中，判断新电压值是否稳定，是则输出电源电压稳定信号给存储有激励数据的存储器；
档位控制电路，与所述控压电源单元和时钟产生电路连接，负责控制所述控压电源单元来调整电源电压和控制时钟产生电路来调整工作电路时钟频率；
结果判断电路，与所述芯片内工作电路连接，根据芯片内工作电路得到响应激励数据后输出的结果来判断当前芯片内工作电路是否能正常工作，并判断是否将每个电压下最大工作时钟频率值（芯片内每个工作电路在一电源电压下，有多个能正常工作的时钟频率，这些正常工作的时钟频率中最大的一个即为最大工作时钟频率）写入到一DVFS表格中。
其中，所述芯片内工作电路是测试的目标电路，在给定的电源电压和时钟频率下工作，在输入存储器的激励数据后，进行处理输出响应结果给所述结果判断电路。所述档位控制电路和结果判断电路是工作于低频时钟下，其为保证所述芯片内工作电路测试过程中电路功能的正确性。
如图2所示，本发明的一种用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的方法，包括如下步骤：
步骤1、档位控制电路从芯片内工作电路能工作的最大电源电压（该最大电源电压即为芯片内工作电路能承受的最大电源电压）开始测试；
步骤2、在该电源电压档位下,档位控制电路开始控制时钟产生电路从最大时钟频率（芯片内每个工作电路在一电源电压下，有多个能正常工作的时钟频率，这些正常工作的时钟频率中最大的一个即为最大时钟频率）开始测试；
步骤3、当时钟产生电路输出的时钟频率稳定信号和控压电源单元输出的电源电压稳定信号都有效时,存储有激励数据的存储器开始向芯片内工作电路输入激励数据;
步骤4、芯片内工作电路接收激励数据进行处理后输出响应结果给所述结果判断电路,结果判断电路判断接收的响应结果是否正确;是，则进入步骤5；否，则进入步骤6；
步骤5、将所述电源电压档位对应的最大时钟频率写入一DVFS表格,并将正确的响应结果反馈给档位控制电路,所述档位控制电路开始下一个电源电压档位的测试，即电源电压调整为比所述电源电压档位更低的一档,时钟频率继续从所述最大时钟频率开始遍历;
步骤6、将错误的响应结果反馈给档位控制电路,所述档位控制电路会在所述电源电压档位下去控制所述时钟产生电路产生比当前工作错误的时钟频率档位更低一档的时钟频率进行测试；如此不断循环,直到找到所述电源电压档位下,芯片内工作电路能正确工作的时钟频率;并将此时的电源电压档位对应的能正确工作的时钟频率写入所述DVFS表格中。
步骤7、根据上述步骤不断循环，得到每个电源电压档位对应的最高工作时钟频率；在带有所述芯片的一操作系统开始工作时,操作系统要判断该芯片内的各个工作电路所需要的时钟频率时，只需要查询所述DVFS表格就能得到所需的最小的电源电压，从而节省了操作系统的功耗。
其中，所述芯片内工作电路是测试的目标电路，在给定的电源电压和时钟频率下工作,在输入存储器的激励数据后，进行处理输出响应结果给所述结果判断电路。所述档位控制电路和结果判断电路是工作于低频时钟下，其为保证所述芯片内工作电路测试过程中电路功能的正确性。所述DVFS表格是存储在芯片内或者存储在芯片外的存储设备中。
总之，本发明通过档位控制电路从芯片内工作电路能工作的最大电源电压开始测试；在该电源电压档位下,档位控制电路开始控制时钟产生电路从最大时钟频率开始测试；当时钟产生电路输出的时钟频率稳定信号和控压电源单元输出的电源电压稳定信号都有效时,存储器开始向芯片内工作电路输入激励数据;芯片内工作电路接收激励数据进行处理后输出响应结果给所述结果判断电路,结果判断电路判断接收的响应结果是否正确;正确则将此时的电压和电压所对应的时针频率写入到DVFS表格，不正确测试另外的电压和时针频率，如此不断循环，找个各电压档位对应的最高工作频率。本发明测试得到各自芯片内工作电路的电压与频率的关系，使得各芯片在工作中能发挥自己最大的性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的电路，其特征在于，包括：
存储有激励数据的存储器，与所述芯片内工作电路连接，负责所述芯片内工作电路在各种电源电压和时钟频率配置稳定下，向芯片内工作电路输入激励数据；
控压电源单元，与所述芯片内工作电路和存储器连接，负责根据一档位控制电路的控制来产生对应的工作电压给芯片内工作电路；一时钟产生电路对时钟频率进行切换过程中，判断新时钟频率是否稳定，是则输出时钟频率稳定信号给存储有激励数据的存储器；
时钟产生电路，与所述芯片内工作电路和存储器连接，负责根据档位控制电路的控制来产生对应的工作时钟频率给芯片内工作电路；所述控压电源单元的电压调节过程中，判断新电压值是否稳定，是则输出电源电压稳定信号给存储有激励数据的存储器；
档位控制电路，与所述控压电源单元和时钟产生电路连接，负责控制所述控压电源单元来调整电源电压和控制时钟产生电路来调整工作电路时钟频率；
结果判断电路，与所述芯片内工作电路连接，根据芯片内工作电路得到响应激励数据后输出的结果来判断当前芯片内工作电路是否能正常工作，并判断是否将每个电压下最大工作时钟频率值写入到一DVFS表格中。
2.根据权利要求1所述用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的电路，其特征在于：所述芯片内工作电路是测试的目标电路，在给定的电源电压和时钟频率下工作,在输入存储器的激励数据后，进行处理输出响应结果给所述结果判断电路。
3.根据权利要求1所述用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的电路，其特征在于：所述档位控制电路和结果判断电路是工作于低频时钟下，其为保证所述芯片内工作电路测试过程中电路功能的正确性。
4.一种用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、档位控制电路从芯片内工作电路能工作的最大电源电压开始测试；
步骤2、在该电源电压档位下,档位控制电路开始控制时钟产生电路从最大时钟频率开始测试；
步骤3、当时钟产生电路输出的时钟频率稳定信号和控压电源单元输出的电源电压稳定信号都有效时,存储有激励数据的存储器开始向芯片内工作电路输入激励数据;
步骤4、芯片内工作电路接收激励数据进行处理后输出响应结果给所述结果判断电路,结果判断电路判断接收的响应结果是否正确;是，则进入步骤5；否，则进入步骤6；
步骤5、将所述电源电压档位对应的最大时钟频率写入一DVFS表格,并将正确的响应结果反馈给档位控制电路,所述档位控制电路开始下一个电源电压档位的测试，即电源电压调整为比所述电源电压档位更低的一档,时钟频率继续从所述最大时钟频率开始遍历;
步骤6、将错误的响应结果反馈给档位控制电路,所述档位控制电路会在所述电源电压档位下去控制所述时钟产生电路产生比当前工作错误的时钟频率档位更低一档的时钟频率进行测试；如此不断循环,直到找到所述电源电压档位下,芯片内工作电路能正确工作的时钟频率;并将此时的电源电压档位对应的能正确工作的时钟频率写入所述DVFS表格中。
5.根据权利要求4所述用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的方法，其特征在于：所述芯片内工作电路是测试的目标电路，在给定的电源电压和时钟频率下工作,在输入存储器的激励数据后，进行处理输出响应结果给所述结果判断电路。
6.根据权利要求4所述用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的方法，其特征在于：所述档位控制电路和结果判断电路是工作于低频时钟下，其为保证所述芯片内工作电路测试过程中电路功能的正确性。
7.根据权利要求4所述用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的方法，其特征在于：所述步骤6之后进一步包括：
步骤7、在带有所述芯片的一操作系统开始工作时,操作系统要判断该芯片内的各个工作电路所需要的时钟频率时，只需要查询所述DVFS表格就能得到所需的最小的电源电压，从而节省了操作系统的功耗。
8.根据权利要求4所述用于检测芯片内工作电路的电压与频率关系的方法，其特征在于：所述DVFS表格是存储在芯片内或者存储在芯片外的存储设备中。
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