CN104281064A - 电路装置以及控制电路装置的多个待供电组件运行的方法 - Google Patents

电路装置以及控制电路装置的多个待供电组件运行的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电路装置以及控制电路装置的多个待供电组件运行的方法。所述电路装置具有多个待供电组件，其中每个待供电组件被设计为输出说明待供电组件的随后能量需求的信号，并且所述电路装置具有控制装置，该控制装置被设计为根据该信号确定代表多个待供电组件的随后能量需求的值，确定该值是否满足预先给定的准则，并且根据该值是否满足预先给定的准则来控制待供电组件的运行。

Description

电路装置以及控制电路装置的多个待供电组件运行的方法
技术领域
实施例一般地涉及电路装置以及控制电路装置的多个待供电组件的运行的方法。
背景技术
同时接通芯片中的耗电器(也就是待供电组件)可能会导致由于所产生的电流变化而引起故障，例如供应电压扰动以及因此产生的功能失效。这例如在以下情况下可能出现：同时接通很多耗电器，例如当多个待供电组件同时从静止状态唤醒的时候；芯片的缓冲容量比较小，例如当使用产生极小结构的制造工艺时；仅仅存在很少供应电压连接端，例如在芯片卡的情况下；芯片内部电压调节器由于其当前状态无法足够迅速地调节供应电压。
通过缓慢接通耗电器(例如相继激活耗电器)可以使得能量消耗更为缓慢地增加，但是这样典型地也会导致性能与同时接通耗电器相比有所减小。更高的缓冲容量典型地需要更大的面积和更高的产品(例如芯片或者包含芯片的设备)价格。能够使能量消耗更快上升的电压调节器典型地也会导致更高的面积需求和更高的产品价格。
发明内容
因此值得期望的是提供一种能够避免由于多个待供电组件的能量消耗急剧增大而引起的功能失效的电路装置。
按照一种实施方式，提供一种电路装置，所述电路装置具有多个待供电组件，其中每个待供电组件被设计为输出说明待供电组件的随后能量需求的信号，并且所述电路装置具有控制装置，该控制装置被设计为根据信号确定代表多个待供电组件的随后能量需求的值，确定该值是否满足预先给定的准则，并且根据该值是否满足预先给定的准则来控制待供电组件的运行。
按照另一种实施方式，提供一种对根据上述电路装置的电路装置的多个待供电组件的运行进行控制的方法。
附图说明
图并不反映实际的尺寸比例，而是应当用来说明各种实施例的原理。以下将参考下图描述各种实施例。
图1示出按照一种实施方式的电路装置。
图2示出对按照一种实施方式的电路装置的多个待供电组件的运行进行控制的方法进行说明的流程图。
图3示出按照一种实施方式的电路装置，其中控制装置控制由时钟发生器所提供的时钟信号的时钟频率。
图4示出对待供电组件的活动信号进行加权的控制装置的示例。
以下详细说明涉及示出细节和实施例的附图。对这些实施例进行了详细描述，使得专业人士可以实施本发明。也可以有其它实施方式，并且可以对这些实施例的结构、逻辑和电气方面加以改变，而不偏离本发明的主题。各种实施例并不需要相互排斥，而是可以将各种实施例相互组合，从而产生新的实施方式。
具体实施方式
按照一种实施方式，可以完全或者部分集成在一个或者多个芯片中的电子系统，换句话说电路装置(例如在芯片卡上)具有多个功能单元或者待供电组件。这些组件可以是例如计算单元、存储器、外围设备或者通信接口。例如由中央时钟发生器给所有组件供应时钟信号。这些组件的电流吸收(以及由此能量消耗)在此取决于时钟频率。所有组件均可以相互独立地处在静止状态，于是不会(或者很少)消耗电流。如果这些组件中的很多同时变为活动，例如从静止状态唤醒之后，则(在没有调节措施的情况下)由此产生的电流变化就会很大，使得能量供应组件(例如电压调节器)不能再及时进行调节，电压有扰动，并且可能会导致功能组件的功能失效。
按照一种实施方式，根据待供电组件的随后能量需求控制待供电组件的运行。例如，如果确定随后总能量需求(也就是待供电组件的能量需求之和)很高，使得不采取措施就会使能量消耗高于向待供电组件供应能量的能量供应组件所能够提供的，那么就可以采取调节措施。
以下将参考图1对按照这样的实施方式的电路装置进行说明。
图1示出按照一种实施方式的电路装置100。
电路装置100具有多个待供电组件，其中每个待供电组件被设计为输出信号102，该信号说明待供电组件的随后能量需求。
电路装置还具有控制装置103，该控制装置被设计为根据信号102确定代表多个待供电组件的随后能量需求的值，确定该值是否满足预先给定的准则，并且根据该值是否满足预先给定的准则来控制待供电组件的运行。
例如控制装置可以识别超过临界程度(例如能量供应组件可容许的极限)的电流变化(或能量需求变化)，并且采取措施，也就是控制待供电组件的运行，使得将电流变化减小到可以接受的程度。
所述准则例如是该值是否高于预先给定的阈值。控制装置103例如控制待供电组件的运行，使得待供电组件的能量消耗低于所述预先给定的阈值。例如控制装置103确定待供电组件的能量需求(例如当运行方式保持不变时，例如时钟频率保持不变时)高于阈值，并且减小时钟频率(或者采取其它措施)，使得能量消耗低于阈值。
电路装置例如具有能量供应组件(例如电压调节器)，该能量供应组件被设计为给待供电组件供应能量并且输出阈值。
所述阈值例如代表能量供应组件最多可以提供给待供电组件的能量。阈值可以随时间变化。
按照一种实施方式，控制装置被设计为针对每个待供电组件以预先给定的权重对待供电组件的随后能量需求进行加权，并且根据加权的能量需求确定所述值。替换地，每个待供电组件也可以输出已经代表其加权的能量需求的值，例如作为二进制数。由此也能代表某个组件的能量需求可能不同，例如取决于活动。
控制装置例如被设计为以求取加权的能量需求之和的方式确定所述值。
按照一种实施方式，控制装置被设计为根据所述值是否满足预先给定的准则来控制待供电组件的时钟频率。例如控制装置根据该值是否满足准则将时钟频率设为较高或者较低的值。
控制装置也可被设计为根据该值是否满足预先给定的准则来控制待供电组件的供应电压。例如控制装置根据该值是否满足准则将供应电压设为较高或者较低的值。
控制装置也可被设计为根据值是否满足预先给定的准则将一个或者多个待供电组件保持在静止状态。
信号例如说明待供电组件的后续活动。例如信号说明组件是否随后(例如在下一个时钟周期中)处在静止状态。
例如信号说明待供电组件是否随后是活动的。
按照一种实施方式，每个待供电组件被设计为在一个时钟周期内输出信号，并且该信号说明待供电组件在稍后的时钟周期中的能量需求。该稍后的时钟周期例如是紧随该时钟周期的时钟周期。
电路装置具有例如包含待供电组件的芯片。该芯片也可以包含诸如控制装置、能量供应装置和时钟发生器的其它单元。
按照一种实施方式，控制装置被设计为确定待供电组件的最大允许能量消耗，在多个待供电组件的第一运行参数以及通过该值给定的能量需求的情况下，确定待供电组件的能量消耗是否高于最大允许能量消耗；如果待供电组件的能量消耗在第一运行参数以及通过该值给定的能量需求的情况下不高于最大允许能量消耗，则按照第一运行参数控制待供电组件的运行；以及如果待供电组件的能量消耗在第一运行参数以及通过该值给定的能量需求的情况下高于最大允许能量消耗，则按照第二运行参数控制待供电组件的运行。
例如待供电组件在第二运行参数情况下的能量消耗小于在第一运行参数情况下的能量消耗。
第一运行参数和第二运行参数例如是待供电组件的时钟信号频率，或者是待供电组件的供应电压值。
例如将电路装置布置在芯片卡上，例如完全或者部分地布置在芯片卡模块之中。
电路装置例如执行如图2中所示的方法。
图2示出流程图200。
该流程图阐明一种对电路装置的多个待供电组件的运行进行控制的方法。
在201中每个待供电组件均输出说明待供电组件的随后能量需求的信号。
在202中例如通过控制装置确定代表多个待供电组件的随后能量需求的值。
在203中例如通过控制装置确定该值是否满足预先给定的准则。
在204中根据该值是否满足预先给定的准则来控制待供电组件的运行(例如通过控制装置)。
结合电路装置100描述的实施例类似地适合于图2中所示的方法，反之亦然。
可以通过一个或者多个开关电路实现电路装置的组件(例如控制装置)。在一种实施方式中，应将“开关电路”理解为任何实现某种逻辑的单元，并且可以是硬件、软件、固件或者其组合。因此在一种实施方式中，“开关电路”可以是硬接线的逻辑开关电路，或者是例如可编程处理器的可编程逻辑开关电路，例如微处理器。所谓“开关电路”也可以理解为执行软件(例如任何类型的计算机程序)的处理器。在一种实施方式中，所谓“开关电路”可以理解为以下描述的功能的任何实现方式。
以下将更详细地描述实施例。
图3示出电路装置300。
电路装置300例如完全或者部分地布置在芯片卡上，并且完全或者部分地集成在一个或者多个芯片之中。
电路装置300具有多个待供电组件301、电压调节器302、控制装置303和时钟发生器304。
由电压调节器302向在供应电压(VDD)时给待供电组件301供应能量。时钟发生器304产生输送给待供电组件301的时钟信号，待供电组件301按照该时钟信号工作。
控制装置303作为负载变化控制单元工作。待供电组件301(例如功能单元)利用活动信号(在图3中称作忙信号)将其活动发信号通知给控制装置303。
待供电组件301的活动信号在一个时钟周期内从不活动(不忙)变为活动(忙)意味着待供电组件(例如在紧接着的时钟周期内)变为活动，由此待供电组件301引起的能量需求变化即将发生。
如果多个待供电组件301同时变为活动，则控制装置可以通过累加活动信号的方式对此予以确定。
如果活动信号之和超过预先给定的阈值，则例如表示临界负载转变(也就是能量消耗升高)马上就会发生。为了减小负载转变，按照一种实施方式，控制装置对时钟发生器304进行控制，使得由时钟发生器304提供的时钟信号的时钟频率以及由此即将发生的能量消耗变化(例如电流变化)不会太高(例如低于电压调节器302可容许的极限)。例如可以在特定的持续时间内(例如特定的时钟周期数)减小时钟频率。替代地，时钟频率可以被一直保持减小，直至活动信号之和下降到阈值以下，例如因为所述阈值已被提高，例如在电压调节器302已经匹配了提高后的需求并且因此能够提供更高的电流，和/或因为一个或者多个待供电组件301重新变为不活动，例如进入了静止状态。
待供电组件301在活动状态下的能量需求可以不同。为此控制装置303可以在累加时对活动信号进行不同的加权。图4示出这种情况。
图4示出对应于控制装置303的控制装置400、对应于电压调节器302的电压调节器405、以及对应于时钟发生器304的时钟发生器407。
控制装置400接收待供电组件301的活动信号(忙信号)401。
针对每个活动信号401设置存储器(例如寄存器)402，该存储器包含针对该活动信号401(或者针对发送活动信号401的待供电组件301)的权重(也就是例如作为二进制数保存的权重值)。
利用针对该活动信号401保存的权重对每个活动信号401进行加权。例如活动信号401的逻辑电平1对应于“活动”状态，逻辑电平0则对应于待供电组件的“不活动”状态。在这种情况下，每个活动信号401例如与针对活动信号401保存的权重由与门403进行与逻辑关联，使得结果在活动信号的逻辑电平为1时就是权重的值，并且在活动信号的逻辑电平为0时就是零。
加法器404将通过与门403进行的与逻辑关联的结果相加。可以将相加的结果看成是代表多个(也就是全部)待供电组件(例如在下一个时钟内)的随后能量需求的值。
为了在评估能量需求时考虑电压调节器405的瞬时状态，电压调节器405提供表明瞬时最大可容许负载转变的数字状态信息，其方式是例如该数字状态信息说明电压调节器405在随后的时钟中能够提供的最大能量。
比较器406将(数字值形式的)该状态信息与加法器404的相加结果进行比较。将结果输送给时钟发生器407。时钟发生器407被设计为在相加结果高于通过状态信息给定的值时将由时钟发生器提供的时钟信号的时钟频率设为较低的值，并且在相加结果低于通过状态信息给定的值时设为较高的值(例如设为正常的运行时钟频率)。
例如较低的值是正常运行时钟频率的一半或者四分之一。
例如控制装置200被设计为无论何时当忙信号401的状态或者电压调节器405的状态变化都重新评估能量需求(例如将加权的活动信号相加)，从而在必要时重新调整时钟频率。
此外还要注意，电压调节器例如可以适应于提高后的能量消耗，并且对应地升高通过状态信息给定的值，使得由比较器405进行比较的结果必要时发生变化，并且例如时钟频率被重新提高到正常的值。
如果已对应地选择了权重，则可以将通过比较器405进行的比较视作确定在特定的时钟频率(例如正常的运行时钟频率)时多个待供电组件的能量消耗按照多个待供电组件的随后能量需求是否高于电压调节器405最多能够提供的能量。在这种情况下将时钟频率对应地设为较低的值。
按照一种实施方式规定，确定相加结果以多大程度超过通过状态信息给定的值。例如设置多个值范围，向这些值范围分别分配一个时钟频率(例如以比例系数的形式)，从而例如在相加结果比通过状态信息给定的值高位于第一值范围内的某个值时将时钟频率减半，并且在相加结果比通过状态信息给定的值高位于第二(更高)值范围内的某个值时将时钟频率减至四分之一。
作为改变时钟频率的替代或补充方案，控制装置可以根据比较结果，对影响多个待供电组件的随后能量消耗的其它运行参数进行调整。例如当相加结果超过通过状态信息给定的值时，控制装置可以减小供应电压；或者当相加结果超过通过状态信息给定的值时，控制装置可以将一个或多个待供电组件保持在静止状态。
尽管主要参考特定实施方式示出和描述了本发明，熟悉该专业领域的人士仍然应当理解，还可以对构型和细节进行无数改变，而不偏离以下权利要求所定义的发明实质和范围。因此通过附加的权利要求确定本发明的范围，并且有意包括所有落入权利要求的词义或者等效范围的修改。

Claims (20)

1.电路装置，具有：
多个待供电组件，其中每个待供电组件被设计为输出说明待供电组件的随后能量需求的信号；
控制装置，该控制装置被设计为，
根据所述信号确定代表多个待供电组件的随后能量需求的值，
确定该值是否满足预先给定的准则，并且
根据该值是否满足预先给定的准则来控制待供电组件的运行。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其中所述准则是该值是否高于预先给定的阈值。
3.根据权利要求2所述的电路装置，具有被设计为给待供电组件供应能量并且输出所述阈值的能量供应组件。
4.根据权利要求3所述的电路装置，其中所述阈值代表能量供应组件最多能够提供给待供电组件的能量。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电路装置，其中所述控制装置被设计为针对每个待供电组件用预先给定的权重对待供电组件的随后能量需求进行加权，并且根据加权的能量需求确定所述值。
6.根据权利要求5所述的电路装置，其中所述控制装置被设计为通过求取加权的能量需求之和的方式确定所述值。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电路装置，其中所述控制装置被设计为根据该值是否满足预先给定的准则来控制待供电组件的时钟频率。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电路装置，其中所述控制装置被设计为根据该值是否满足预先给定的准则来控制待供电组件的供应电压。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的电路装置，其中所述控制装置被设计为根据该值是否满足预先给定的准则将一个或者多个待供电组件保持在静止状态。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的电路装置，其中所述信号说明待供电组件的随后活动。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的电路装置，其中所述信号说明待供电组件是否随后为活动的。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的电路装置，其中每个待供电组件被设计为在一个时钟周期内输出所述信号，并且所述信号说明待供电组件在稍后的时钟周期中的能量需求。
13.根据权利要求12所述的电路装置，其中所述稍后的时钟周期是紧随所述时钟周期的时钟周期。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的电路装置，具有包含待供电组件的芯片。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的电路装置，其中所述控制装置被设计为确定待供电组件的最大允许能量消耗，在多个待供电组件的第一运行参数以及通过该值给定的能量需求情况下，确定待供电组件的能量消耗是否高于最大允许能量消耗；如果待供电组件的能量消耗在第一运行参数以及通过该值给定的能量需求情况下不高于最大允许能量消耗，则按照第一运行参数控制待供电组件的运行；以及如果待供电组件的能量消耗在第一运行参数以及通过该值给定的能量需求情况下高于最大允许能量消耗，则按照第二运行参数控制待供电组件的运行。
16.根据权利要求15所述的电路装置，其中待供电组件在第二运行参数情况下的能量消耗小于在第一运行参数情况下的能量消耗。
17.根据权利要求15或16所述的电路装置，其中所述第一运行参数和第二运行参数是待供电组件的时钟信号频率，或者是待供电组件的供应电压值。
18.根据权利要求1～17中任一项所述的电路装置，该电路装置布置在芯片卡上。
19.对电路装置的多个待供电组件的运行进行控制的方法，包括：
通过每个待供电组件输出说明待供电组件的随后能量需求的信号；
确定代表多个待供电组件的随后能量需求的值；
确定该值是否满足预先给定的准则，并且
根据该值是否满足预先给定的准则来控制待供电组件的运行。
20.芯片卡，具有：
多个待供电组件，
控制装置，该控制装置被设计为，
针对每个待供电组件确定待供电组件的随后能量需求；
根据所确定的能量需求确定代表多个待供电组件的随后能量需求的值；
确定该值是否满足预先给定的准则，并且
根据该值是否满足预先给定的准则来控制待供电组件的运行。
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