CN104317379A - 一种提供动态工作电压的处理器供电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提供动态工作电压的处理器供电系统，包括电感式电压调整器、开关电容式电压调整器和控制单元，所述电感式电压调整器与电源连接，所述电感式电压调整器的后级连接所述开关电容式电压调整器，所述控制单元用于根据处理器需要的工作电压的大小，选择由所述电感式电压调整器直接向处理器供电，或者由所述电感式电压调整器和所述开关电容式电压调整器的级联输出向处理器供电。本发明能够在实现高质量的电压转化的同时，能够在宽动态范围内均保持较高的功耗转化效率。并且本发明面积开销小，便于推广。

Description

一种提供动态工作电压的处理器供电系统及方法

技术领域

本发明涉及处理器供电技术领域，具体地说，本发明涉及一种提供动态工作电压的处理器供电系统及方法。

背景技术

现代微处理器设计已经逐渐从以高性能为目标转向为以高效能为目标。为了实现计算高效能，现代处理器已提供了多个工作模式(P-states)以实现灵活的功耗管理。处理器的多个工作模式是通过动态电压频率调节(DVFS)的技术来实现的，动态频率的调节是通过片上的锁相环路(PLL)来进行的，而动态电压的调节需要一个能输出多种电压的供电系统的支持。例如，在Intel奔腾系列处理器中，P0状态(最高性能模式)，所需电压为1.4V；P5状态(高效能模式)，所需电压为0.9V，因此该供电系统必须具备提供0.9V～1.4V输出电压的能力。随着一些新技术的引入和发展，如提高瞬时响应速度的睿频技术(Turbo Boost)和高效能的近阈值电压计算(Near Threshold Computing)，处理器的动态电压范围进一步增大，这就需要有动态范围更宽的供电系统支持。

处理器供电系统主要由电压调整器构成，它负责将电源的能量传输到处理器上，它的主要设计目标是实现高质量的电压转化和高功耗转化效率。在一些理想的情况下，采用一个设计良好的板上电压调整器，即片外电感式电压调整器(片外电压调整器)，功耗转化效率往往可以达到80～90％。但是，在偏离理想状态的情况下，功耗转化效率会显著地降低。例如，一个典型的片外电压调整器(Off-VR)从3.7V向0.3V～1.2V进行电压转化时功耗转化效率的情况，功耗转化效率在最高输出电压1.2V的时候达到了较高值73％，然而，在最低输出电压0.3V的情况下，功耗转化效率降低到了仅仅只有12％。显而易见地，在低输出电压的情况下，供电系统功耗损失在整个功耗中占了主导，这导致处理器宽动态范围的功耗管理所带来的好处被减少甚至被完全消耗。

因此，当前迫切需要一种在实现高质量的电压转化的同时，能够提高功耗转化效率的宽动态范围的处理器供电解决方案。

发明内容

本发明的任务是提供一种在实现高质量的电压转化的同时，能够提高功耗转化效率的宽动态范围的处理器供电解决方案。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种提供动态工作电压的处理器供电系统，包括电感式电压调整器、开关电容式电压调整器和控制单元，所述电感式电压调整器与电源连接，所述电感式电压调整器的后级连接所述开关电容式电压调整器，所述控制单元用于根据处理器需要的工作电压的大小，选择由所述电感式电压调整器直接向处理器供电，或者由所述电感式电压调整器和所述开关电容式电压调整器的级联输出向处理器供电。

其中，所述电感式电压调整器设置在需要供电的处理器芯片外，所述开关电容式电压调整器集成在需要供电的处理器芯片上。

其中，所述控制单元还用于判断处理器需要的工作电压是否超过预设电压阈值，如果判断为是，则控制所述电感式电压调整器直接将电源电压转化为处理器需要的工作电压；如果判断为否，则控制所述电感式电压调整器和所述开关电容式电压调整器的转化效率，使得电源电压在经过二者的两级转化后得到所述处理器需要的工作电压。

其中，所述电感式电压调整器具有多个工作相位，当处理器需要的工作电压超过预设电压阈值时，所述电感式电压调整器打开多个工作相位，当处理器需要的工作电压不超过预设电压阈值时，所述电感式电压调整器仅打开一个工作相位。

其中，所述开关电容式电压调整器的输入电压与输出电压的比率固定，当处理器需要的工作电压不超过预设电压阈值时，所述电感式电压调整器通过调节信号占空比将电源电压转化为对应的中间值，使得所述开关电容式电压调整器输出的电压与所述处理器需要的工作电压吻合。

其中，当处理器需要的工作电压不超过预设电压阈值时，所述电感式电压调整器以指定的比率将电源电压转化为中间值，所述开关电容式电压调整器通过调整自身的切换频率进一步对中间值进行转化，使得所输出的电压与所述处理器需要的工作电压吻合。

其中，所述电感式电压调整器为四相位电感式电压调整器。

其中，所述开关电容式电压调整器为3:1串并联拓扑结构开关电容式电压调整器。

其中，所述中间值在1.3V～2.0V之间。

其中，所述电感式电压调整器单相位工作模式下的电感超过1.5uH(本文中“uH”表示“微亨”)。

其中，所述提供动态工作电压的处理器供电系统还包括切换电路，所述切换电路用于将处理器的供电端与所述电感式电压调整器的输出端或者所述开关电容式电压调整器的输出端接通。

其中，所述切换电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，第一输入端连接所述电感式电压调整器的输出端，第二输入端连接所述开关电容式电压调整器的输出端，输出端用于为处理器供电；所述电感式电压调整器的输出端还连接所述开关电容式电压调整器的输入端，所述电感式电压调整器的输入端连接所述电源，所述控制单元还用于在处理器需要的工作电压超过预设电压阈值时，控制所述切换单元将其第一输入端与输出端连通，且将其第二输入端与输出端断开，在处理器需要的工作电压不超过预设电压阈值时，控制所述切换单元将其第一输入端与输出端断开，且将其第二输入端与输出端连通。本发明中，可以直接利用处理器的功耗管理单元实现对切换电路的控制，此时，处理器的功耗管理单元中用于控制切换电路的模块可以视作所述控制单元的一部分。

本发明还提供了一种基于前文所述的提供动态工作电压的处理器供电方法，包括下列步骤：

1)判断处理器当前需要的工作电压是否超过预设电压阈值；如果判断为是，进入步骤2)，如果判断为否，则进入步骤3)；

2)控制所述电感式电压调整器将电源电压转化为处理器需要的工作电压，并控制所述电感式电压调整器直接向处理器供电；

3)控制所述电感式电压调整器和所述开关电容式电压调整器的转化效率，使得电源电压在经过二者的两级转化后得到所述处理器需要的工作电压，并由所述开关电容式电压调整器的输出端为处理器供电。

其中，所述步骤2)还包括：控制所述电感式电压调整器打开多个工作相位，所述步骤3)还包括：控制所述电感式电压调整器仅打开一个工作相位。

其中，所述步骤3)还包括：所述开关电容式电压调整器的输入电压与输出电压的比率固定，所述电感式电压调整器通过调节信号占空比将电源电压转化为对应的中间值，使得所述开关电容式电压调整器输出的电压与所述处理器需要的工作电压吻合。

其中，所述步骤3)还包括：所述电感式电压调整器以固定的比率将电源电压转化为中间值，所述开关电容式电压调整器通过调节自身切换频率进一步对中间值进行转化，使得所输出的电压与所述处理器需要的工作电压吻合。

与现有技术相比，本发明具有下列技术效果：

1、能够在实现高质量的电压转化的同时，能够在宽动态范围内均保持较高的功耗转化效率。

2、面积开销较小。

3、本发明的供电系统只需在现已广泛使用的基于电感式片外电压调整器的供电方案的基础上，进行少量改动升级即可得到，可节省成本，便于推广。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1示出了典型的电感式片外电压调整器供电系统和片上LDO电压调整器供电系统在整个电压动态范围内的功耗转化效率示意图；

图2示出了典型的单相位电感式片外电压调整器的电路示意图；

图3示出了典型的3:1串并联拓扑结构开关电容式电压调整器在其电压动态范围内的功耗转化效率示意图；

图4示出了典型的3:1串并联拓扑结构开关电容式电压调整器的电路示意图；

图5示出了本发明一个实施例的提供动态工作电压的处理器供电系统的结构示意图；

图6示出了本发明一个实施例中所采用的四相位电感式片外电压调整器的电路示意图；

图7示出了本发明一个实施例的提供动态工作电压的处理器供电系统输出电压从1.2V切换至0.5V的波形示意图；

图8示出了本发明一个实施例中输出电压波动值随电感式片外电压调整器的电感值变化而变化的示意图。

具体实施方式

为便于理解，下面首先介绍目前在处理器供电技术中常用的电感式片外电压调整器。

电感式电压调整器的原理是通过周期性地对电感进行充放电来实现电压的转换。由于电感元件体积的限制，通常的供电系统设计中电感电压调整器被置于片外，因此也称之为“片外电感式电压调整器”。典型的单相位片外电压调整器(Single-Phase Buck Regulator)的基本电路结构如图2所示。它的功能由两部分共同实现：开关部分Bridge和电感部分Inductor。在开关部分，周期性地打开和关闭两开关，产生方波形式的直流电压，在一个周期内，开关S1关闭开关S2打开的时候输出一个等于输入电压的电压值，开关S2关闭开关S1打开的时候输出电压为0。通常，开关都是用半导体器件，如晶体管和二极管来实现的。切换频率等于转换周期的倒数，转换频率常常是几百KHz到几MHz，这个取决于半导体器件的切换频率的大小。占空比是指开关S1关闭开关S2打开的开关状态在一个周期中所占的比例。

开关电路降低了输出电压的DC部分：开关电路的输出电压Vs(t)的DC部分低于电压调整器的输入电压Vg。通过傅里叶分析，可以得到输出电压Vs(t)的DC部分是Vs(t)的均值，也就是：

$\mathrm{Vs}=\frac{1}{T}{\∫}_0^{\mathrm{Ts}}\mathrm{Vs}\left(t\right)\mathrm{dt}=\mathrm{DVg}$

在片外电压调整器中，动态电压频率调节的实现就是通过改变占空比D来实现的。参考图2，通过调节开关S1、开关S2的开关状态，即可改变占空比D，进而实现动态电压频率调节。

但是在开关电路的输出电压上，不仅有所需要的直流部分，还产生了由切换频率所带来的谐波。在多数应用中，这些谐波必须被消除以使输出电压直接等于它的直流部分。电感部分Inductor和电容Cb起到低通滤波的作用。当这个低通滤波器的截止频率相比于切换频率fs足够小的时候，这个LC滤波器就只将开关电路电压输出值的直流部分传递到输出端上就完成了电压转化。为提高输出电压的质量，LC滤波器后级还可以连接一个去耦合电容C_dcap，然后再将电压输出。

在传统的电感式电压调整器中，最优的转化效率在高输出电压下达到最优值，在低输出电压下逐步降低，如图1所示。这种现象的原因是因为供电系统的设计目标是为了满足高性能计算的需求。但是，在具有大工作范围的现代处理器上，这种供电系统的设计变得并不那么有效。未来的处理器有极大的可能同时具备在标准电压(例如1.2V)的高性能模式和在近阈值电压下(例如0.4～0.6V)高效能模式工作的能力。这种需求，并不能够被现有的供电系统所满足。解决这个问题的关键在于设计一个能够提供大范围的并且具有高转化效率的供电系统。目前的研究主要集中在通过片外电感式电压调整器的设计，使其最佳工作点涵盖处理器整个工作区间(例如0.4V～1.2V)。具体分析，在电感式电压调整器中，功耗损失主要源自三个方面：开关桥(即图2中的Bridge部分)上的切换功耗P_cap和阻抗功耗P_res以及电感上的传导功耗P_ind。实验发现，在低负载(低输出电压)下，导致低转化效率的原因是切换功耗P_cap很大，而阻抗功耗P_res和传导功耗P_ind较小。最直接的方式是降低切换的频率f_s以降低切换功耗，然而降低f_s会带来以下的一些新的问题。1)降低电压调整的质量。由于负载电流波动I_R与切换频率的倒数正相关，

降低切换频率会产生更大的输出电流波动，输出电压的波动也会因此而增大。2)变慢的动态电压调节速度。当切换频率降低的时候，电压的调节速度也会相应变慢，会让本已经很慢的片外电压调整器的调节速度变得更慢。3)增加阻抗功耗和传导功耗。随着切换频率的降低，有效电流值和阻抗会增大。通常情况下片外电压调整器的切换频率是几个兆赫兹，为了把最优工作区向低负载区域移动，切换频率f_s必须降低到几十万赫兹，但是带来的功耗转化效率的提高只有10％～20％。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步地描述。

处理器的工作电压范围可大致分为近阈值低电压(NTV)范围和超阈值高电压(STV)。上述实施例的供电系统能够在实现高质量的电压转化的同时，在覆盖NTV和STV的宽动态范围内均保持较高的功耗转化效率。

图5示出了根据本发明一个实施例的提供动态工作电压的处理器供电系统的结构示意图。该供电系统包括板上电压源(当然也可以采用其它形式的电源)、片外电感式电压调整器(图中用Off-VR表示)、片上开关电容式电压调整器(图中用On-VR表示)、控制单元和切换单元。切换单元包括第一输入端A、第二输入端B和输出端C，第一输入端A连接所述电感式电压调整器的输出端，第二输入端B连接所述开关电容式电压调整器的输出端，输出端C用于为处理器(图中所示为多核处理器)供电；所述电感式电压调整器的输出端还连接所述开关电容式电压调整器的输入端，所述电感式电压调整器的输入端连接所述电源，所述控制单元还用于在处理器需要的工作电压超过预设电压阈值时(例如处理器需要STV供电时)，控制所述切换单元将其第一输入端A与输出端C连通，且将其第二输入端B与输出端C断开，在处理器需要的工作电压不超过预设电压阈值时(例如处理器需要NTV供电时)，控制所述切换单元将其第一输入端A与输出端C断开，且将其第二输入端B与输出端C连通。控制单元用于控制切换单元、电感式电压调整器和/或开关电容式电压调整器。根据本发明的一个实施例，控制单元用于接收电压识别码(VID Code)，将其解码后得到处理器当前所需的工作电压值，然后判断处理器需要的工作电压是否超过预设电压阈值，如果判断为是，则控制所述电感式电压调整器直接将电源电压转化为处理器需要的工作电压；如果判断为否，则使电源电压依次通过所述电感式电压调整器和所述开关电容式电压调整器进行两级转化，得到所述处理器需要的工作电压。

其中，开关电容电压调整器是一种窄动态范围的电压调整器。它没有使用磁性器件(电感)，只采用了小体积、轻量级的电容，因而可以被设计置于处理器芯片上。一个片上电压调整器可以实现多种拓扑结构的组合，每一种拓扑对应一种特定的开关和电容的配置来实现特定的电压转化比例。每一种拓扑都是由一定数目的开关和电容组成。每一个开关都会在一个或者多个阶段中打开。在每一个时钟阶段，不同开关的状态组合将电压调整器配置成不同电容和闭合开关的网络。通过不同阶段的切换，这种拓扑结构就实现了不同端口之间的电压转化(每个端口均输入或输出直流电压)。开关电容电压调整器主要用于向低功耗的应用供电。图3示出了根据本发明一个实施例所采用的3:1串并联(serial-parallel)拓扑结构开关电容式电压调整器在其电压动态范围内的功耗转化效率示意图。图4示出了图3中的3:1串并联拓扑结构开关电容式电压调整器的电路示意图。电压的转化是通过周期性的对电容器进行充放电来实现的。在充电阶段，开关M1，M5，M7关闭，开关M2，M3，M4，M6打开，电容C1和C2串联并由输入端Vin充电。在放电阶段，开关M1，M5，M7打开，开关M2，M3，M4，M6打开，电容C1和C2并联放电。电压调整器电路按照一个特定的频率反复充放电来实现电压的转化，最终输出端Vout输出所需的直流电压。另外，图4中，c1和是使能信号输入端，施加在使能信号输入端c1和的电平始终相反，即当c1为高电平时，为低电平，当当c1为低电平时，为高电平。开关电容式电压调整器的具体技术细节可参考Rinkle Jain,Seth Sanders,A 200mA Switched Capacitor Voltage Regulator on32nm CMOS and regulation schemes to enable DVFS,European ConferencePower Electronics and Applications(EPE 2011)，本文中不再赘述。

片上开关电容式电压调整器的输出电压是由其拓扑结构、输入电压和阻抗共同决定的。对于一个特定的片上调整器，电压的转化可以通过两种方式来实现。一个实施例中，通过改变片上调整器切换频率来改变电路阻抗从而改变输出电压。这个过程中输入电压不变,即片外电感式电压调整器所提供的前端电压不变；例如，片外电压调整器将原始电源的电压降低到中间值2V，然后再将这个2V电压提供给片上开关电容式电压调整期的输入端。这种情况下，片外电压调整器的转化效率可以达到近80％。而后片上电压调整器将这个中间值进一步降低到处理器所需的供电电压。片上电压调整器最终输出电压的动态调节(例如0.4V～0.6V)是通过调整片上电压调整器的切换频率来实现的。对于3:1串并联拓扑结构开关电容式电压调整器，在电压输入输出比率为3:1时，其转化效率取得最大值。而调整切换频率，不可避免地会使电压输入输出比率偏离3:1，进而导致功耗转化效率降低。总地来说，采用3:1串并联拓扑结构开关电容式电压调整器时，在低电压供电区段，采用本实施例的电压转化方式的平均功耗转化效率大约为58％。其中，平均功耗转化效率是指包含了片外和片上的整体功耗转化效率，平均是指低电压供电区段不同的输出电压下的功耗转化效率的平均，下文中不再赘述。相对于单独使用电感式电压调整器的传统电压转化方案，本实施例的平均功耗转化效率提高了20％。

在另一个实施例中，采用了另一种电压转化方式，它保持片上开关电容式电压调整器的阻抗不变，通过改变开关电容式电压调整器输入电压值，即改变前端片外电感式电压调整器的输出电压，来实现电压的转化。这种做法可以使片上开关电容式电压调整器的电压输入输出比率维持在最佳状态，，例如对于3:1串并联拓扑结构开关电容式电压调整器，即将其电压输入输出比率维持在3:1附近，这样就可以使片上开关电容式电压调整器的转化效率最大化。具体地，片外电压调整器改变它的占空比来产生可变的中间电压值(1.3V～2V)，而后片上电压调整器以该片上电压调整器的最佳电压输入输出比率将这个中间值转化到0.4V～0.6V的范围。在这种情况下，片上电压调整器的转化效率接近90％。但是，由于后端片上电压调整器降低了电压，在其高转化效率下，相对于处理器的电流，片外电压调整器的输出电流则会较低，低电压供电区段，平均功耗转化效率为44％，相对于单独使用电感式电压调整器的传统电压转换方案提高了6％。

根据本发明的又一实施例，提供了一种功耗转化效率更高的处理器供电系统。该实施例与前一实施例大致相同，其区别在于采用了四相位电感式片外电压调整器，并根据工作模式相应地调整所开启相位的数目。具体地，图6示出了本发明一个实施例中所采用的四相位电感式片外电压调整器的电路示意图，它实质上是将四个单相位电感式电压调整单元并联，并输出端设置去耦合电容C_dcap。每个电感式电压调整单元并联对应于一个相位，每个相位的电流总和构成了该电压调整器输出负载电流。因此将多个电感式电压调整单元并联可以提升电压调整器最大负载电流。

本实施例中，可以在低负载电流的情况下，一些相位可以被关闭而提高负载电流，进而提高其功耗转化效率。在向近阈值低电压供电时，单独一个相位已经可以提供足够的电流量，因此其它的相位就可以关闭，从而使单个相位中电流成倍增加(例如增加3倍)。此时供电系统的转化效率平均值提高至70％以上。值得注意的是，尽管减少工作的相位数可能造成更大的输出波动，但是这些增加波动可以通过采用相对较大的电感来消除。图8示出了本发明一个实施例中输出电压波动值随电感式片外电压调整器的电感值变化而变化的示意图。可以看出，1.5uH以上的电感能够很好地消除额外的输出波动。

进一步地，在一个实施例中，供电系统提供两个工作模式：1)向超阈值高电压(STV)供电。电压的转化由片外电压调整器直接实现。处理器供电系统直接与片外电压调整器相连接，片外电压调整器收到并解码处理器功耗管理单元(Power Management Unit，缩写为PMU)发出的电压识别码(VID)，按照解码的结果调整其占空比从而实现超阈值电压的转化。2)向近阈值低电压(NTV)供电。电压的转化由两步转化实现。供电系统与片上电压调整器相连接，片外电压调整器收到并解码处理器功耗管理单元发出的电压识别码，按照解码结果关闭多余的相位(例如关闭3个相位)，改变片外电感式电压调整器占空比将电压转化到一个中间值(例如1.3V～2.0V)，而后片上电压调整器将中间电压值转化到对应的近阈值低电压(例如0.4V～0.6V)，片上开关电容式电压调整器的阻抗保持不变(即使得片上开关电容式电压调整器的电压转化比例保持不变)。在这种情况下，片上电压调整器的转化效率接近90％。并且，由于片上电压调整器在单相位模式下工作，关闭其它3个相位能够提升正在使用的电感式电压调整单元的电流，从而提升整体的功耗转化效率，实验测得，在输出1.3V～2.0V电压时，电感式电压调整器的功耗转化效率在80％左右，整体功耗转化效率可达近70％，这远远超出了单独使用电感式电压调整器的传统处理器动态供电方案。

图7示出了前述采用四相位电感式片外电压调整器的实施例中，输出电压从1.2V(属于超阈值高电压)切换至0.5V(属于近阈值低电压)的波形示意图，可以看出其响应时间快(约0.5ms)，输出电压波动小，实现了高质量的电压转化。

本发明供电系统的一个优点在于在宽动态电压范围下均实现高功耗转化效率，降低了供电系统的功耗损失。它不仅在高输出电压下实现高功耗转化效率，在低输出电压下也具有高功耗转化效率，而现有的供电系统设计方法不能满足这个需求。

本发明供电系统设计的另一个优点在于可行性高，可以对现有的常用供电系统进行硬件和软件升级而获得。一方面，由于暗硅(dark silicon)现象越来越多地出现，处理器芯片通常会留下一部分空白区域。而本发明额外引入的面积较小，因此本发明所增加的开关电容式电压调整器、切换电路等功能单元可以很容易地将其集成在片上，不会造成额外的板上面积开销。另一方面，众所周知，在进行功耗管理的时候，处理器中的功耗管理单元(处理器中通常都有类似元件)会发出需求特定供电电压的信号，这个信号就是VID(电压识别码voltage identification code)，而后片外电压调整器(off-VR)接收到了这个信号，会采用内部预置的解码表来解码，解码的结果对应的就是改变片外电压调整器的输出目标，此后片外电压调整器会通过内部反馈机制改变输入电压信号的占空比(duty ratio)，逐步达到预期的电压目标。而在前述采用四相位电感式片外电压调整器的实施例中，当向低电压供电时，片外电压调整器只打开一个相位(phase)；向高电压供电时，片外电压调节器则打开多个相位。因此，与现有的四相位片外电感式电压调整供电系统相比，需要做的修改就是改变片外电压调整器中的解码表中对应低电压区域的部分和控制相位打开关闭的逻辑。可以看出，只需要重新设计片外电感式电压调整器的解码表，选用适当大小(例如大于1.5uH)的电感原件，并在处理器芯片的空白区域集成开关电容式电压调整器、切换电路等功能单元，就可以将现有的四相位片外电感式电压调整供电系统升级为本发明的供电系统。这样，通过少量的改造，即可使处理器供电系统在保持高质量的电压输出的前提下，使得整体功耗转化效率达到近70％。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其它的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (11)

1.一种提供动态工作电压的处理器供电系统，包括电感式电压调整器、开关电容式电压调整器和控制单元，所述电感式电压调整器与电源连接，所述电感式电压调整器的后级连接所述开关电容式电压调整器，所述控制单元用于根据处理器需要的工作电压的大小，选择由所述电感式电压调整器直接向处理器供电，或者由所述电感式电压调整器和所述开关电容式电压调整器的级联输出向处理器供电。

2.根据权利要求1所述的提供动态工作电压的处理器供电系统，其特征在于，所述电感式电压调整器设置在需要供电的处理器芯片外，所述开关电容式电压调整器集成在需要供电的处理器芯片上。

3.根据权利要求2所述的提供动态工作电压的处理器供电系统，其特征在于，所述控制单元还用于判断处理器需要的工作电压是否超过预设电压阈值，如果判断为是，则控制所述电感式电压调整器直接将电源电压转化为处理器需要的工作电压；如果判断为否，则控制所述电感式电压调整器和所述开关电容式电压调整器的转化效率，使得电源电压在经过二者的两级转化后得到所述处理器需要的工作电压。

4.根据权利要求3所述的提供动态工作电压的处理器供电系统，其特征在于，所述电感式电压调整器具有多个工作相位，当处理器需要的工作电压超过预设电压阈值时，所述电感式电压调整器打开多个工作相位，当处理器需要的工作电压不超过预设电压阈值时，所述电感式电压调整器仅打开一个工作相位。

5.根据权利要求3所述的提供动态工作电压的处理器供电系统，其特征在于，所述开关电容式电压调整器的输入电压与输出电压的比率固定，当处理器需要的工作电压不超过预设电压阈值时，所述电感式电压调整器通过调节信号占空比将电源电压转化为对应的中间值，使得所述开关电容式电压调整器输出的电压与所述处理器需要的工作电压吻合。

6.根据权利要求3所述的提供动态工作电压的处理器供电系统，其特征在于，当处理器需要的工作电压不超过预设电压阈值时，所述电感式电压调整器以固定的比率将电源电压转化为中间值，所述开关电容式电压调整器通过调节自身切换频率进一步对中间值进行转化，使得所输出的电压与所述处理器需要的工作电压吻合。

7.根据权利要求1～6所述的提供动态工作电压的处理器供电系统，其特征在于，所述电感式电压调整器为四相位电感式电压调整器。

8.根据权利要求5所述的提供动态工作电压的处理器供电系统，其特征在于，所述开关电容式电压调整器为3:1串并联拓扑结构开关电容式电压调整器。

9.根据权利要求1～6所述的提供动态工作电压的处理器供电系统，其特征在于，还包括切换电路，所述切换电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，第一输入端连接所述电感式电压调整器的输出端，第二输入端连接所述开关电容式电压调整器的输出端，输出端用于为处理器供电；所述电感式电压调整器的输出端还连接所述开关电容式电压调整器的输入端，所述电感式电压调整器的输入端连接所述电源，所述控制单元还用于在处理器需要的工作电压超过预设电压阈值时，控制所述切换单元将其第一输入端与输出端连通，且将其第二输入端与输出端断开，在处理器需要的工作电压不超过预设电压阈值时，控制所述切换单元将其第一输入端与输出端断开，且将其第二输入端与输出端连通。

10.根据权利要求5所述的提供动态工作电压的处理器供电系统，其特征在于，所述中间值在1.3V～2.0V之间。

11.一种基于权利要求1所述的提供动态工作电压的处理器供电系统的处理器供电方法，包括下列步骤：

1)判断处理器需要的工作电压是否超过预设电压阈值；如果判断为是，进入步骤2)，如果判断为否，则进入步骤3)；

2)控制所述电感式电压调整器将电源电压转化为处理器需要的工作电压，并控制所述电感式电压调整器直接向处理器供电；

3)控制所述电感式电压调整器和所述开关电容式电压调整器的转化效率，使得电源电压在经过二者的两级转化后得到所述处理器需要的工作电压，并由所述开关电容式电压调整器的输出端为处理器供电。