CN110058672A - 用于管理集成电路中的电力域的技术 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于管理集成电路中的电力域的技术。提供了用于管理电力域的集成电路和方法。该集成电路包括：设置在第一电力域内的第一电路；和用于控制第一电力域在多个电力状态之间的转换的分布式电力控制器。分布式电力控制器至少包括第二电力域中的电力控制电路和第三电力域中的附加电力控制电路。在第一电力域的当前电力状态是多个电力状态中的至少两个电力状态中的任意一个时，允许将第二电力域置于节电状态，在该状态下电力控制电路失去对第一电力域的当前电力状态的了解。然而，附加电力控制电路被布置为当第二电力域退出节电状态时输出由电力控制电路使用的模式状态信号以将电力控制电路置于依赖于第一电力域的当前电力状态的初始操作模式。

Description

用于管理集成电路中的电力域的技术

技术领域

本技术涉及对集成电路中的电力域的管理。

背景技术

众所周知，提供了具有多个电力域的集成电路，其中个体组件被置于这些电力域中的一个内，从而允许支持集成器件的多个不同电力状态。例如，这可以允许某些组件在其他组件保持供电时断电，从而能够实现显著的功耗节省。

用于控制每个电力域的电力状态的电力控制器可以采用分布式电力控制器的形式，其中电力控制器中并非所有部分都在相同的电力域内。因此，对于特定的电力域，分布式电力控制器可以提供电力控制组件以控制该电力域的电力状态，其中这些个体组件中的一些位于不同的电力域内。

对于电力域中的至少一个，当该电力域处于一个或多个特定电力状态时，可能期望允许控制该电力域的分布式电力控制器组件中的一个或多个被置于节电状态，以便使得甚至更大的节电被实现。然而，可能存在这样的情况，即，置于节电状态的电力控制组件失去对其所控制的电力域的电力状态的了解，并且当该电力控制组件稍后退出节电状态时可能出现负面影响。例如，它可能导致电力域中由该电力控制组件控制的组件采取可能不适当的某些动作，并且可能导致信息丢失和/或不正确的操作。

因此，期望提供一种用于管理集成电路中的电力域的改进机制，同时能够针对分布式电力控制器的组件实现节电效益。

发明内容

在第一示例中，提供了一种集成电路，其包括：设置在第一电力域内的第一电路；以及用于控制第一电力域在多个电力状态之间的转换的分布式电力控制器，所述分布式电力控制器至少包括第二电力域中的电力控制电路和第三电力域中的附加电力控制电路，其中：在第一电力域的当前电力状态是多个电力状态中的至少两个中的任意一个电力状态时，允许将第二电力域置于节电状态并阻止第三电力域进入节电状态，在该节电状态中，电力控制电路失去对第一电力域的当前电力状态的了解；并且附加电力控制电路被布置为当第二电力域退出节电状态时输出由电力控制电路使用的模式状态信号，以将电力控制电路置于依赖于第一电力域的当前电力状态的初始操作模式。

在第二示例中，提供了一种管理集成电路中的电力域的方法，所述集成电路具有在第一电力域内提供的第一电路，以及用于控制第一电力域在多个电力状态之间的转换的分布式电力控制器，所述分布式电力控制器至少包括第二电力域中的电力控制电路和第三电力域中的附加电力控制电路，所述方法包括：在第一电力域的当前电力状态是多个电力状态中的至少两个中的任意一个电力状态时将第二电力域置于节电状态，在该节电状态中，电力控制电路失去对第一电力域的当前电力状态的了解；保持第三电力域处于电力状态，在此期间，附加电力控制电路输出指示第一电力域的当前电力状态的模式状态信号；并且当第二电力域退出节电状态时，使用模式状态信号将电力控制电路置于依赖于第一电力域的当前电力状态的初始操作模式。

在另一示例中，提供了一种集成电路，其包括：设置在第一电力域内的第一电路装置；用于控制第一电力域在多个电力状态之间的转换的分布式电力控制器装置，所述分布式电力控制器装置至少包括第二电力域中的电力控制装置和第三电力域中的附加电力控制装置；其中：在第一电力域的当前电力状态是多个电力状态中的至少两个中的任意一个电力状态时，允许将第二电力域置于节电状态并阻止第三电力域进入节电状态，在该节电状态中，电力控制装置失去对第一电力域的当前电力状态的了解；并且用于输出由电力控制装置使用的模式状态信号的附加电力控制装置在第二电力域退出节电状态时，用于将电力控制装置置于依赖于第一电力域的当前电力状态的初始操作模式。

附图说明

本技术将参考附图中所示的示例，仅以说明的方式进一步描述，在附图中：

图1是示出根据一个示例性布置的在集成电路内提供的组件的框图；

图2是示出根据替代的示例性布置的在集成电路内提供的组件的框图；

图3A示出了根据一个示例的可以在图1和图2所示的电力控制组件之间交换的信号；

图3B示出了根据一个示例性布置的可以如何将图3A的PPU布置成在PPU从重置中释放时对PCSM发出的PCSM模式状态信号进行采样；

图4是示出可以如何将图1或图2的PPU和关联的PCSM布置成将受控电力域的电力状态转换为更节电状态的流程图；

图5是示出可以如何将图1或图2的PPU和关联的PCSM布置成将受控电力域的电力状态转换为非节电状态的流程图；

图6是示出当采用本文描述的技术时可以在图1或图2的集成电路内执行的示例性序列的流程图；

图7是根据一个示例性布置的更详细地示出在图6的最后一步期间执行的步骤的流程图。

具体实施方式

在一个示例性布置中，提供了一种集成电路，该集成电路包括设置在第一电力域内的第一电路，以及分布式电力控制器，该分布式电力控制器用于控制第一电力域在多个电力状态之间的转换。分布式电力控制器至少包括第二电力域中的电力控制电路和第三电力域中的附加电力控制电路。

当第一电力域的当前电力状态处于所述多个电力状态中的至少两个中的任意一个时，允许将第二电力域置于其中电力控制电路失去对第一电力域的当前电力状态的了解的节电状态。由于支持该功能的第一电力域的不止一个电力状态，因此当电力控制电路随后退出节电状态时这可能导致问题，因为缺乏对第一电力域的当前电力状态的了解可能导致某些操作问题，如前面提到的。

然而，根据本文描述的技术，当第一电力域处于前面提到的至少两个电力状态中的任意一个时，第三电力域被阻止进入节电状态，并且因此不会失去对第一电力域的当前电力状态的了解。然后，附加电力控制电路被布置为输出模式状态信号，以便其可用于由电力控制电路进行采样。具体而言，当第二电力域退出节电状态时，由电力控制电路使用该模式状态信号，以将电力控制电路置于依赖于第一电力域的当前电力状态的初始操作模式。

结果，电力控制电路将恢复到关于第一电力域的当前电力状态适合的操作模式，并且这避免了关于第一电力域的组件的任何意外后果，而如果电力控制电路进入不考虑第一电力域的当前电力状态的初始操作模式则会出现其他情况。

在许多场景中，使用这种技术尤其有益。一个示例性场景是第一电路包括被布置为存储数据的存储结构。具体而言，对于这种形式的第一电路，第一电力域的多个电力状态可以包括保持电力状态，其中电力供应被保持到存储结构以使得存储在存储结构中的数据被保持，而第一电路内的其他组件断电。如果当第二电力域退出节电状态时，电力控制电路将被置于不考虑第一电力域的当前电力状态的初始操作模式，如果当前电力状态是上述保持电力状态，则这可能导致不利的后果。例如，如果电力控制电路要恢复到通电操作模式，使得电力控制电路随后直接从断电模式转换到通电模式，则转换到第一电路中的组件的信令可能导致存储结构中的数据无效，因为在这种情况下这可能是默认行为。如果在别处也不能提供数据，这可能导致系统内的数据丢失，并且可能导致系统上执行的软件执行不正确。此外，这会破坏对第一电力域使用保持电力状态的初衷。

然而，根据本文描述的技术，允许当第一电力域处于保持电力状态时将第二电力域置于节电状态，因为使用前面讨论的模式状态信号可以避免这种不利的后果。具体而言，当第一电力域的当前电力状态是保持电力状态时，由附加电力控制电路输出的模式状态信号可以用于标识保持模式，并且相应地当第二电力域退出节电状态时，电力控制电路将被置于作为初始操作模式的保留模式。这种转换不会被第一电路内的组件解释为要求使存储结构中的数据无效，因此存储结构内容将保持有效。

在一个示例中，第一电力域的其间第二电力域能被置于节电状态的电力状态至少包括保持电力状态和断电状态。在断电状态下，除了在保持电力状态期间被断电的第一电路的组件之外，存储结构也断电。在这样的示例中，由附加电力控制电路输出的模式状态信号使得电力控制电路被配置为使得其初始操作模式根据第一电力域的当前电力状态是断电状态还是保持电力状态而不同。

可以包括在第一电路内的存储结构可以采取各种形式。例如，存储结构可以包括一个或多个触发器或其他存储元件，或者在替代示例中可以是存储器设备，例如包括多个存储器单元的高速缓存。在一个特定示例中，存储结构是存储器，并且保持电力状态是存储器保持电力状态，其中持续向存储器的存储单元供电，以便在第一电力域处于存储器保持电力状态时保留存储在其中的数据。

当第二电力域处于节电状态时，电力供应从电力控制电路中移除的程度可以根据所使用的节电状态的形式而变化。然而，在一个示例中，当第二电力域处于节电状态时，电力控制电路被断电。电力控制电路可以具有默认的操作模式，当电力控制电路恢复电力时，电力控制电路要过渡到该默认的操作模式，但是由附加电力控制电路输出的模式状态信号使得电力控制电路最初进入初始操作模式而不是默认操作模式。

因此，通过这种方法，可以阻止电力控制电路直接从断电过渡到处于默认操作模式。这避免了由于第一电力域内的组件如何解释电力控制电路从断电模式过渡到默认模式而引起的任何其他意外后果。

例如，如果默认操作模式是通电操作模式，则至少当第一电力域的电流电力状态是保持电力状态时，从附加电力控制电路提供模式状态信号阻止电力控制电路直接从断电模式过渡到通电操作模式。考虑前面讨论的示例，其中如果电力控制电路从断电模式转换为通电模式，则存储结构通常将使其内容无效，这可以由上述机制避免，因为电力控制电路将不会直接从断电模式转换到通电模式，而是最初从断电模式转换到保持模式。在一个示例性布置中，当通电模式被指示为默认模式时，电力控制电路然后可以从保持模式转换为通电模式。然而，由于其首先转换到保持模式，所以在存储结构内没有数据被无效。

然而，如果例如默认模式是断电模式，则在一个示例性布置中，从附加电力控制电路提供模式状态信号将导致电力控制电路从断电模式转换到保持模式，并且然后停留在保持模式而不是转换为默认(在本例中为断电)模式，以便任何后续的请求进入通电模式进行正确的转换。

电力控制电路可以采用多种方式来考虑来自附加电力控制电路的模式状态信号。在一个示例中，当第二电力域退出节电状态时，由重置事件触发电力控制电路以对来附加电力控制电路的模式状态信号进行采样。

重置事件可以采取各种形式。然而，在一个示例中，在电力控制电路断电之前，向电力控制电路断言重置信号，并且然后当电力控制电路随后由于第二电力域退出节电状态而被重新通电时，电力控制电路然后从重置中被释放，其中，将电力控制电路从重置中释放的动作使得电力控制电路对由附加电力控制电路发出的模式状态信号的当前值进行采样。

在一个示例中，第一电力域的电力状态被布置为使得当电力控制电路处于节电状态时其不能改变。因此，第一电力域的当前电力状态是第一电力域在第二电力域进入节电状态时所处的电力状态。

节电状态可以采取多种形式，但是在一个示例中，当第二电力域处于节电状态时，电力控制电路失去对其在进入节电状态之前所持操作模式的了解。在一个示例性配置中，电力控制电路内的用于维持对操作模式的指示的任何存储元件将丢失其内容，从而导致电力控制电路失去对其在进入节电状态时的操作模式的了解，并由此失去了对第一电力域的当前电力状态的了解。许多节电状态可导致这种知识丢失的。例如，节电状态可以是其中第二电力域内的组件被断电的断电状态。此外，如果第二电力域还包括存储结构，则可以将第二电力域置于保持电力状态，这可以是节电状态的另一示例，因为电力控制电路可能再次断电，从而失去对其操作模式的了解。

放置附加电力控制电路的第三电力域可以采取各种形式。在一个示例中，当第一电力域处于多个电力状态中的至少两个电力状态中的任意一个时第三电力域保持在供电状态，供电状态确保附加电力控制电路保持关于第一电力域的当前电力状态的信息。因此，附加电力控制电路可以保留关于第一电力域的当前电力状态的信息，而不管第二电力域中的电力控制电路是否断电。在这种情形下使用于第三电力域的供电状态可以是全通电状态，其中第三电力域内的所有组件均被供电；或者可以是局部通电状态，其中一些组件未被供电，但至少附加电力控制电路是充分供电的，以使其能够保留关于第一电力域的当前电力状态的信息。

在一个特定的示例性布置中，当向第一电力域和第二电力域内的至少一个组件供电时(例如，当第一域处于保持电力状态时)，第三电力域被约束为保持在供电状态。因此，除非第一电力域和第二电力域中的所有组件均断电，否则不允许附加电力控制电路断电。

虽然第三电力域本身可以被允许在多个电力状态之间转换，但是在替代的配置中，第三电力域是永通电电力域，使得当集成电路被接通时，电力供应被保持在第三电力域上。

第二电力域中的电力控制电路可以采取各种形式，但是在一个示例中被布置为与第一电力域的电力状态的转换相关联地控制由第一电路的组件执行的一个或多个操作。具体而言，在发生电力状态转换之前，或者在发生电力状态转换之后，对于第一电力域中的一个或多个组件执行某些操作可能是适当的。纯粹地通过具体示例的方式，如果第一电力域要转换到某些组件被断电的电力状态，那么这些组件可能需要在从它们移除电力之前执行任何未完成的操作。对于处理器核心，这可能需要例如将任何未完成的写入操作冲刷到存储器，以确保没有写入数据丢失。电力控制电路可以与这些组件通信，以确保执行这些操作。

附加电力控制电路也可以采取各种形式，但是在一个示例中，被布置为控制电力开关电路，该电力开关电路用于在转换第一电力域的电力状态时修改提供给第一电路的一个或多个组件的电力供应。

在一个示例中，除了第一电力域之外，分布式电力控制器还包括用于各种其他电力域的电力控制组件。因此，例如，分布式电力控制器可另外地包括用于控制第二电力域在多个电力状态之间的转换的另外电力控制电路，该另外电力控制电路处于除了第一电力域和第二电力域之外的电力域中。

在其中放置另外电力控制电路的电力域可以根据实施方式而变化(并且事实上另外电力控制电路可以包括不同电力域中的多个组件)，但是在一个示例中，另外电力控制电路至少部分地存在于第三电力域内。

现在将参照附图描述特定实施例。

图1是示出根据一个示例性配置的在集成电路内提供的组件的框图。集成电路可以采用各种形式，但在一个示例中被形成为片上系统(SoC)。图1的示例中的集成电路由三个电力域组成。具体而言，提供了第一电力域10，也被称为clustop电力域，其包含处理设备的集群12。还提供了第二电力域15，也被称为systop电力域，其包括互连电路19，集群12在操作期间可以与互连电路19进行通信(为了简单起见，图中未示出该数据通信路径，以避免与控制路径混淆，例如稍后针对图2的示例性布置讨论的控制路径85)。最后，提供了第三电力域20，在该示例中，第三电力域20是永通电(always on)电力域上，也被称为AON电力域。

永通电电力域20无需进行电力切换，这是因为电压供给会被提供至该电力域内的组件，只要集成电路通电。然而，如开关组件30、32示意性地所示，开关电路是与clustop电力域10和systop电力域15中的每一者关联设置的。

在集成电路内提供分布式电力控制器，以控制电力域10、15在多个不同电力状态之间的转换。对于clustop(第一)电力域10，分布式电力控制器提供电力策略单元17(本文也被称为PPU1)的形式的电力控制电路，并且提供电力控制状态机(PCSM)22(本文也被称为PCSM1)的形式的附加电力控制电路。如图1中所示，电力控制器的这两个组件位于不同的电力域内。具体而言，PPU1 17在systop域15内形成电力控制电路，而PCSM1在AON电力域20内形成附加电力控制电路。PPU117和PCSM1 22可以经由PCSM接口50进行通信，以便协调它们的活动，以便控制clustop电力域10的电力状态中的转换。

类似地，对于systop电力域15，分布式电力控制器提供PPU2 24和关联的PCSM226，它们经由PCSM接口55彼此通信，以便控制systop电力域15的电力状态的转换。

每个PPU 17、24被布置为分别通过路径40、45与其所控制的电力域内的组件通信，以便与关联电力域的电力状态的转换相关联地控制由这些组件执行的一个或多个操作(除了与受控电力域内的组件通信之外，其还可以与位于该电力域和另一电力域之间的边界上的组件通信)。例如，如果已经确定由PPU控制的电力域将被置于较低电力状态，其中由于在该域中的至少一些组件上的电力将被移除，PPU则可以与这些组件进行通信，以确保电力在被移除之前完成这些组件的任何未决操作。作为另一示例，PPU可以与控制对特定电力域的访问的组件进行通信，以使这样的组件阻止(例如，暂停)对断电域的访问，并且然后在该域随后通电时重新启用访问。

如图1中所示，当受控电力域在不同的电力状态之间转换时，PCSM组件22、26用于控制电力供应的适当转换，并且因此将经由电力开关控制线75、80来控制相应的电力开关电路30、32。

因此，可以看出，PPU组件17、24用于控制受控电力域内的组件的功能行为，以确保在考虑到正在实现的电力状态的转变的情况下由这些组件采取适当的动作。相比之下，PCSM组件22、26用于处理当在不同电力状态之间进行转换时所需的电力供应的实际切换。已经发现，在许多实例中，PPU可以被设计为可在多个实施方式中重复使用的通用组件，而PCSM是针对考虑到诸如电源开关的数量、所使用的存储器设备的数量和类型之类的特定技术因素的特定实施方式而设计的。

在图1中所示的示例中，提供了系统控制处理器(SCP)28。这是可以用于管理PPU17、24的独立的处理器。具体而言，经由编程接口65、70，SCP可以用于根据需要对PPU 17、24进行编程。

通常情况下，集群12包括一个或多个存储结构，并且期望为clustop域10提供这样的一种电力状态，该电力状态使得能够在集群内的其他组件断电的同时将电力保持在那些存储结构中的一者或多者上。虽然存储结构可以采用各种形式，例如触发器、缓存等，但是为了以下讨论的目的，将使用缓存14作为存储结构的示例。然而，本文描述的技术可以应用于任何电力域，其中组件包括可在该域内的其他组件断电的同时保持电力供应的存储结构。

当集群12包括缓存14时，用于clustop电力域10的多个可能的电力状态可被布置以包括保持电力状态，其中电力供应被保持到缓存14内的存储器单元，以使它们保留保持在其中的数据，而集群12内的其他组件内的NTS断电。除了断电状态(其中集群12内的所有组件断电，包括缓存14内的存储单元)之外，这样的电力供应状态通常也会被提供。

在clustop电力域10处于断电状态或保持电力状态时，有时可能希望将systop电力域置于节电状态。这种节电状态可以采取各种形式。例如，如果systop电力域15包括某些存储结构，则该节电状态也可能是保持电力状态。替代地，该节电状态可以是断电状态。然而，将systop电力域15置于这种节电状态的一个后果是，PPU1 17将失去对clustop电力域10的当前电力状态的了解。当systop电力域15处于节电状态时，PCSM1 22可以被布置为通过路径60向缓存14发出保持控制信号，以确保在clustop域10处于保持电力状态时存储器单元保持通电。路径60示意性地示出了来自PCSM的控制。在一个示例中，信号可以直接形成到缓存14内的单元的电力信号，或者替代地，从PCSM发出的信号可以被发送到为缓存内的存储器位单元供电的电力开关。不管所使用的控制信号60是什么形式，尽管控制信号确保了即使systop电力域15进入节电状态也能够可靠地持续域10的存储器保持状态，但是PPU117已失去了对clustop电力域10的了解的事实可能在systop电力域15随后退出节电状态时导致一些非预期后果，这些非预期后果通过使用本文描述的技术来避免。

具体而言，PPU将通常包含某一控制状态，该状态标识当PPU恢复电力时，PPU应该转换到的默认操作模式。如果该默认操作模式是断电模式，那么当由于systop电力域15退出节电状态而使电力恢复到PPU17时，PPU 17将首先进入断电模式，并且在PPU的操作模式进行任何进一步改变之前，SCP 28可例如在clustop电力域10的当前电力状态是存储器保持电力状态的情况下将PPU转换到存储器保持模式。然而，如果默认的电力模式是通电模式，那么PPU 17在恢复通电之后将立即进入通电模式。这发生于软件有机会对其进行重新配置之前。当通过路径40将PPU的直接断电到通电的转换传送到集群12时，该转换会引起严重的问题。具体而言，集群通常被布置为当PPU从断电模式转换到通电模式时使缓存内容无效，从而免去任何软件执行该动作的必要。因此，在clustop电力域10处于存储器保持电力状态的情形下，非常不希望PPU直接从断电模式转换到通电模式。具体而言，由于缓存失效，缓存中的任何污浊数据都将丢失，并且这会在稍后退出存储器保持电力状态时导致集群12上执行的程序的不正确操作。缓存无效还破坏了保留缓存内容以提供对集群12的快速唤醒的初衷。

因此，应该理解，在诸如图1的系统中，如果PPU的默认操作模式是通电模式，则在没有下文将描述的技术的情况下，允许systop电力域15置于其中PPU失去了对clustop电力域10的当前电力状态的了解的任何节电状态是不适当的。如果默认模式是断电模式，那么SCP 28可以控制PPU 17的后续转换，以避免使缓存内容无效。然而，并非所有的系统都包括SCP 28。这样的系统如图2中所示。图2的集成电路基本上与图1中所示的相同，但是使用在集群12上执行的软件而不是专用的SCP 28经由路径85、90、95对PPU 17、24进行编程。在这样的集成电路中，如果PPU 17的默认操作模式是通电模式，则如果systop电力域15置于节电状态，而clustop电力域10处于存储器保持电力状态中，出现与前面参考图1讨论的完全相同的问题。此外，即使PPU1的默认模式是断电模式，仍然会出现问题。具体而言，由于电力控制软件在由PPU 17控制的集群12内的处理器上运行，因此如果clustop域10处于存储器保持电力状态，则处理器核心将不运行，并且因此当PPU 17恢复电力时将不能将PPU 17编程回到存储器保持操作模式。

因此，在本文描述的技术之前，通常认为有必要为负责控制当前处于存储器保持电力状态的域的电力状态的电力控制器的组件保持电力。然而，这显著地降低了潜在的节电，如果能够将systop电力域15置于节电状态，而clustop电力域10处于存储器保持电力状态，则可以以其他方式实现这种节电。此后描述的技术使得能够在避免前面讨论的潜在不利后果的同时实现这一点。

具体而言，对通过PCSM接口50的信号进行补充，以便包括从PCSM1 22输出到PPU117的PCSM模式状态信号，以指示clustop电力域10的当前电力状态，其中PPU1 17被配置为在其从重置中释放时立即对该信号进行采样，并且因此进入依赖于由PCSM模式状态信号所指示的模式的初始操作模式。

这个附加信号如图3A中所示。具体而言，在图3A中，PPU 100经由PCSM接口连接到相关联的PCSM 110，其中可以通过PCSM接口传播多个不同的信号。PPU 100和PCSM 110两者都具有分别通过路径105、115接收的相关联的重置信号。在正常操作期间，当PPU 100决定希望改变由其控制的电力域的电力状态时，PPU 100可以向PCSM 110发出信号。具体而言，其可以在路径120上断言请求信号，并且同时在路径125上断言pstate值，该pstate值标识其希望将受控域转换到的目标电力状态。然后，PCSM 110可以响应路径120上断言的请求信号，进行必要的电力切换控制，从而实现路径125上由pstate信号指示的目标电力状态，并且一旦实现了这些步骤，就可以在路径130上断言paccept信号回到PPU 100。

除了用于在PPU和PCSM之间通信的这些标准信号之外，在来自PCSM 110的路径135上断言附加的PCSM模式状态信号。在正常操作期间，该信号被PPU 100忽略。然而，当systop电力域15被置于节电状态时，在进入节电状态之前，重置管脚将被断言在PPU 100上。当随后退出节电状态时，重置信号105将被去断言，并且PPU被配置为在PCSM模式状态信号135从重置中释放时立即采样该PCSM模式状态信号135，使用由该信号提供的信息来确定PPU 100的初始操作模式。

这在图3B中指示。具体而言，在点155处重置信号被去断言之后，由PPU 100对PCSM模式状态信号150进行采样。在一个示例性配置中，是PPU2 24导致重置信号被去断言到PPU1 17，这在图1和2中用虚线路径47示意性地表示。一旦解除重置，则PPU 100将在下一个时钟周期采样PCSM模式状态信号并记录该值。通过这种方法，可以确保在重置被去断言之后，PPU不会直接从断电模式转换到通电模式，并且因此不会导致集群12使缓存14的内容无效。而是，如果clustop电力域10的当前电力状态是存储器保持电力状态，则PPU 17将被初始化为操作的存储器保持模式。如果PPU 17的默认模式为断电模式，那么此时将不采取进一步的操作。然而，如果默认模式是通电模式，那么PPU可以随后从存储器保持模式转换到通电模式，并且集群将通过路径40被通知该转换。由于该通知标识了从存储器保持模式到通电模式的转换，所以该转换不会导致集群12使其缓存内容无效。

图4是示出当受控电力域转换到更节电状态(这种转换在本文中也被称为断电转换)时由PPU和相关联的PCSM执行的步骤的流程图。在步骤200，PPU确定是否将较低电力状态用于域，并且一旦作出该确定，处理进行到步骤205，其中PPU进入适合于目标电力状态的操作模式，并且与域中受控的的组件通信，以便在电力状态改变之前使这些组件执行任何需要的功能操作。如前所述，其还可以与位于受控域和另一电力域之间的边界处的组件通信。所需的操作可以采取各种形式。例如，对于处理器组件，其可能导致将任何未决写入操作冲刷到存储器，以确保在移除电力之前执行任何未决写入。

在步骤205之后，在步骤210，PPU向相关联的PCSM断言请求，其中pstate值被设置为标识目标电力状态。然后，在步骤215，PCSM执行所需的控制步骤，以改变提供给受控域中的组件的电力以顾及目标电力状态，并且一旦这些步骤被执行，PCSM就将paccept信号断言回到PPU。

图5是类似于图4的流程图，但是示出了当PPU决定域的电力状态应该转换为非节电状态时的步骤顺序，该非节电状态在本文中也可以被称为通电转换。当在步骤250，PPU决定应该对受控域使用较高电力状态时，在步骤255，PPU向关联的PCSM断言请求，该请求设置了pstate值以标识目标电力状态。在步骤260，PCSM然后执行所需的控制步骤，以顾及目标电力状态来改变到域中的组件的电力，并且然后断言paccept信号。

此后，在步骤265，一旦从PCSM接收到paccept信号，PPU进入适合于目标电力状态的操作模式，并且与域中(和/或在域与另一域的边界处)的组件通信，以使它们执行由电力状态变化引起的任何所需的操作。从图5和图4的比较中可以意识到，基本上执行了相同的步骤，但是顺序是颠倒的，这取决于电力状态是通电转换还是断电转换。

图6是示出示例性序列的流程图，其中使用上述技术来避免缓存内容的意外失效。在步骤300，使用PPU1 17和PCSM1 22，将clustop电力域10置于断电状态或存储器保持电力状态。

随后，在步骤305中决定将systop电力域置于节电状态，在这个例子中是断电状态，这是使用PPU 24和PCSM 26实现的。在此过程期间，为PPU1 17断言重置引脚，在一个实施例中，通过将引脚设置为高来断言重置。这种重置的断言发生在电力从systop电力域移除之前。更一般地，在与域中受控的组件的通信步骤和与相关联的PCSM的通信步骤之间，PPU将采取许多附加步骤，例如断言/去断言重置、时钟门控/解除时钟门控以及应用/消除隔离。当断电时，可以断言重置，进行时钟门控并应用隔离，而当通电时可以去断言重置，进行时钟门控，并且可以解除隔离。

假定在步骤305中节电状态是断电状态，那么在PPU1的重置管脚设置为高并且应用了任何时钟门控和隔离之后，从PPU1 17以及互连19中移除电力。

虽然在图6中假定重置管脚被设置为高以断言重置，但是应当意识到，在替代布置中，可以采用重置低技术，其中重置管脚被设置为低以断言重置。

在步骤310，PCSM1 22保持供电，因为其存在于永通电的域20中，并且不断发出PCSM模式状态信号，从而指示clustop电力域10的当前电力状态。

当在步骤315，使用PPU2和PCSM2将systop电力域15恢复到通电状态时，然后在这个过程期间，重置管脚将在PPU1上被清除，以便解除重置，这导致PPU1对PCSM模式状态信号进行采样，并因此进入初始操作模式。因此，如果clustop电力域10处于断电状态，则PPU117将首先进入断电模式，而如clustop电力域10处于存储器保持电力状态，则PPU1 17将首先进入存储器保持模式。

图7是更详细示出图6的步骤315的流程图。在步骤350，决定在systop域15上供电。然后，在步骤355，PPU2 24向PCSM2 26断言请求，该请求将通电状态标识为pstate值。然后，在步骤360，PCSM 26控制电力开关电路32以将电力恢复到systop电力域，并且然后断言paccept信号。

在步骤365，PPU2 24然后进入通电操作模式，并且与systop电力域15中的组件通信，以执行由于电力状态的转变而需要的任何操作。对于PPU1 17，这涉及PPU2通过路径47将PPU1从重置中释放，使得PPU1对由PCSM1 22发出的PCSM模式状态信号的值进行采样。结果，PPU1进入依赖于clustop电力域10的当前电力状态的初始操作模式。

从上述示例中，将意识到，本文所述的技术能够实现显著的节电，同时避免在其他情况下可能出现的不利后果。具体而言，在不使用本文描述的技术，如果PPU 17断电，从而失去对clustop电力域10的当前电力状态的了解，那么当电力恢复到PPU 17时，其将进入默认模式。如果默认模式为断电模式，则PPU将保持断电，如果PPU随后需要执行到通电的转换，则PPU将执行从断电到通电的事务，这将导致缓存内容无效。如果默认模式是通电模式，则当恢复电力时，PPU将立即从断电模式转换到通电模式，这将立即导致缓存失效。

但这可通过使用本文描述的技术来避免。具体而言，如果默认模式是断电，并且PCSM模式状态信号指示clustop电力域10当前处于断电状态，那么当PPU 17恢复电力时，其将仅仅执行断电到断电过渡，因此保持在断电模式。反之，如果PCSM模式状态信号指示clustop电力域10处于存储器保持电力状态，则PPU将自身从断电模式恢复到操作的存储器保持模式。此转换不会导致缓存内容的任何失效。

如果相反地，PPU的默认模式是通电模式，那么如果PCSM模式状态信号指示clustop电力域10处于断电，则PPU 17将初始化为断电，并且转换为(默认)通电模式。这不会造成任何不利的后果，因为无论如何，clustop电力域处于断电状态，并且因此缓存内容没有被保留。

如果相反地，PCSM模式状态信号指示clustop电力域10处于存储器保持电力状态，那么PPU 17将首先将自身恢复到操作的存储器保持模式，并且仅在此后将执行从存储器保持模式到(默认)通电模式的转换。结果，将没有从断电模式到通电模式的直接转换，并且因此将保留缓存内容。

通过这种方法，可以更频繁地将systop电力域15置于节电状态。例如，systop电力域可以置于节电状态以使PPU1 17断电，并且然后当需要采取某些动作时转换回通电电力状态。例如，如果systop电力域被供电回到通电状态，以允许一些主设备通过互连19访问存储器设备，那么在那个阶段可能不需要对clustop电力域10供电，因为可能不需要CPU集群12。因此，根据在路径50上接收的PCSM模式状态信号的值，PPU1 17可以仅转换到断电模式或存储器保持模式。然后，当存储器访问操作完成时，systop电力域随后可以再次进入断电状态。然而，如果集群12内的CPU需要采取一些动作，例如需要重新初始化互连或存储器控制器，或者systop电力域的唤醒是由用户按下其设备上的按钮引起的，那么当PPU1 17恢复电力时，PPU1 17根据PCSM模式状态信号的值初始化到断电模式或存储器保持模式，并且然后可以随后转换到通电模式，以使得其能够控制clustop电力域10返回到通电状态的转换，以便CPU能够采取所需求的动作。如果提供了SCP，则可以使用SCP上的软件，或者替代地使用通过低电力接口路径接收的信号，以使PPU能够确定其正在控制的域的适当电力状态。

通过上述技术，可以保留域的存储结构内容，例如其缓存内容，而不必确保控制该电力域的PPU保持供电。这以最低电力模式减少了功耗，并且通过消除从远程存储器保存和恢复缓存的需要，最小化了这些低电力模式的进入和退出时间和功耗。在移动和企业系统中，已经发现，通过去除对软件恢复PPU电力模式的要求，这减少了软件要求，使得SCP对其他任务更加敏感，从而降低了其性能需求，导致更低的电力，并且允许SCP在不增加其性能要求的情况下支持更多的同步资源。此外，在较小的系统中，例如在IoT(物联网)技术领域中，通常没有SCP，但是上述技术允许PPU在其控制的电力域被置于低电力状态(包括其中保留了域的存储结构内容(例如其缓存内容)的低电力状态)时自主地工作。

在本申请中，词语“被配置为……”用于表示装置的元件具有能够执行所定义的操作的配置。在该背景下，“配置”表示硬件或软件互连的布置或方式。例如，该装置可以具有提供所定义的操作的专用硬件，或者可以对处理器或其他处理设备进行编程以执行该功能。“被配置为”并不意味着需要以任何方式改变装置元件以提供所定义的操作。

尽管本文参考附图详细描述了本发明的说明性实施例，但是应当理解，本发明不限于那些精确的实施例，并且可以在其中由本领域技术人员实现各种改变、添加和修改，而不脱离由所附权利要求定义的发明的范围和精神。例如，可以在不脱离本发明范围的情况下，利用独立权利要求的特征对从属权利要求的特征进行各种组合。

Claims (19)

1.一种集成电路，包括：

第一电路，其设置在第一电力域内；以及

分布式电力控制器，其用于控制所述第一电力域在多个电力状态之间的转换，所述分布式电力控制器至少包括第二电力域中的电力控制电路和第三电力域中的附加电力控制电路；

其中：

在所述第一电力域的当前电力状态是所述多个电力状态中的至少两个电力状态中的任意一个时，允许将所述第二电力域置于节电状态并阻止所述第三电力域进入所述节电状态，在所述节电状态中，所述电力控制电路失去对所述第一电力域的所述当前电力状态的了解；以及

所述附加电力控制电路被布置为当所述第二电力域退出所述节电状态时输出由所述电力控制电路使用的模式状态信号，以将所述电力控制电路置于依赖于所述第一电力域的所述当前电力状态的初始操作模式。

2.根据权利要求1所述的集成电路，其中：

所述第一电路包括被布置为存储数据的存储结构；

所述第一电力域的所述多个电力状态包括保持电力状态，在所述保持电力状态中，电力供应被保持到所述存储结构以使得保持存储在所述存储结构中的数据，而所述第一电路内的其他组件断电；

允许在所述第一电力域处于所述保持电力状态时将所述第二电力域置于所述节电状态；并且

当所述第一电力域的所述当前电力状态是所述保持电力状态时，由所述附加电力控制电路输出的所述模式状态信号标识保持模式。

3.根据权利要求2所述的集成电路，其中：

所述至少两个电力状态至少包括所述保持电力状态和断电状态，在所述断电状态中，除了所述第一电路在所述保持电力状态期间被断电的组件之外，所述存储结构也被断电；并且

由所述附加电力控制电路输出的所述模式状态信号使得所述电力控制电路被配置为：使得所述初始操作模式根据所述第一电力域的所述当前电力状态是所述断电状态还是所述保持电力状态而不同。

4.根据权利要求2所述的集成电路，其中，所述存储结构是存储器，并且所述保持电力状态是存储器保持电力状态。

5.根据权利要求1所述的集成电路，其中：

当所述第二电力域处于所述节电状态时，所述电力控制电路断电；

所述电力控制电路具有默认操作模式，当所述电力控制电路恢复电力时所述电力控制电路要转换到的所述默认操作模式；以及

由所述附加电力控制电路输出的所述模式状态信号使得所述电力控制电路最初进入所述初始操作模式而不是所述默认操作模式。

6.根据权利要求5所述的集成电路，其中：

所述第一电路包括被布置为存储数据的存储结构；

所述第一电力域的所述多个电力状态包括保持电力状态，在所述保持电力状态中，电力供应被保持到所述存储结构以使得保持存储在所述存储结构中的数据，而所述第一电路内的其他组件断电；

允许在所述第一电力域处于所述保持电力状态时将所述第二电力域置于所述节电状态；并且

当所述第一电力域的所述当前电力状态是所述保持电力状态时，由所述附加电力控制电路输出的所述模式状态信号标识保持模式；

所述默认操作模式是通电操作模式，并且对来自所述附加电力控制电路的所述模式状态信号的提供阻止所述电力控制电路至少在所述第一电力域的所述当前电力状态是所述保持电力状态时直接从断电模式转换到所述通电操作模式。

7.根据权利要求1所述的集成电路，其中，当所述第二电力域退出所述节电状态时，所述电力控制电路被重置事件触发以从所述附加电力控制电路采样所述模式状态信号。

8.根据权利要求7所述的集成电路，其中，当所述电力控制电路在所述第二电力域退出所述节电状态之后从重置中释放时，发生所述重置事件。

9.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述第一电力域的所述当前电力状态是当所述第二电力域进入所述节电状态时所述第一电力域所处的电力状态。

10.根据权利要求1所述的集成电路，其中，当所述第二电力域处于所述节电状态时，所述电力控制电路失去对其在进入所述节电状态之前所持的操作模式的了解。

11.根据权利要求1所述的集成电路，其中，当所述第一电力域处于所述多个电力状态中的所述至少两个电力状态中的任意一个时，所述第三电力域保持在供电状态，所述供电状态确保所述附加电力控制电路保持关于所述第一电力域的所述当前电力状态的信息。

12.根据权利要求11所述的集成电路，其中，所述第三电力域在电力供应被保持在所述第一电力域和所述第二电力域内的任何组件时被限制为保持在所述供电状态。

13.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述第三电力域是永通电电力域，使得在所述集成电路接通时电力供应被保持在所述第三电力域上。

14.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述电力控制电路被布置为与所述第一电力域的电力状态的转换相关联地控制由所述第一电路的组件执行的一个或多个操作。

15.根据权利要求14所述的集成电路，其中，所述附加电力控制电路被布置为控制电力开关电路，所述电力开关电路用于在转换所述第一电力域的电力状态时修改提供给所述第一电路的一个或多个组件的电力供应。

16.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述分布式电力控制器还包括用于控制所述第二电力域在多个电力状态之间的转换的另外电力控制电路，所述另外电力控制电路位于除所述第一电力域和所述第二电力域之外的电力域中。

17.根据权利要求16所述的集成电路，其中，所述另外电力控制电路至少部分地存在于所述第三电力域内。

18.一种管理集成电路中的电力域的方法，所述集成电路具有：设置在第一电力域内的第一电路，以及用于控制所述第一电力域在多个电力状态之间的转换的分布式电力控制器，所述分布式电力控制器至少包括：第二电力域中的电力控制电路和第三电力域中的附加电力控制电路，所述方法包括：

在所述第一电力域的当前电力状态是所述多个电力状态中的至少两个电力状态中的任意一个时，将所述第二电力域置于节电状态，在所述节电状态中，所述电力控制电路失去对所述第一电力域的所述当前电力状态的了解；

将所述第三电力域保持在电力状态，在该电力状态期间，所述附加电力控制电路输出指示所述第一电力域的所述当前电力状态的模式状态信号；以及

当所述第二电力域退出所述节电状态时，使用所述模式状态信号以将所述电力控制电路置于依赖于所述第一电力域的所述当前电力状态的初始操作模式。

19.一种集成电路，包括：

第一电路装置，其设置在第一电力域内；

分布式电力控制器装置，其用于控制所述第一电力域在多个电力状态之间的转换，所述分布式电力控制器装置至少包括第二电力域中的电力控制装置和第三电力域中的附加电力控制装置；

其中：

在所述第一电力域的当前电力状态是所述多个电力状态中的至少两个电力状态中的任意一个时，允许将所述第二电力域置于节电状态并且所述第三电力域被阻止进入所述节电状态，在所述节电状态中，所述电力控制装置失去对所述第一电力域的所述当前电力状态的了解；并且

所述附加电力控制装置用于当所述第二电力域退出所述节电状态时输出由所述电力控制装置使用的模式状态信号，用于将所述电力控制装置置于依赖于所述第一电力域的所述当前电力状态的初始操作模式。