CN111433709A - 用于低功率和低占空比设备的分层功率管理单元 - Google Patents

Abstract

提供了一种装置，包括：第一功率管理单元(PMU)；第二PMU，其中，第一PMU用于管理装置从低功率状态到第一活动状态的转换，其中，第二PMU用于管理装置从第一活动状态到第二活动状态的转换，并且其中，在装置处于低功率状态时，第二PMU被断电。

Description

用于低功率和低占空比设备的分层功率管理单元

优先权声明

本申请要求于2017年9月28日提交的、序列号为15/719,483、题为“用于低功率和低占空比设备的分层功率管理单元(HIERARCHICAL POWER MANAGEMENT UNIT FOR LOWPOWER AND LOW DUTY CYCLE DEVICES)”的美国专利申请的优先权，该美国专利申请通过引用以其整体合并于此。

背景技术

低功率设备可以具有低占空比，例如，其中设备可以在相对短的时间段内处于活动状态，并且可以在相对较长的时间段内保持在睡眠状态。在设备处于睡眠状态时，设备可能会消耗一些电力。在设备处于睡眠状态的相对较长的时间段内时，减少设备的电力消耗可以很有用。

附图说明

根据以下给出的详细描述以及本公开的各种实施例的附图，将更充分地理解本公开的实施例，然而，这不应当被理解为将本公开限制为特定的实施例，而仅是用于解释和说明的目的。

图1A示出了根据一些实施例的设备，该设备实现分层功率管理，例如，用于在设备的一个或多个睡眠状态期间节省电力。

图1B示出了根据一些实施例的图1A的设备的各种电力轨(power rail)。

图2示出了根据一些实施例的描绘用于操作图1A的设备的分层功率管理单元(PMU)的方法的流程图。

图3示出了根据一些实施例的计算设备、智能设备、计算设备或计算机系统或SoC(片上系统)，其中实现了分层功率管理架构以在睡眠状态下节省电力。

具体实施方式

在具有低操作占空比的低功率设备或零净能耗设备中，设备在大部分时间中可能处于睡眠状态。当处于睡眠状态时，设备可能会消耗少量电力。但是，在长时间的睡眠状态下消耗的少量电力可能总计为不可忽略的电力。在示例中，在睡眠状态期间消耗的电力可能是由于功率管理单元(PMU)的操作。

在一些实施例中，为了在一个或多个睡眠状态下节省电力，设备的PMU可以被划分为多个单元或层级。例如，PMU可以被划分为至少一个主PMU和一个或多个子PMU(例如，子PMU的层级)。例如，主PMU可以是轻量级(lightweight)PMU，例如，消耗较少的电力并且具有有限的操作能力，并且即使在一个或多个睡眠状态期间也可以接通。更复杂的功率管理操作可以由一个或多个子PMU处理，该一个或多个子PMU可以在活动状态期间接通，并且可以在一个或多个睡眠状态期间保持断开(例如，可以在深度睡眠状态以及可能的其他睡眠状态期间被断开)。因为在一个或多个睡眠状态期间现在仅接通轻量级的且电力消耗较少的主PMU，所以可以减少设备在睡眠状态下的电力消耗。从各种实施例和附图，其他技术效果将是显而易见的。

在以下描述中，讨论了许多细节以提供对本公开的实施例的更彻底的解释。然而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施例。在其他实例中，以框图的形式(而不是详细地)示出了公知的结构和设备，以避免模糊本公开的实施例。

注意，在实施例的相应附图中，信号用线表示。一些线可以更粗，以指示更多的组成信号路径，和/或一些线可以在一个或多个末端具有箭头，以指示主要信息流向。这类指示不旨在是限制性的。而是，将这些线与一个或多个示例性实施例结合使用，以便更容易理解电路或逻辑单元。如设计需要或偏好所指示的，任何表示的信号实际上可以包括一个或多个信号，该一个或多个信号可以沿着任一方向传播，并且可以用任意适当类型的信号方案来实现。

在整个说明书和权利要求书中，术语“连接”是指直接连接，例如，被连接的物体之间的电的、机械的或磁性的连接，而没有任何中间装置。术语“耦合”是指直接或间接连接，例如，被连接的物体之间的直接电的、机械的或磁性的连接或通过一个或多个无源或有源中间装置的间接连接。术语“电路”或“模块”可以指被布置为彼此协作以提供期望功能的一个或多个无源和/或有源组件。术语“信号”可以指至少一个电流信号、电压信号、磁信号、或数据/时钟信号。“一”、“一个”和“该”的含义包括复数形式。“在...中”的含义包括“在...中”和“在...上”。术语“基本”、“接近”、“大约”、“附近”和“约”通常是指在目标值的+/-10％以内。

除非另有说明，否则使用序数形容词“第一”、“第二”和“第三”等来描述共同对象，仅表示引用相同对象的不同实例，并且不旨在暗示这样描述的对象必须按照给定顺序(时间上、空间上、等级上或任何其他方式)。

为了本公开的目的，短语“A和/或B”和“A或B”是指(A)、(B)或(A和B)。为了本公开的目的，短语“A、B和/或C”是指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)、或(A、B和C)。说明书和权利要求书中的术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等(如果有的话)仅用于描述目的，而不必用于描述永久相对位置。

图1A示出了根据一些实施例的设备100，该设备100实现分层功率管理，例如，用于在设备100的一个或多个睡眠状态期间节省电力。

在一些实施例中，设备100可以是低功率设备。在一些实施例中，设备100可以是零净能耗(NZE)设备、低功率设备等。NZE设备(也被称为能量中立设备)可以收集或提取能量以恢复其在操作期间(例如，在一个或多个活动状态期间)消耗的电荷。作为示例，在NZE设备中，再充电瞬时速率和放电瞬时速率可以不相等(例如，再充电可以慢于放电)，但是放电和再充电的平均速率可以大约相同。因此，当瞬时速率相差很大时，零净能耗设备可以依赖于占空比来实现放电和再充电的相同平均速率。瞬时充电速率和瞬时放电速率的巨大差异可以是常见的，例如，在预期执行零星计算复杂任务的小型零净能耗设备的情况下。

在示例中，NZE设备在具有旨在实现能源中立的自持式能量收集的传感器丰富的生态系统中迅速流行。NZE设备(例如，设备100)可以包括电池，例如，电池120，其可以由外部电源118经由电力收集组件117进行供电。在示例中，电力收集组件117可以包括电力收集换能器，例如，太阳能电池板、压电换能器、RF换能器、风力发电机等。在一些实施例中，电源118可以不从外部电连接(例如，交流适配器)中汲取电力。取而代之的是，电源118可以是可再生电源或能够收集能量(例如，太阳能、热能、由设备100的振动生成的电力、由热能生成的电力、由压电效应生成的电力、由定向射频能量生成的电力等)的(一个或多个)其他电源。在一些实施例中，除了或代替设备100是NZE设备，设备100可以是低功率设备(例如，消耗相对较少的电力)。

在一些实施例中，由于某些环境原因(例如，在夜间，当收集是基于太阳能时；或在无风期间，当设备从风力发电机收集时)，设备100中的再充电速率(例如，能量收集或提取速率)可能较低。在这种情况下，收集可能很小或为零，并且因此睡眠状态的电力消耗可能会耗尽存储的电荷(例如，来自电池)。当设备100具有受限的电池尺寸时，这类问题可能会更加明显，因为需要维持这种长时间状态的电荷存储容量可能会受到更大的限制。

在一些实施例中，设备100可以用于任何适当的应用，例如，用作可穿戴设备、用作物联网(IoT)设备、用于感测应用、用于语音识别应用、用于图像识别应用、和/或用于任何适当的应用领域。

在一些实施例中，设备100可以具有低操作占空比，其中占空比可以是一个或多个睡眠状态的持续时间与设备100可操作的总持续时间的比率。仅作为示例，设备100的操作占空比可以是1％或更低。例如，如果设备100的操作占空比为1％，则针对约99％的时间，设备100可以处于一个或多个睡眠状态，并且针对约1％的时间，设备100可以处于一个或多个活动状态。例如，为了支持各种应用，设备100通常可以执行低占空比操作。因此，可以在短时间段内执行有意义的计算，之后设备100可以进入睡眠状态，在此期间可以(例如，从电源118)收集能量以补充电池120中消耗的电荷。

在一些实施例中，具有低操作占空比的设备100可以暗示占空比为10％或更少、5％或更少、或1％或更少。

在一些实施例中，为了维持设备100的睡眠状态，设备100的一个或多个组件可以总是保持接通(例如，即使在设备100可能处于睡眠状态时)。在一些实施例中，因为设备100可以在有限量的所收集的能量下操作，所以减少由设备100的(例如，无论是在睡眠状态还是活动状态)一直(或大部分时间)操作的一个或多个组件汲取的甚至少量的恒定电力可能是有用的。例如，将设备100的睡眠状态中消耗的电力减小到最小可能是有用的。因此，由于设备100很可能在约99％的时间(或更短的时间)内保持一个或多个睡眠状态(例如，深度睡眠状态)，所以在睡眠状态期间即使电力消耗稍有降低，也可以对一段时间内的电力消耗产生很大影响。

本公开的各种实施例讨论了例如在设备100处于一个或多个睡眠状态时减少设备100的电力消耗的方法、装置和电路。

再次参考图1A，在一些实施例中，设备100可以包括子系统102、140a和140b。在一些实施例中，子系统102可以在第一管芯中，子系统140a可以在第二管芯中，和/或子系统140b可以在第三管芯中。在一些其他实施例中，子系统140a或140b中的一个或两个以及子系统102可以在同一管芯中。

在一些实施例中，子系统102可以包括一个或多个组件，该一个或多个组件例如即使在设备100处于睡眠状态时也可以被接通或处于活动状态。相反，在设备100处于睡眠状态(例如，处于深度睡眠状态时)，子系统140a和/或140b的一个或多个组件(例如，所有组件)可以被断电(例如，处于非活动状态)。同样，在一些实施例中，并且如将在下文中更详细地讨论的，子系统140a和/或140b可以执行设备100的全部或大部分计算任务。

为了本公开的目的，子系统102也可以被称为主子系统，永远接通子系统(AON子系统)、父子系统、根子系统等。另一方面，子系统140a和/或140b也可以被称为子子系统(child subsystem)、计算子系统等。

虽然图1A示出了一个AON子系统102和两个子子系统140a、140b，但是在一些实施例中，设备100可以具有一个、三个或更多数量的子子系统。在一些实施例中，设备100可以具有一个(例如，仅一个)AON子系统，例如，子系统102。

子子系统140a、140b通常可以被称为单个子系统140和多个子系统140。

在一些实施例中，设备100可以具有包括在AON子系统102中的一个主功率管理单元(PMU)106。在一些实施例中，设备100可以具有包括在相应一个或多个子子系统140中的一个或多个子PMU。例如，在图1A所示的示例中，设备100具有分别包括子PMU 142a和142b的子子系统140a和140b。

子PMU 142a、142b(以及图1A中未示出的任何其他子PMU)通常可以被称为单个子PMU 142和多个子PMU 142。

在一些实施例中，AON子系统102可以包括功率管理(PM)电路108。在一些实施例中，PM电路108可以包括功率管理集成电路(PMIC)模拟电路。在一些实施例中，除其他功能外，PM电路108可以从电源118收集能量，例如，用于对电池120进行充电。在一些实施例中，PM电路108还可以将电力从电池120传递到设备100的主电力轨(图1A中未示出)。因此，例如，PM电路108可以包括用于从能量源118中收集能量并且对电池进行再充电的收集电路，以及用于将电力从电池120传递到设备100的电力轨等的电力传送电路。在一些实施例中，PM电路108可以由主PMU 106控制。

图1B示出了根据一些实施例的图1A的设备100的各种电力轨。为了说明清楚，在图1B中仅示出了设备100的一些组件。图1B还示出了分别向子系统140a和140b供电的电力轨192a和192b。同样，图1B(例如，在子系统102内使用虚线椭圆形)象征性地示出了主PMU 106可以向电力轨192a、192b供电和/或控制电力轨192a、192b，电力轨192a、192b从(例如，由主PMU 106供电的)子系统102向所有其他子系统140供电。子PMU 142可以接收和/或控制相应电力轨。在示例中，子系统140a内的电力轨192a可以向多个电力岛或电力域供电，并且相应子PMU 142a可以控制去往这些域的电力(例如，使用子系统140a内的虚线椭圆形象征性地示出)。在一些实施例中，子PMU 142可以不直接接入电池或主电源，并且主PMU 106能够启动子PMU，而子PMU又可以启动其各自的子系统。

再次参考图1A，在一些实施例中，子系统102可以包括互连结构110，该互连结构110可以通信地耦合主PMU 106、一个或多个寄存器112、实时时钟(RTC)/定时器114、和/或输入/输出(I/O)外围设备118。在一些实施例中，RTC/定时器114可以跟踪设备110的实时时钟，生成信号和/或定时器以用于周期性地或不定期地将设备100从睡眠状态唤醒，保持跟踪设备100的一个或多个定时器等。在一些实施例中，I/O 118可以包括I/O外围设备，例如，设备100可以经由该I/O外围设备接收用于从睡眠状态唤醒到活动状态的信号。如本文以上所讨论的，即使当设备100可能处于睡眠状态时，子系统102的各种组件也可以处于活动或接通状态。

在图1A中，仅示出了子子系统140a的细节，并且出于说明清楚的目的，未示出子系统140b的细节。在一些实施例中，子系统140b可以具有至少部分地类似于子系统140a的结构。

在一些实施例中，子系统140a可以包括子PMU 142、RTC/定时器146、和I/O外围设备148。在一些实施例中，RTC/定时器146和/或I/O外围设备148可以被包括在子AON域中，例如，在设备100处于活动状态时，这些组件可以一直接通或活动(尽管在设备100处于睡眠状态时，这些组件可以被断开)。

在一些实施例中，子系统140a还可以包括一个或多个处理器150、存储器152和/或各种其他组件154，例如，各种IP块(例如，逻辑、单元格或集成电路布局设计的可重用单元，其可以是另一方的知识产权)、外围设备、通信接口、传感器等。在一些实施例中，子系统140a可以包括互连结构141，该互连结构141连接子系统140a的各个组件，并且连接到子系统102的结构110。

在示例中，在能量中性系统或低功率系统(例如，设备100)中，可以预期活动占空比非常低(例如，如本文前面所讨论的，针对约99％或更高的时间，设备100可以处于睡眠状态(例如，深度睡眠状态))。在一些实施例中，设备100可以实现分层PMU架构，例如，其中完整的PMU功能可以被划分为主PMU或根PMU(例如，PMU 106)以及一层或多层子PMU，例如，子PMU 142a、142b(例如，子PMU的数量可以取决于功能)。在示例中，主PMU 106(也被称为根PMU)可以是相对轻量级的硬件PMU(例如，消耗相对较少的功率)，并且可以一直接通(例如，即使在设备100的深度睡眠状态期间也接通)。例如，在设备100可能在大部分时间中驻留的最深睡眠状态期间，一个或多个PMU可以被断电以节省能量，但是主PMU 106可以保持接通(例如，假设电池120的电荷和/或电源118的当前收集速率可以允许主PMU 106保持接通)。主PMU 106可以与子PMU 142一起工作以管理设备100的功率状态。

在一些实施例中并且如本文中所讨论的，主PMU 106可以一直接通(例如，只要电池120和/或电源118的当前收集速率具有足够的电力来维持主PMU 106的接通状态)，无论设备100是处于活动状态还是处于一个或多个睡眠状态之一。在一些实施例中，主PMU 106可以消耗相对较少的电力。在一些实施例中，主PMU 106可以包括可重新配置的有限状态机(FSM)，用于管理设备100的基本功率管理功能。

例如，主PMU 106可以促进设备100进入睡眠状态和/或离开睡眠状态的功率状态转换。例如，当设备100处于睡眠状态时，主PMU 106可以接收一个或多个唤醒事件170。唤醒事件170可以是由RTC/定时器114等等生成的外部异步唤醒事件(例如，基于经由I/O 118的外部输入而生成)。基于唤醒事件170，主PMU 106可以将设备100从睡眠状态转换为活动状态(例如，可以接通一个或多个子PMU 142，这取决于其配置，例如，上文讨论的可重配置FSM的配置)。

在一些实施例中，例如，当电池120的电力水平低于阈值水平时(例如，其中阈值水平可以对应于电池120的临界电力水平)，主PMU 106可以促进从活动功率状态到睡眠状态的强制功率状态转换。例如，即使当计算任务可能待处理时，主PMU 106也可以使得强制从活动功率状态转换到睡眠状态。

在一些实施例中，当电池水平达到预配置的阈值时，主PMU 106可以通知不同的子PMU 142。例如，当电池水平在活动功率状态期间(其中由子PMU 142管理的子系统140是操作的)下降到阈值时(但尚未严重不足)，主PMU 106可以向子PMU 142通知警告消息。

在另一示例中，当电池水平增加到阈值时，主PMU 106可以通知子PMU 142(例如，子PMU 142a)，例如，在子PMU 142a接通时，同时相应子系统140a的大多数组件(例如，处理器150、存储器1152等)在睡眠功率状态(而不是深度功率状态)期间被断开(例如，等待)。例如，在接收到这样的通知时，子PMU 140a可以知道有足够的电力可用，并且可以唤醒这些组件中的一个或多个。

在一些实施例中，主PMU 106可以控制设备100的一个或多个电力轨(在图1B中示出)。例如，设备100可以具有向相应一个或多个子系统供电的一个或多个电力轨(例如，电力轨192a、192b)，并且主PMU 106可以控制电力轨。在一些实施例中，主PMU可以通过上述一个或多个电力轨(例如，电力轨192a、192b)以预定电压水平向一个或多个子系统供电(例如，子系统140a、140b)，同时与一个或多个子系统相对应的子PMU(例如，子PMU 142a、142b)可以控制从相应电力轨向子系统内的一个或多个电压域(例如，使用子系统140a、140b内的虚线椭圆示意性地示出)供应的电压水平或电压状态。例如，主PMU 106可以控制向子系统140a供电的电力轨192a(例如，主PMU 106可以控制电力轨192a的接通和/或断开)。继而，由电力轨192a供电的子PMU 142a可以(除了控制子系统140a内部的每个域的电力接通和/或断开之外)控制不同电力轨向子系统140a内部的每个电压域(例如，在子系统140a内使用虚线椭圆象征性地示出)馈电的电压水平，因此控制子系统140a的各个组件的电压水平。因此，换句话说，主PMU 106可以粗略控制向子子系统140a供电的电力轨192a，并且相应子PMU142a可以精细控制从电力轨192a供应到子子系统140a的各个组件的电压。因此，取决于设备100的状态，子PMU 142a可以选择性地增加或减少子系统140a的各个组件的电压水平。仅作为示例，当设备处于用于高计算活动的活动功率状态时，主PMU 106可以接通向子子系统140a供电的电力轨192a，并且进而子PMU可以增加供应到计算组件的电压水平；并且一旦高计算活动结束并且功率状态改变为用于低计算活动的活动功率状态，则子PMU可以减小供应到上述计算组件的电压水平。

在一些实施例中，主PMU 106可以控制所有(或至少一些)电力轨192的电压水平。例如，主PMU 106可以从一个或多个子PMU接收关于修改相应电力轨的电压水平的请求。主PMU 106可以在潜在冲突的请求之间进行仲裁，并且向正在进行请求的子PMU确认它们的请求是否得到服务。在一些实施例中，主PMU 106可以例如基于对来自一个或多个子PMU的请求的解析，来修改一个或多个电力轨的电压水平。例如，主PMU 106可以控制电力轨192a的接通或断开，和/或还可以控制由电力轨192供应到子系统140a内的各个电力域的电压(例如，在这种示例中，子系统140a内的虚线椭圆形可以由主PMU 142a(而不是子PMU 106)控制，尽管主PMU 106的这种控制可以基于来自子PMU 142a的请求)。

在示例中，假设第一电力轨192a向子系统140a供电，并且第二电力轨192b向子系统140b供电(例如，参见图1B)。在活动状态下并且为了完成设备100的一个或多个计算任务，假定子系统140a必须接通，并且子系统140b可以保持断开或不活动。在这样的示例中，主PMU 106可以向第一电力轨192a供电并且唤醒子PMU 142a，例如，同时不向第二电力轨192b供电并且不唤醒子PMU 142a。子PMU 142a可以根据本文讨论的各种实施例进行唤醒和操作。

在一些实施例中，主PMU 106可以与PM电路108进行交互，例如，收集电池120中的电力，管理电池电力，接通或断开向不同子PMU供电的不同电力轨等。

因此，在一些实施例中，主PMU 106可以处理相对较少计算密集的功率管理任务(例如，执行这些任务可以消耗相对较少的功率)。另一方面，在一些实施例中，子PMU 142a、142b可以处理相对计算密集的功率管理任务。例如，子PMU 142a可以包括FSM，用于管理不同活动状态之间的功率状态转换、或在设备100的活动任务完成时从活动状态到睡眠状态的功率状态转换。

在一些实施例中，子PMU 142a(例如，子PMU 142a的FSM，和/或子PMU 142a内的另一组件)还可以处理其相应子系统的动态频率和电压缩放，以便根据设备功率状态来跟踪子系统操作的最佳性能点。在一些实施例中，子PMU 142a(例如，子PMU 142a的FSM，和/或子PMU 142a内的另一组件)还可以在一个或多个睡眠状态期间处理相应子系统中的所需存储器和寄存器的保留(retention)状态。在一些实施例中，子PMU 142a(例如，子PMU 142a的FSM，和/或子PMU 142a内的另一组件)还可以服务来自相应子系统的组件的一个或多个功率相关请求(例如，处理来自CPU或MCU的请求)。

例如，在一些实施例中，子系统140a中的电压缩放可以由子PMU 142a处理。例如，子PMU 142a可以具有其自己的功率管理电路，DC-DC转换组件等。在一些实施例中，子PMU142a可以使用这类组件来加速由子PMU 142a处理的自动DFVS，例如，而无需来自主PMU 106的干预(例如，只要遵守主PMU电力轨192a的功率规范)。在一些实施例中，子PMU 142a可以使用这类组件来使得子系统140能够保持不同的电压，而无需来自主PMU 106的干预(例如，用于存储器152的电压轨可以不同于用于处理器152的电压轨，如图1B所示)，所有都从由主PMU 106供电的同一电力轨192a汲取电力。在一些实施例中，这样的布置可以减小主PMU106的面积和/或复杂度，例如，子PMU中的DC-DC转换器可以在单独分区中。在一些实施例中，这样的布置可以使得数字逻辑能够自动进行电压缩放，例如，可以将电力轨与子系统一起进行电力门控。

在一些实施例中，子PMU 142可以被实现为硬件(HW)FSM。在一些实施例中，如果由子PMU(例如，子PMU 142a)管理的子系统(例如，子系统140a)包括可编程处理器(例如，处理器150)，则子PMU 142a的至少一部分可以被实现为软件(SW)。

在一些实施例中并且如本文先前所讨论的，子PMU 142可以管理电力轨排序、供应给相应子系统140的各个组件的电力的动态电压和频率缩放(DVFS)等。

在一些实施例中，设备100可以在一种以上的活动状态下操作。例如，在设备100进入第一活动状态(例如，图2中讨论的常规活动状态)时，子PMU 142可以负责转换到专门的第二活动功率状态(例如，图2中讨论的高活动状态)，(例如，向主PMU 106)请求电力轨192被选择性地通电或断电，根据应用的要求来优化操作条件(例如，通过DVFS)等。一旦活动任务由子子系统完成，则子PMU 142可以请求主PMU 106转换到一个或多个睡眠状态之一(例如，转换为低功率状态、深度睡眠状态等等，例如，取决于实现方式)。例如，如果所有子PMU140a、140b等的任务均已完成，则主PMU 106可以使得设备100转换为睡眠状态。

在一些实施例中，电力轨(例如，电力轨192a)可能已经通电，但是具有有限的供电能力，并且子PMU 142a可以例如在进入上面讨论的高活动状态之前请求主PMU 106增加这种供电能力。主PMU 106进而可以激活额外的电路(例如，先前被去激活以减少电力消耗的电路)以增加电力轨192a中的供电能力。

如前所述，一旦子子系统完成活动任务，子PMU 142就可以请求主PMU 106转换到一个或多个睡眠状态之一(例如，转换为低功率状态、深度睡眠状态或等等，例如，取决于实现方式)。例如，如果所有子PMU 140a、140b等的任务均已完成，则主PMU 106可以使得设备100转换为睡眠状态。例如，如果某些存储器要保持在保留模式下并且不能被断电(但电压可以按比例缩小)，则子PMU 142a可以对子系统中所有其他组件(包括不需要保留的存储体)进行断电，子PMU 142a可以请求主PMU 106减少该子系统的电力轨192a的容量，并且然后可以将特定于存储器的电力子轨的电压缩放到保留模式中允许的最小电压。在这种场景下，子PMU 142a可以仍然接通。因此，在这种情况下，主PMU 106不能完全对去往该子系统140a的电力轨192a进行断电，因为这会使存储器断电并且失去保留。该限制进而可以限制主PMU能够转换进入的睡眠功率状态(例如，设备100不可以进入深度睡眠状态)。一旦完成了存储器保留的要求，则子PMU 142a可以被断开，并且主PMU 106可以使得设备100转换为睡眠状态(例如，深度睡眠状态)。

在一些实施例中，子PMU 142可以从主PMU 106接收电荷状态信息(例如，关于电池120的电荷的信息)。例如，如果电池120非临界低地运行(例如，当电池电力低于非临界阈值时)，则主PMU 106可以向子PMU 142发出中断警告，并且子PMU 142可以决定完成、暂停或中止待处理的任务。例如，子PMU 142可以决定暂停待处理的任务，并且将控制权返回给主PMU106，主PMU 106可以基于该控制使得设备100进入睡眠状态(例如，使得可以收集能量以在适当的时候对电池进行再充电)。

因此，在一些实施例中，在非临界低能量场景下，主PMU 106可以生成电池警告中断。在接收到这样的中断时，每个子PMU 142可以基于待处理的任务与可用能量，来决定完成剩余任务，或将其当前状态存储在保留存储器中并转换为睡眠状态。一旦电池120已经(例如，从电源118)收集到足够的能量，则主PMU 106然后可以将设备100从睡眠状态唤醒到活动状态，并且待处理的任务可以由相应子子系统140来完成。

在临界电荷状态条件下(例如，当电池电力低于临界阈值时)，主PMU 106可以超控(override)子PMU 142，并且可以强制转换到预定义睡眠状态。

在一些实施例中，子PMU 142可以例如仅在由该子PMU 142处理的相应子子系统140需要被接通时才通电。这样，对于零净能耗设备，子PMU 142可以在非常短的时间段内通电，例如，因为这些设备在大多数时间中都处于睡眠状态。

在一些实施例中，在多管芯场景下，主PMU 106和子PMU 140可以驻留在单独的管芯上。主PMU 106可以与供电子系统(例如，其可以从电池120接收电力)一起驻留在管芯上。子PMU 142可以驻留在其他管芯中，其中子PMU 142处理子PMU 142所驻留的相应管芯的完整功率管理。以此方式，在低功率或睡眠状态期间，子管芯可以完全断开，从而产生显著的能量节省。

在示例中，在多管芯场景中，可以使用不同的技术来制造管芯，并且可以用对于向电源和采集系统(例如，可以包括一个或多个模拟电路)供电的有效实现方式而言可以是最优的或接近最优的技术，来制造用于主PMU 106的管芯。在这样的示例中，主PMU 106可以处理电压轨的全部或至少一些DC到DC转换，并且可以在接收子系统的子PMU 142的请求下处理电压水平的改变。

在另一示例中，在单管芯场景的情况下，主PMU 106和一个或多个子PMU 140可以驻留在单个管芯上。在低功率或睡眠状态期间，子子系统140可以被完全断开(例如，通过控制向这些子系统供电的电力轨)，从而产生显著的能量节省。

分离的PMU架构可以例如在不损害由主PMU 106和子PMU 142提供的灵活性的情况下，大大降低系统睡眠状态下的电力消耗。

虽然图1A和本公开的章节将组件106和142分别称为主PMU和子PMU，但是可以使用任何其他适当的术语来指代这些组件。例如，PMU可以称为功率管理控制器(PMC)、功率管理器(PM)、功率管理架构(PMA)、功率控制器、功率管理电路、和/或使用本领域技术人员将理解的任何其他适当的术语。

在一些实施例中，虽然在图1A中没有特别标记，但是子系统102可以在第一管芯中，并且子系统140a可以在第二管芯中。第一管芯可以是能量管芯(例如，可以从电池120接收电力，并且可以控制分配给其他管芯的电力)。在一些实施例中，第一管芯可以在低功率处理节点中，例如，消耗相对低的电力以保持活动。在一些实施例中，包括子系统140a(或子系统140b)的第二管芯可以是计算管芯(例如，可以执行主要计算以实现设备100的功能)。在一些实施例中，第二管芯可以在高集成处理节点上，并且可以包括系统的加速IP、主存储器152、处理器150和相应子PMU 142a。在一些实施例中，第二管芯可以例如基于应用而包括多个电力域，其中子PMU 142可以控制去往多个电力域的电力。如本文中所讨论的，子PMU142可以仅在活动功率状态期间操作，因此，在示例中，子PMU 142的操作的一部分可以是软件驱动的(例如，通过相应子系统140的处理器)。

在一些实施例中，主PMU 106的逻辑可以基于耐泄漏设计技术，例如，从而节省电力。在一些实施例中，AON主子系统102可以具有低操作电压(例如，与子子系统140的操作电压相比)，例如，从而节省电力。在一些实施例中，例如当设备100在睡眠状态下操作时，设备100和/或子系统102可以转换到低频模式，例如，从而节省电力。

在一些实施例中，设备100中的PMU的分层结构可以实现一个或多个活动功率状态、一个或多个睡眠功率状态、恢复功率状态等。

例如，如果在功率状态下设备100的任何计算元件(例如，处理器、加速器、子PMU等)被接通，则该功率状态可以被分类为活动功率状态。例如，设备100的计算元件可以在一个或多个子子系统140中，并且因此，在活动功率状态下，至少一个子子系统140可以被接通。可以存在多个活动功率状态，例如，基于被接通的子子系统140的数量(例如，子系统140a或140b中的一个还是两个被接通)，基于被接通的各种子子系统140中的各个组件，基于设备100执行的应用等等。在一些实施例中，可以由子PMU 140控制从一个活动状态到另一活动状态(或从活动状态到睡眠状态)的转换。在一些实施例中，在临界低能量状况的情况下，主PMU 106可以超控子PMU 140，并且强制设备100转换到睡眠状态。在非临界低能量状况期间，主PMU 106可以向子PMU 140发出中断警告，如本文前面更详细讨论的。

在示例中，其中一个或多个计算元件、子子系统中的结构、非保留存储器等被断开的功率状态可以被称为睡眠功率状态。在睡眠状态下，必需的组件(例如，为系统操作、警报、定时器、环境感测事件、主PMU 106、PM电路108等生成异步事件的组件)可以被通电。在一些实施例中，例如基于应用，设备100中可以存在多个睡眠状态。仅作为示例，在深度睡眠状态下，RTC/定时器114、I/O 118等可以被断开(例如，尽管主PMU 106可以被接通)；在常规睡眠状态下，RTC/定时器114、I/O 118和主PMU 106可以被接通。在一些实施例中，主PMU106可以例如基于电荷状态(例如，电池120的电荷水平)和/或异步事件，来管理各种睡眠状态内的转换。在一些实施例中，主PMU 106还可以管理从睡眠状态到活动状态的转换。例如，主PMU 106可以基于唤醒事件170来管理从睡眠状态到活动状态的转换，只要电池120具有足够的电力来维持活动状态。

在整个本公开中，已经讨论了一个或多个睡眠状态。睡眠状态可以例如具有不同的级别(深度睡眠状态、休眠状态、常规睡眠状态、轻度睡眠状态、一个或多个低功率状态等)。在一些实施例中，睡眠状态可以对应于在高级配置和电源接口(ACPI)标准中定义的低功率或睡眠状态。在一些示例中，睡眠状态和低功率状态可以互换使用。

在一些睡眠状态(例如，轻度睡眠状态、低功率状态等)中，子PMU(例如，子PMU140a)可以仍然被接通，而另一子PMU(例如，子PMU 140b)可以被断开。在一些睡眠状态(例如，深度睡眠状态、最深睡眠状态等)中，所有子PMU 142以及所有子系统140都可以被断开。在一些实施例中，设备100可以在大部分时间(例如，超过95％的时间，约99％的时间等等)处于这种睡眠状态，在此期间所有子PMU 142和所有子系统140都被断开。

在一些实施例中，恢复功率状态可以是例如在断电期间使用的最小电力消耗状态。例如，如果电池120没有足够的电力来维持主子系统102的一个或多个组件，则设备100可以进入恢复功率状态。在一些实施例中，在恢复功率状态下，例如，基于电池120的电力水平，主PMU 106可以被断开。设备100可以经由电源118收集电力，例如以退出恢复功率状态。在一些实施例中，在恢复功率状态期间，设备100可能丢失(例如，完全丢失)其内部状态，例如，未存储在非易失性介质中的任何信息都可能丢失。

虽然本文使用诸如活动状态、睡眠状态之类的术语，但是可以使用任何其他适当的术语来引用这些状态。仅作为示例，睡眠状态可以被称为低功率状态，活动状态可以被称为高功率状态等等。

在一些实施例中，PMU的层次结构之间的最小抽象接口可以如下。从主PMU 106到子PMU 142，可以允许子PMU活动状态(例如，基于主PMU 106的当前状态)。在一些实施例中，例如当设备100处于活动状态时，主PMU 106可以周期性地或不定期地将当前电荷状态(例如，关于电池120的电荷的信息)通知给子PMU 142。例如，当电池电荷水平低于阈值(例如，非临界地低)时，主PMU 106可以向子PMU 142发出中断警告。在一些实施例中，主PMU 106可以响应来自子PMU 142的请求。在一些实施例中，子PMU 142可以向主PMU 106请求主功率状态改变、相应电力轨状态的改变等。

图2示出了根据一些实施例的描绘用于操作图1A的设备100的分层PMU的方法200的流程图。虽然参考图2的流程图中的框以特定顺序示出，但是动作的顺序可以被修改。因此，可以用不同的顺序执行所示出的实施例，并且可以并行地执行一些动作/框。根据某些实施例，图2中列出的一些框和/或操作可以是可选的。给出的框的编号是为了清楚起见，而不是旨在规定各种框必须出现的操作顺序。

在图2中，阴影框(例如，框206、224、232、242等)可以表示设备100的各种操作状态。具有虚线轮廓的框(例如，框236、238、240、242、244、246等)可以表示由子PMU 142管理的操作。具有实线轮廓的框可以表示由主PMU 106管理的操作。点划线矩形260内的框可以表示与特定子子系统140(例如，子子系统140a)的高活动状态的任务相关联的操作。点划线矩形264内的框可以表示与在常规睡眠状态中进行操作相关联的操作。

方法200在202处开始。在204处，主PMU 106可以唤醒并且启用基本电力轨。随后，设备100可以进入(或保持在)深度睡眠状态，例如，如框206所示。

在208处，设备100可以确定设备100的启动是否是冷启动。如果在208处为“是”，则在210处，主PMU 106可以确定电池120是否具有足够的电荷用于冷启动过程(例如，电池120是否具有足够的电荷用于至少基本的系统唤醒过程)。如果在210处为“否”，则设备100可以继续保持在206的深度睡眠状态(例如，可以稍后退出深度睡眠状态，在电池120已经收集到足够的能量以离开深度睡眠之后)。

同样，如果在208处为“否”，则在212处，主PMU 106可以确定是否接收到能量合格的唤醒中断。能量合格的唤醒中断可以是图1A的唤醒事件170。如果在212处为“否”，则设备100保持在206的深度睡眠状态(例如，由于不存在唤醒事件，因此不需要转换到活动状态，设备100保持在206的深度睡眠状态。)。

如果在210或212处为“是”，则在主PMU 106可以开始将设备100转换到活动状态(例如，常规活动状态)时，方法200移动至框214。例如，为了将设备转换到常规活动状态，主PMU 106可以在214处唤醒一个或多个子PMU 142a、142b等，执行电力轨排序，执行隔离移除(例如，电隔离的子系统可以被再次通电)，可以启用平台电力轨，和/或执行用于将设备100转换为常规活动状态的其他操作。随后，在232处，设备100可以转换到常规活动状态。

因此，例如，如果设备100正在执行冷启动过程(例如，在208处确定的)，和/或如果存在合格的唤醒事件(例如，在212处确定的)，则设备100可以从206处的深度睡眠状态转换为232处的常规活动状态。。

在一些实施例中并且如本文之前所讨论的，设备100可以具有多个活动状态，例如至少232的常规活动状态和242的高活动状态。例如，在子系统140(例如，子系统140a)的常规活动状态期间，子PMU 142a可以接通并且操作。处理器150可以(或者可以不)操作，并且处理器150可以不执行与设备的功能相关联的耗电任务。相反，在高活动状态下，处理器150可以正在执行与设备100的功能相关联的耗电任务。在一些实施例中，处理器150在高活动状态中的电压和/或频率可以高于处理器150在常规活动状态中的电压和/或频率。

260的虚线矩形内的框可以表示与特定子子系统140(例如，子子系统140a)的高活动状态的任务相关联的操作。如果子子系统140执行多个高活动状态的任务，和/或如果存在多个子子系统140执行与高活动状态相关联的操作，则可以重复260的虚线矩形内的框。

再次参考框232，一旦设备100处于常规活动状态，则设备100(例如，主PMU 106)可以在234处确定电池能量水平是否是临界的(例如，低于阈值)。如果在234处为“是”(例如，如果电池能量水平是临界的)，则PMU 106可以执行216处的与深度睡眠状态相关的操作，并且设备100可以返回至206处的深度睡眠状态。

如果在234处为“否”，则设备100可以具有足够的电力以可能进入高活动状态。因此，如果在234处为“否”，则子系统140a(例如，子PMU 142a)可以在236处确定一个或多个应用请求是否是待处理的(例如，其中应用请求可以是请求处理器150执行与高活动状态相关联的高能量任务)。

如果没有待处理的应用请求(例如，如果在236处为“否”)，则在238处，子PMU 142a可以确定子系统140a是否将保持在当前的常规活动状态(例如，基于预期很快会有应用请求，和/或基于其他合适的标准)。如果在238处为“是”，则子系统140a可以保持在232的常规活动状态。如果在238处为“否”，则流程可以进行到框230，例如以使设备100准备转换到睡眠状态(例如，进入深度睡眠状态或常规睡眠状态)。框230和相关联的操作在下文中讨论。

如果在236处为“是”(例如，如果存在至少一个应用请求待处理)，则在240处，子PMU 142a可以执行DVFS、轨排序、隔离去除、针对框的重置断言等。随后，子系统140a可以进入242处的高活动状态。在一些实施例中，240处的操作可以是使子系统140a准备好转换到高活动状态。例如，DVFS(例如，其可以由固件控制)可以用于增加处理器150、存储器152等的频率和/或电压，使得这些组件可以更高效地执行高活动状态中的高能耗任务。电力轨排序可以是向子系统140a的各个组件提供适当的电压。隔离去除可以是去除子系统140a中不接收电力的岛(例如，以确保要用于高活动状态的组件都被通电并且接通)。

在一些实施例中，在高活动状态242处，子系统140a(例如，处理器150)可以执行与236的应用请求相关联的任务。在244处，子PMU 142a可以检查高活动状态任务是否完成，如果没有完成，则子系统140a可以保持在242处的高活动状态。

一旦完成高活动状态的任务(例如，如果在244处为“是”)，则在246处，子PMU 142a可以执行操作以消除240处的操作的影响。例如，子PMU 142a可以执行DVFS(例如，固件控制的DVFS以降低处理器150的电压和/或频率)，执行轨排序，实现子系统140a的一个或多个组件的隔离，重置断言框等。在246之后，设备100可以从高活动状态转换为232的常规活动状态。

再次参考框238，在一些实施例中，如果在238处为“否”，则方法300可以进行到框230，例如以准备使设备100转换到深度睡眠状态或常规睡眠状态。在框230处，主PMU 106可以执行电力轨排序，例如，排除在睡眠状态期间不使用的不需要的电力轨；可以实现一个或多个组件、子PMU 142和/或子子系统140的电隔离；和/或可以配置唤醒源(例如，可以生成唤醒事件170的源)。

在230之后，设备100(例如，主PMU 106)可以在228处确定设备100是否要进入深度睡眠状态。例如，如本文前面所讨论的，设备100可以进入多个睡眠状态之一，例如深度睡眠状态、常规睡眠状态等。仅作为示例，在深度睡眠状态下，RTC/定时器114、I/O 118等可以被断开(例如，尽管主PMU 106可以被接通)；在常规睡眠状态下，RTC/定时器114、I/O 118和主PMU 106可以保持接通。

如果在228处为“否”(例如，如果设备100要进入常规睡眠状态)，则在226处，主PMU106可以执行与进入常规睡眠状态相关联的操作。在224处，设备100可以进入常规睡眠状态。

另外，如果在228处为“是”(例如，如果设备100要进入深度睡眠状态)，则在216处，主PMU 106可以执行与进入深度睡眠状态相关联的操作，并且在206处，设备100可以进入深度睡眠状态。

如果设备100想要退出常规睡眠状态，则在218处，PMU 106可以确定电池电力水平是否是临界的。如果在218处为“是”(例如，设备100没有足够的电力来维持常规睡眠状态)，则在216处，主PMU 106可以执行与进入深度睡眠状态相关联的操作，并且在206处，设备100可以进入深度睡眠状态。

如果在218处为“否”(例如，设备100具有足够的电力)，则PMU 106可以在220处确定是否存在能量合格的外部事件状态改变(例如，其可以对应于唤醒事件170)。如果在220处为“否”，则设备100然后可以重新进入常规睡眠状态。如果在220处为“是”(例如，如果存在唤醒事件)，则在222处，PMU 106可以发起进入活动状态的转换并且唤醒子PMU(例如，类似于框214)。

264的点划线矩形内的框可以表示与在常规睡眠状态中进行操作相关联的操作。常规睡眠状态可以仅是睡眠状态的示例。在一些实施例中，可以设想其他类型的睡眠状态(例如，基于要在睡眠状态期间断开的组件)。对于这类不同的睡眠状态，可以重复264内的块。

图3示出了根据一些实施例的计算设备2100、智能设备、计算设备或计算机系统或SoC(片上系统)2100，其中实现了分层功率管理架构以在睡眠状态下节省电力。要指出的是，图3中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的方式类似的任何方式来操作或起作用，但不限于此。

在一些实施例中，计算设备2100代表适当的计算设备，例如，计算平板、移动电话或智能电话、膝上型计算机、台式计算机、IOT设备、服务器、机顶盒、启用无线功能的电子阅读器等。将理解，总体上示出了某些组件，并且在计算设备2100中未示出这种设备的所有组件。

在一些实施例中，计算设备2100包括第一处理器2110。本公开的各种实施例还可以包括位于2170内的网络接口(例如，无线接口)，使得系统实施例可以被并入无线设备(例如，蜂窝电话或个人数字助理)中。

在一个实施例中，处理器2110可以包括一个或多个物理设备，例如微处理器、应用处理器、微控制器、可编程逻辑设备、或其他处理装置。处理器2110执行的处理操作包括执行操作平台或操作系统(应用和/或设备功能在该操作平台或操作系统上执行)。处理操作包括与人类用户或其他设备的I/O(输入/输出)有关的操作、与功率管理有关的操作、和/或与将计算设备2100连接到另一设备有关的操作。处理操作还可以包括与音频I/O和/或显示I/O有关的操作。

在一个实施例中，计算设备2100包括音频子系统2120，其表示与向计算设备提供音频功能相关联的硬件(例如，音频硬件和音频电路)和软件(例如，驱动器、编解码器)组件。音频功能可以包括扬声器和/或耳机输出，以及麦克风输入。可以将用于此类功能的设备集成到计算设备2100中，或连接到计算设备2100。在一个实施例中，用户通过提供由处理器2110接收和处理的音频命令来与计算设备2100进行交互。

显示子系统2130表示硬件(例如，显示设备)和软件(例如，驱动器)组件，它们提供视觉和/或触觉显示以供用户与计算设备2100进行交互。显示子系统2130包括显示界面2132，其包括用于向用户提供显示的特定屏幕或硬件设备。在一个实施例中，显示界面2132包括与处理器2110分离的逻辑，用于执行与显示有关的至少一些处理。在一个实施例中，显示子系统2130包括向用户提供输出和输入的触摸屏(或触摸板)设备。

I/O控制器2140表示与用户交互有关的硬件设备和软件组件。I/O控制器2140可用于管理作为音频子系统2120和/或显示子系统2130的一部分的硬件。另外，I/O控制器2140示出了针对连接到计算设备2100的其他设备的连接点，用户可以通过该连接点与系统进行交互。例如，能够连接到计算设备2100的设备可以包括麦克风设备、扬声器或立体声系统、视频系统或其他显示设备、键盘或小键盘设备、或用于与特定应用(例如，读卡器或其他设备)一起使用的其他I/O设备。

如上所述，I/O控制器2140可以与音频子系统2120和/或显示子系统2130进行交互。例如，经由麦克风或其他音频设备的输入可以向计算设备2100的一个或多个应用或功能提供输入或命令。另外，替代显示输出或除了显示输出之外，可以提供音频输出。在另一示例中，如果显示子系统2130包括触摸屏，则显示设备还充当输入设备，其可以至少部分地由I/O控制器2140管理。在计算设备2100上还可以存在其他按钮或开关，以提供由I/O控制器2140管理的I/O功能。

在一个实施例中，I/O控制器2140管理以下设备，例如，加速度计、照相机、光传感器或其他环境传感器、或能够被包含在计算设备2100中的其他硬件。输入可以是直接用户交互的一部分，也可以向系统提供环境输入以影响其操作(例如，过滤噪声、调整显示以进行亮度检测、为相机应用闪光灯、或其他功能)。

在一个实施例中，计算设备2100包括功率管理2150，其管理电池电力使用、电池的充电、以及与电力节省操作有关的特征。存储器子系统2160包括用于在计算设备2100中存储信息的存储器设备。存储器可以包括非易失性(如果中断存储器设备的电源，状态不会更改)和/或易失性(如果中断存储器设备的电源，状态不确定)存储器设备。存储器子系统2160可以存储应用数据、用户数据、音乐、照片、文档或其他数据，以及与计算设备2100的应用和功能的执行有关的系统数据(无论是长期的还是临时的)。在一个实施例中，计算设备2100包括时钟生成子系统2152以生成时钟信号。

还提供了实施例的元件作为用于存储计算机可执行指令(例如，用于实现本文讨论的任何其他过程的指令)的机器可读介质(例如，存储器2160)。机器可读介质(例如，存储器2160)可以包括但不限于闪存，光盘、CD-ROM、DVD ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、相变存储器(PCM)、或适合于存储电子或计算机可执行指令的其他类型的机器可读介质。例如，本公开的实施例可以作为计算机程序(例如，BIOS)被下载，该计算机程序可以经由通信链接(例如，调制解调器或网络连接)通过数据信号的方式从远程计算机(例如，服务器)传输到请求计算机(例如，客户端)。

连接性2170包括硬件设备(例如，无线和/或有线连接器和通信硬件)和软件组件(例如，驱动器、协议栈)，以使得计算设备2100能够与外部设备进行通信。计算设备2100可以是单独的设备，例如，其他计算设备、无线接入点或基站、以及外围设备(例如，头戴式耳机、打印机或其他设备)。

连接性2170可以包括多种不同类型的连接性。概括地说，计算设备2100被示出为具有蜂窝连接性2172和无线连接性2174。蜂窝连接性2172通常是指由无线运营商提供的蜂窝网络连接性，例如经由GSM(全球移动通信系统)或变体或派生、CDMA(码分多址)或变体或派生、TDM(时分复用)或变体或派生、或其他蜂窝服务标准提供的。无线连接性(或无线接口)2174是指非蜂窝式的无线连接，并且可以包括个人区域网络(例如，蓝牙、近场等)、局域网(例如，Wi-Fi)、和/或广域网(例如，WiMax)、或其他无线通信。

外围连接2180包括硬件接口和连接器，以及进行外围连接的软件组件(例如，驱动器、协议栈)。将理解的是，计算设备2100既可以是其他计算设备的外围设备(“去往”2182)，也可以具有与其连接的外围设备(“来自”2184)。计算设备2100通常具有“对接”连接器以连接到其他计算设备，以用于诸如管理(例如，下载和/或上传、改变、同步)计算设备2100上的内容之类的目的。此外，对接连接器可以允许计算设备2100连接到某些外围设备，这些外围设备允许计算设备2100控制内容输出到例如视听或其他系统。

除了专有对接连接器或其他专有连接硬件之外，计算设备2100还可以通过公共或基于标准的连接器进行外围连接2180。常见类型可以包括通用串行总线(USB)连接器(其可以包括许多不同的硬件接口中的任一个)、包括MiniDisplayPort(MDP)的DisplayPort、高清晰度多媒体接口(HDMI)、Firewire、或其他类型。

在一些实施例中，计算设备2100可以包括分层功率管理架构，包括主PMU 106和一个或多个子PMU 142，例如，如关于图1-图2所讨论的。

说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”或“其他实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性至少包括在一些实施例中，但是不一定包括在所有实施例中。“实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”的各种出现不一定都指相同的实施例。如果说明书指出组件、特征、结构或特性“可以”、“可能”或“能够”被包括，则该特定组件、特征、结构或特性不必需被包括。如果说明书或权利要求书提及“一”或“一个”元件，则并不意味着仅存在一个元件。如果说明书或权利要求书提及“附加”元件，则不排除存在一个以上附加元素。

此外，在一个或多个实施例中，可以用任何合适的方式组合特定的特征、结构、功能或特性。例如，在与两个实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不互斥的情况下，第一实施例可以与第二实施例进行组合。

虽然已经结合本公开的特定实施例描述了本公开，但是根据前述描述，这类实施例的许多替代、修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。本公开的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的广泛范围内的所有这类替代、修改和变化。

另外，为了简化图示和讨论，并且不会使本公开不清楚，去往集成电路(IC)芯片和其他组件的公知的电源/接地连接在所呈现的附图中可以示出或未示出。此外，可以用框图形式示出布置，以便避免模糊本公开，并且还鉴于以下事实：关于这种框图布置的实现方式的细节高度依赖于本公开将在其内实现的平台(即，这类细节应该完全在本领域技术人员的能力范围内)。在阐述特定细节(例如，电路)以便描述本公开的示例实施例的情况下，对于本领域技术人员应当显而易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下或用这些特定细节的变型来实践本公开。因此，描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

以下示例涉及其他实施例。示例中的细节可以在一个或多个实施例中的任何地方使用。本文描述的装置的所有可选特征还可以相对于方法或过程来实现。

示例1.一种装置，包括：第一功率管理单元(PMU)；第二PMU，其中，第一PMU用于管理装置从低功率状态到第一活动状态的转换，其中，第二PMU用于管理装置从第一活动状态到第二活动状态的转换，并且其中，在装置处于低功率状态时，第二PMU被断电。

示例2.示例1或任何其他示例的装置，还包括：处理器，其中，第二PMU用于管理处理器的动态电压频率缩放。

示例3.示例1或任何其他示例的装置，其中：低功率状态是第一低功率状态；并且第一PMU用于管理装置从第一低功率状态到第二低功率状态的转换。

示例4.示例1或任何其他示例的装置，还包括：第一管芯，包括第一PMU；第二管芯，包括第二PMU，其中，与第二管芯相比，第一管芯消耗相对较低的电力，并且其中，在装置处于低功率状态时，到第二管芯的电力被切断。

示例5.示例4或任何其他示例的装置，还包括：电池；以及能量源，用于生成电力，其中，第一管芯包括用于从能量源收集电力以对电池进行再充电的电路。

示例6.示例4或任何其他示例的装置，其中，第二管芯包括处理器，用于实现装置的一个或多个功能。

示例7.示例1或任何其他示例的装置，其中：在装置处于第一活动状态时，第一PMU用于响应于电池的充电水平小于非临界阈值而发出警告；并且第二PMU用于决定暂停或中止一个或多个待处理任务，并且将控制权返回给第一PMU，以使得第一PMU能够将装置转换到低功率状态。

示例8.示例1或任何其他示例的装置，其中：在装置处于第一活动状态时并且响应于电池的充电水平小于临界阈值，第一PMU用于超控第二PMU并且强制装置转换到低功率状态。

示例9.示例1-8中任一示例或任何其他示例的装置，还包括：第一子系统，包括第一PMU；第二子系统，包括第二PMU和一个或多个组件；以及电力轨，用于向第二子系统供电，其中，第一PMU用于将电力轨供电到由第二PMU所指定的电压。

示例10.示例1-8中任一示例或任何其他示例的装置，还包括：第一子系统，包括第一PMU；第二子系统，包括第二PMU；电力轨，用于向第二子系统供电；以及多个电压域，位于由电力轨供电的第二子系统内，其中，第二PMU用于控制从电力轨向多个电压域中的各个电压域提供的电压水平。

示例11.示例1-8中任一示例或任何其他示例的装置，其中：装置具有低操作占空比；并且装置是净零能耗(NZE)设备。

示例12.一种系统，包括：存储器，用于存储指令；处理器，耦合到存储器；第一功率管理电路，用于控制处理器的电压水平和/或频率水平；第二功率管理电路，用于控制第一功率管理电路的接通和/或断开；以及无线接口，用于允许处理器与另一设备进行通信。

示例13.示例12或任何其他示例的系统，其中：所述第一功率管理电路用于管理装置的两个或更多个活动状态之间的转换。

示例14.示例12或任何其他示例的系统，其中：第二功率管理电路包括有限状态机(FSM)，用于管理装置的低功率状态和活动状态之间、以及两个或更多个低功率状态之间的转换。

示例15.示例12-14中任一示例或任何其他示例的系统，其中，第一功率管理电路用于管理处理器的动态电压和频率缩放(DVFS)。

示例16.示例12-14中任一示例或任何其他示例的系统，其中：第二功率管理电路用于在装置的一个或多个低功率状态期间保持接通；并且第一功率管理电路用于在装置的一个或多个低功率状态期间保持断开，并且在装置的一个或多个活动状态期间保持接通。

示例17.一种设备，包括：分层功率管理架构，包括：第一功率管理电路，用于在一个或多个低功率状态和一个或多个活动状态期间保持接通，以及第二功率管理电路，用于在一个或多个低功率状态期间保持断开，并且在一个或多个活动状态期间保持接通，其中，设备具有低操作占空比。

示例18.示例17或任何其他示例的设备，其中：与第二功率管理电路保持接通所消耗的电力相比，第一功率管理电路保持接通消耗相对较少的电力。

示例19.示例17或任何其他示例的设备，还包括：第一管芯，包括第一功率管理电路；以及第二管芯，包括第二功率管理电路，其中，在一个或多个低功率状态期间，向第二管芯的供电被切断。

示例20.示例17-19中任一示例或任何其他示例的设备，其中，设备是净零能耗(NZE)设备。

示例21.一种方法，包括：通过第一功率管理单元(PMU)管理设备从睡眠状态到第一活动状态的转换；通过第二PMU管理设备从第一活动状态到第二活动状态的转换；在设备处于睡眠状态时，对第二PMU断电。

示例22.示例21或任何其他示例的方法，还包括：通过第二PMU管理处理器的动态电压频率缩放。

示例23.示例21-23中任一示例或任何其他示例的方法，其中，睡眠状态是第一睡眠状态，并且其中，方法还包括：通过第一PMU管理设备从第一睡眠状态到第二睡眠状态的转换。

示例24.示例21-23中任一示例或任何其他示例的方法，其中，第一管芯包括第一PMU，第二管芯包括第二PMU，并且其中，方法还包括：与第二管芯相比，第一管芯消耗相对较低的电力；以及在设备处于睡眠状态时，切断到第二管芯的电力，包括到第二PMU的电力。

示例25.示例24或任何其他示例的方法，还包括：通过包括在第一管芯中的电路来从能量源收集电力以对设备的电池进行再充电。

示例26.一种或多种非暂态计算机可读存储介质，用于存储指令，该指令在由处理器执行时，使得处理器执行示例21-25中任一示例或任何其他示例中的方法。

示例27.一种装置，包括：用于执行示例21-25中任一示例或任何其他示例的方法的装置。

示例28.一种装置，包括：用于通过第一功率管理单元(PMU)管理设备从睡眠状态到第一活动状态的转换的装置；用于通过第二PMU管理设备从第一活动状态到第二活动状态的转换的装置；以及用于在设备处于睡眠状态时对第二PMU断电的装置。

示例29.示例28或任何其他示例的装置，还包括：用于通过第二PMU管理处理器的动态电压频率缩放的装置。

示例30.示例28-31中任一示例或任何其他示例中的装置，其中，睡眠状态是第一睡眠状态，并且其中，装置还包括：用于通过第一PMU管理设备从第一睡眠状态到第二睡眠状态的转换的装置。

示例31.示例28-31中任一示例或任何其他示例中的装置，其中，第一管芯包括第一PMU，第二管芯包括第二PMU，并且其中，装置还包括：用于与第二管芯相比由第一管芯消耗相对较低的电力的装置；以及用于在设备处于睡眠状态时切断到第二管芯的电力(包括到第二PMU的电力)的装置。

示例32.示例28-31中任一示例或任何其他示例中的装置，还包括：通过包括在第一管芯中的电路来从能量源收集电力以对设备的电池进行再充电。

提供了摘要，该摘要将允许读者确定本技术公开的性质和要旨。摘要是在其不会用于限制权利要求的范围或含义的理解下被提交的。所附权利要求据此被结合到详细描述中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例。

Claims (25)

1.一种装置，包括：

第一功率管理单元(PMU)；

第二PMU，

其中，所述第一PMU用于管理所述装置从低功率状态到第一活动状态的转换，

其中，所述第二PMU用于管理所述装置从所述第一活动状态到第二活动状态的转换，并且

其中，在所述装置处于所述低功率状态时，所述第二PMU被断电。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括：

处理器，

其中，所述第二PMU用于管理所述处理器的动态电压频率缩放。

3.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述低功率状态是第一低功率状态；并且

所述第一PMU用于管理所述装置从所述第一低功率状态到第二低功率状态的转换。

4.根据权利要求1所述的装置，还包括：

第一管芯，包括所述第一PMU；以及

第二管芯，包括所述第二PMU，

其中，与所述第二管芯相比，所述第一管芯消耗相对较低的电力，并且

其中，在所述装置处于所述低功率状态时，到所述第二管芯的电力被切断。

5.根据权利要求4所述的装置，还包括：

电池；以及

能量源，用于生成电力，

其中，所述第一管芯包括用于从所述能量源收集电力以对所述电池进行再充电的电路。

6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第二管芯包括处理器，用于实现所述装置的一个或多个功能。

7.根据权利要求1所述的装置，其中：

在所述装置处于所述第一活动状态时，所述第一PMU用于响应于电池的充电水平小于非临界阈值而发出警告；并且

所述第二PMU用于决定暂停或中止一个或多个待处理任务，并且将控制权返回给所述第一PMU，以使得所述第一PMU能够将所述装置转换到所述低功率状态。

8.根据权利要求1所述的装置，其中：

在所述装置处于所述第一活动状态时并且响应于电池的充电水平小于临界阈值，所述第一PMU用于超控所述第二PMU并且强制所述装置转换到所述低功率状态。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，还包括：

第一子系统，包括所述第一PMU；

第二子系统，包括所述第二PMU和一个或多个组件；以及

电力轨，用于向所述第二子系统供电，

其中，所述第一PMU用于将所述电力轨供电到由所述第二PMU所指定的电压。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，还包括：

第一子系统，包括所述第一PMU；

第二子系统，包括所述第二PMU；

电力轨，用于向所述第二子系统供电；以及

多个电压域，位于由所述电力轨供电的所述第二子系统内，

其中，所述第二PMU用于控制从所述电力轨向所述多个电压域中的各个电压域提供的电压水平。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中：

所述装置具有低操作占空比；并且

所述装置是净零能耗(NZE)设备。

12.一种系统，包括：

存储器，用于存储指令；

处理器，耦合到所述存储器；

第一功率管理电路，用于控制所述处理器的电压水平和/或频率水平；

第二功率管理电路，用于控制所述第一功率管理电路的接通和/或断开；以及

无线接口，用于允许所述处理器与另一设备进行通信。

13.根据权利要求12所述的系统，其中：

所述第一功率管理电路用于管理所述装置的两个或更多个活动状态之间的转换。

14.根据权利要求12所述的系统，其中：

所述第二功率管理电路包括有限状态机(FSM)，用于管理所述装置的低功率状态和活动状态之间、以及两个或更多个低功率状态之间的转换。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的系统，其中，所述第一功率管理电路用于管理所述处理器的动态电压和频率缩放(DVFS)。

16.根据权利要求12至14中任一项所述的系统，其中：

所述第二功率管理电路用于在所述装置的一个或多个低功率状态期间保持接通；并且

所述第一功率管理电路用于在所述装置的所述一个或多个低功率状态期间保持断开，并且在所述装置的一个或多个活动状态期间保持接通。

17.一种设备，包括：

分层功率管理架构，包括：

第一功率管理电路，用于在一个或多个低功率状态和一个或多个活动状态期间保持接通，以及

第二功率管理电路，用于在所述一个或多个低功率状态期间保持断开，并且在所述一个或多个活动状态期间保持接通，

其中，所述设备具有低操作占空比。

18.根据权利要求17所述的设备，其中：

与所述第二功率管理电路保持接通所消耗的电力相比，所述第一功率管理电路保持接通消耗相对较少的电力。

19.根据权利要求17所述的设备，还包括：

第一管芯，包括所述第一功率管理电路；以及

第二管芯，包括所述第二功率管理电路，

其中，在所述一个或多个低功率状态期间，向所述第二管芯的供电被切断。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的设备，其中，所述设备是净零能耗(NZE)设备。

21.一种方法，包括：

通过第一功率管理单元(PMU)管理设备从睡眠状态到第一活动状态的转换；

通过第二PMU管理所述设备从所述第一活动状态到第二活动状态的转换；

在所述设备处于所述睡眠状态时，对所述第二PMU断电。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括：

通过所述第二PMU管理处理器的动态电压频率缩放。

23.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，其中，所述睡眠状态是第一睡眠状态，并且其中，所述方法还包括：

通过所述第一PMU管理所述设备从所述第一睡眠状态到第二睡眠状态的转换。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，其中，第一管芯包括所述第一PMU，第二管芯包括所述第二PMU，并且其中，所述方法还包括：

与所述第二管芯相比，所述第一管芯消耗相对较低的电力；以及

在所述设备处于所述睡眠状态时，切断到所述第二管芯的电力，包括到所述第二PMU的电力。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括：

通过包括在所述第一管芯中的电路来从能量源收集电力以对所述设备的电池进行再充电。

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