CN112379764B - 芯片工作电压控制方法、装置、处理芯片及服务器 - Google Patents

芯片工作电压控制方法、装置、处理芯片及服务器 Download PDF

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Abstract

本发明一个或多个实施例公开了一种芯片工作电压控制方法、装置、处理芯片及服务器，其中，芯片工作电压控制方法包括：获取芯片的多组测试数据，其中，一组芯片测试数据中包括电源电压值以及与所述电源电压值对应的电源监测参数；根据所述多组测试数据进行双指数拟合，得到拟合参数；根据所述拟合参数控制所述芯片的工作电压，该方法可降低电源监测参数与电源电压值之间的关系拟合的误差，提高拟合精度。

Description

芯片工作电压控制方法、装置、处理芯片及服务器
技术领域
本发明涉及集成电路制造及应用技术领域，尤其涉及一种芯片工作电压控制方法、装置、处理芯片及服务器。
背景技术
目前，在AVFS(Adaptive Voltage and Frequency Scaling，自适应电压频率调节)电路系统中，通常设置多个PSM(Power supply monitor，电源监测模块)来监控芯片的电压和电源(rvdd)电压。在电路系统的设计中，电源并非直接为CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)芯片供电，而是需要DLDO(Digital Low-Dropout，数字低压差稳压器)动态调节芯片的电压，所以不能直接建立芯片的工作频率和电压的对应关系，而是以监控芯片的PSM参数作为桥梁，建立F2P(Frequency vs.PSM，频率与电源监测参数)的关系，P2V(PSM vs.Voltage，电源监测参数与电源电压值)的关系，间接实现了F2V(Frequencyvs.Voltage，频率与电源电压值)的关系。在早期的ATE(Automatic Test Equipment，自动测试设备)测试中，仅测试了三个指定的电源电压值来采集芯片的工作频率和PSM参数，并建立联系，F2P和P2V都采用一元二次关系进行拟合，得到拟合曲线。而在P2V拟合计算过程中，由于低电压部分与实际情况不符，会导致拟合曲线在低电压区域存在翘曲现象，从而造成不可信的反馈，这种异常会降低AVFS电路系统的表现甚至降低芯片的性能。之后为了消除拟合曲线的这种翘曲现象，在ATE测试过程中又新增加了一个低电压测试点，仍沿用一元二次关系进行拟合，但拟合曲线的效果仍与实际特性曲线存在明显误差，这种误差会产生冗余的电压(margin)芯片供电，增加不必要的功耗。
发明内容
有鉴于此，本发明一个或多个实施例提供了一种芯片工作电压控制方法、装置、处理芯片及服务器，能够减小电源监测参数与电源电压值之间的关系的拟合误差，提高拟合精度。
本发明一个或多个实施例提供了一种芯片工作电压控制方法，包括：获取芯片的多组测试数据，其中，一组芯片测试数据中包括电源电压值以及与所述电源电压值对应的电源监测参数；根据所述多组测试数据对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行双指数拟合，得到拟合参数；根据所述拟合参数控制所述芯片的工作电压。
可选的，根据所述拟合参数控制所述芯片的工作电压，包括：确定所述芯片上的CPU核的目标工作频率；根据所述目标工作频率与所述芯片的工作电压的关系确定出目标电源监测参数；根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数计算出所述芯片的工作电压。
可选的，根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数计算出所述芯片的工作电压，包括：根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数根据双指数函数计算出所述芯片的工作电压。
可选的，所述多组芯片测试数据为四组。
可选的，所述方法还包括：在根据所述多组测试数据对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行双指数拟合，得到拟合参数之后，将所述拟合参数存储至所述芯片的固件中。
本发明一个或多个实施例还提供了一种芯片工作电压控制装置，包括：获取模块，被配置为获取芯片的多组测试数据，其中，一组芯片测试数据中包括电源电压值以及与所述电源电压值对应的电源监测参数；拟合模块，被配置为根据所述多组测试数据对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行双指数拟合，得到拟合参数；控制模块，被配置为根据所述拟合参数控制所述芯片的工作电压。
可选的，所述控制模块包括：第一确定单元，被配置为确定所述芯片上的CPU核的目标工作频率；第二确定单元，被配置为根据所述目标工作频率与所述芯片的工作电压的关系确定出目标电源监测参数；计算单元，被配置为根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数计算出所述芯片的工作电压。
可选的，所述计算单元被配置为：根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数根据双指数函数计算出所述芯片的工作电压。
可选的，所述多组芯片测试数据为四组。
可选的，所述装置还包括：存储模块，被配置为根据所述多组测试数据对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行双指数拟合，得到拟合参数，将所述拟合参数存储至所述芯片的固件中。
本发明一个或多个实施例还提供了一种处理器芯片，包括：至少一个处理器核、缓存；所述处理器核，用于执行上述任意一种芯片工作电压控制方法。
本发明一个或多个实施例还提供了一种服务器，包括：壳体、处理器、存储器、电路板和电源电路，其中，电路板安置在壳体围成的空间内部，处理器、存储器和电源电路集成在芯片上，封装后的芯片设置在所述电路板上；其中，电源电路，用于为所述服务器的各个电路或器件供电；存储器用于存储可执行程序代码和相关参数；所述处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序并调用所述相关参数，用于执行上述任意一种芯片工作电压控制方法。
本发明一个或多个实施例的芯片工作电压控制方法，通过双指数拟合函数对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行拟合，能较好地体现出电源监测参数与电源电压值之间的物理关系，与实际的电源监测参数与电源电压值之间的关系曲线较为吻合，该方法可降低拟合误差，提高拟合精度，从而可更加精确地计算出芯片所需的工作电压，避免了提供多余的电压margin，可降低芯片运行的功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是根据本发明一个或多个实施例示出的一种芯片工作电压控制方法的流程图；
图2是根据本发明一个或多个实施例示出的芯片工作电压控制方法的原理图；
图3是根据本发明一个或多个实施例示出的一种芯片工作电压控制方法的流程图；
图4是根据本发明一个或多个实施例示出的一种芯片工作电压控制装置的框图；
图5是根据本发明一个或多个实施例示出的一种处理器芯片的示意图；
图6是根据本发明一个或多个实施例示出的一种服务器的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是根据本发明一个或多个实施例示出的一种芯片工作电压控制方法的流程图，其中，芯片例如可以是CPU芯片，如图1所示，该方法包括：
步骤101：获取芯片的多组测试数据，其中，一组芯片测试数据中包括电源电压值以及与所述电源电压值对应的电源监测参数；
例如，在ATE测试AVFS相关电路时，电源可提供多个电压测试点，这些电压测试点可在芯片的最小工作电压值以及最大工作电压值之间进行取值，使得电压测试点可覆盖芯片的最小工作电压值以及最大工作电压值，例如，该多个电压测试点可在芯片的最小工作电压值以及最大动作电压值的数值范围内均匀分布。其中，与某一电压测试点对应的电源监测参数即为在该电压测试点测试得到的电源监测参数。
步骤102：根据所述多组测试数据对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行双指数拟合，得到拟合参数；
例如，上述步骤101中得到的多组测试数据可包括(Vdd1，PSM1)、(Vdd2，PSM2)...(Vddn，PSMn)多组，其中，Vdd用于表示电源电压值，PSM表示与电源电压值对应的电源监测参数的值，以Vdd1以及PSM1这一组测试数据为例，其中PSM1即为当电源电压为Vdd1时，测试得到的电源监测参数的数值。n表示获取到测试数据的组数，在步骤102中，例如可通过双指数函数对这n组测试数据进行双指数方程组拟合求解，得到电源电压值与电源监测参数之间的函数关系式，该函数关系式例如，Vdd＝a*exp(b*PSM)+c*exp(d*PSM)，其中，a、b、c、d即为拟合参数，从该关系式中提取出拟合参数，即得到拟合参数。
步骤103：根据所述拟合参数控制所述芯片的工作电压。
例如，在芯片正常运行时，可根据芯片的运行情况推算出芯片上的CPU核的需要的工作频率，再根据CPU核的工作频率与电源供电电压的关系推算出该工作频率下对应的电源监测参数的数值，可调用双指数函数基于该数值以及上述拟合参数计算出CPU核所需要的电源供电电压，即芯片的工作电压。
本发明一个或多个实施例的芯片工作电压控制方法，通过双指数拟合函数对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行拟合，能较好地体现出电源监测参数与电源电压值之间的物理关系，与实际的电源监测参数与电源电压值之间的关系曲线较为吻合，且该方法可降低拟合误差，提高拟合精度，从而可更加精确地计算出芯片所需的工作电压，避免了提供多余的电压margin，可降低芯片运行的功耗。
在本发明的一个或多个实施例中，根据所述拟合参数控制所述芯片的工作电压可包括：
确定所述芯片的目标工作频率；根据所述目标工作频率与所述芯片的工作电源电压值的关系确定出目标电源监测参数；根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数计算出所述芯片的工作电压。例如，在芯片正常运行时，可根据工作情况预判出芯片上的CPU核所需的工作频率，再根据该工作频率与电源供电电压的关系可推算出该工作频率下对应的电源监测参数的数值，再调用双指数函数基于该电源监测参数以及预先存储的上述拟合参数，可计算出CPU核所需的电源供电电压，即芯片的工作电压。
在本发明的一个或多个实施例中，根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数计算出所述芯片的工作电压可包括：
根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数根据双指数函数计算出所述芯片的工作电压，例如，芯片的工作电压以Vdd表示，目标电源监测参数以PSM表示，进行P2V关系拟合所使用的测试数据以四组为例，故，进行拟合得到的拟合参数的个数是四个，这四个拟合参数以a、b、c以及d表示，则根据拟合参数以及目标电源监测参数根据双指数函数计算芯片的工作电压Vdd＝a*exp(b*PSM)+c*exp(d*PSM)。
在本发明的一个或多个实施例中，所述多组芯片测试数据为四组，得到的四组测试数据可表示为(Vdd1，PSM1)、(Vdd2，PSM2)、(Vdd3，PSM3)以及(Vdd4，PSM4)，其中，Vdd1、Vdd2、Vdd3以及Vdd4可在芯片的最小工作电压值以及最大工作电压值的数值范围内取值，可取的值可包括芯片的最小工作电压值以及最大工作电压值，例如，Vdd1、Vdd2、Vdd3以及Vdd4的取值可以是由小到大递增的一个等差数列。在本公开的一个或多个实施例中，采用四组测试数据对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行拟合，可使得在电源监测参数与电源电压值之间的关系拟合计算过程中，电压的情况与实际情况相符，提高了拟合精度。需要说明的是，为了进一步提高拟合精度，可增加测试数据的组数。
在本发明的一个或多个实施例中，上述芯片工作电压控制方法还可包括：
在根据所述多组测试数据对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行双指数拟合，得到拟合参数之后，将所述拟合参数存储至所述芯片的固件(Firmware)中，将该拟合参数存储至芯片的固件中，可便于芯片运行时调用该拟合参数，以基于该拟合参数确定芯片的工作电压。
图2是根据本发明一个或多个实施例示出的芯片工作电压控制方法的原理图，以下结合图2对该方法进行说明，在ATE测试AVFS相关电路时，电源提供四个电压测试点，并收集该四个电压测试点对应的电源监测参数PSM的值，得到四组(PSM，Voltage)测试参数，然后经过调用双指数函数对这四组测试参数进行双指数方程组拟合求解，得到电源监测参数与电源电压值之间的关系式，从该关系式中可提取拟合系数(即上述拟合参数)保存在芯片的固件中。供芯片在实际运行过程中，调用其保存的拟合系数，根据该拟合系数以及CPU核的电源监测参数计算芯片所需的工作电压Vs，通过DLDO控制器控制电源开关，将芯片的工作电压调整到Vs，以此来实现AVFS功能，从而达到降低芯片运行功耗的目的。
以下结合图3对本发明一个或多个实施例的芯片工作电压控制方法进行示例性说明，如图3所示，该方法可包括如下处理：
步骤301：通过ATE测试程序对芯片进行测试，获取四组电源电压值以及电源监测参数测试数据(Vdd，PSM)；
步骤302：通过ATE测试程序将获取的测试数据中的十六进制的电源监测参数转换为十进制；
步骤303：通过ATE测试程序调用双指数函数，对步骤301中获取到的四组测试数据进行双指数拟合计算；
例如，建立电源监测参数与电源电压值之间的函数关系：Vdd＝f(PSM，a，b，c，d)，Vdd＝a*exp(b*PSM)+c*exp(d*PSM)，其中，该关系式中的a、b、c以及d即为对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行拟合得到的四个拟合参数；
步骤304：将得到的四个拟合参数保存在芯片的固件中；
步骤305：芯片正常运行时，根据芯片的运行情况推算出目标电源监测参数，调用双指数函数根据该目标电源监测参数以及保存在芯片固件中的四个拟合参数计算出芯片需要的电源电压，即芯片的工作电压。
在计算出芯片需要的电源电压的数值后，根据该数值为芯片提供电源电压，可降低芯片的运行功耗。
本发明一个或多个实施例还提供了一种芯片工作电压控制装置，用以实现上述芯片工作电压控制方法，图4是根据本发明一个或多个实施例示出的一种芯片工作电压控制装置的框图，如图4所示，该装置40包括：
获取模块41，被配置为获取芯片的多组测试数据，其中，一组芯片测试数据中包括电源电压值以及与所述电源电压值对应的电源监测参数；
拟合模块42，被配置为根据所述多组测试数据进行双指数拟合，得到拟合参数；
控制模块43，被配置为根据所述拟合参数控制所述芯片的工作电压。
在本发明的一个或多个实施例中，上述控制模块可包括：
第一确定单元，被配置为确定所述芯片上的CPU核的目标工作频率；
第二确定单元，被配置为根据所述目标工作频率与所述芯片的工作电压的关系确定出目标电源监测参数；
计算单元，被配置为根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数计算出所述芯片的工作电压。
在本发明的一个或多个实施例中，所述计算单元可被配置为：
根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数根据双指数函数计算出所述芯片的工作电压。
在本发明的一个或多个实施例中，所述多组芯片测试数据可以为四组。
在本发明的一个或多个实施例中，上述芯片工作电压控制装置还可包括：
存储模块，被配置为在根据所述多组测试数据进行双指数拟合，得到拟合参数之后，将所述拟合参数存储至所述芯片的固件中。
本发明一个或多个实施例还提供了一种处理器芯片，图5是根据本发明一个或多个实施例示出的一种处理芯片的示意图，如图5所示，该处理芯片50包括：至少一个处理器核51以及缓存52；所述处理器核51，用于执行上述任意一种芯片工作电压控制方法。
本发明一个或多个实施例还提供了一种服务器，包括：壳体、处理器、存储器、电路板和电源电路，其中，电路板安置在壳体围成的空间内部，处理器、存储器和电源电路集成在芯片上，封装后的芯片设置在所述电路板上；其中，电源电路，用于为所述服务器的各个电路或器件供电；存储器用于存储可执行程序代码和相关参数；所述处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序并调用所述相关参数，用于执行上述任意一种芯片工作电压控制方法。
图6是根据本发明一个或多个实施例示出的服务器的结构示意图，如图6所示，服务器60可包括：电路板61、外围电路62以及数据中心63，其中，电路板中具有多个芯片，如图6中所示的芯片1至芯片n(为上述处理芯片的一个示例)，其中，各芯片中例如可以集成有处理器、存储器以及电源电路。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
为了描述的方便，描述以上装置是以功能分为各种单元/模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种芯片工作电压控制方法，其特征在于，包括：
获取芯片的多组测试数据，其中，一组芯片测试数据中包括电源电压值以及与所述电源电压值对应的电源监测参数；
根据所述多组测试数据对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行双指数拟合，得到拟合参数；
根据所述拟合参数控制所述芯片的工作电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述拟合参数控制所述芯片的工作电压，包括：
确定所述芯片上的CPU核的目标工作频率；
根据所述目标工作频率与所述芯片的工作电压的关系确定出目标电源监测参数；
根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数计算出所述芯片的工作电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数计算出所述芯片的工作电压，包括：
根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数根据双指数函数计算出所述芯片的工作电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多组芯片测试数据为四组。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在根据所述多组测试数据对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行双指数拟合，得到拟合参数之后，将所述拟合参数存储至所述芯片的固件中。
6.一种芯片工作电压控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，被配置为获取芯片的多组测试数据，其中，一组芯片测试数据中包括电源电压值以及与所述电源电压值对应的电源监测参数；
拟合模块，被配置为根据所述多组测试数据对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行双指数拟合，得到拟合参数；
控制模块，被配置为根据所述拟合参数控制所述芯片的工作电压。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：
第一确定单元，被配置为确定所述芯片上的CPU核的目标工作频率；
第二确定单元，被配置为根据所述目标工作频率与所述芯片的工作电压的关系确定出目标电源监测参数；
计算单元，被配置为根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数计算出所述芯片的工作电压。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算单元被配置为：
根据所述拟合参数以及所述目标电源监测参数根据双指数函数计算出所述芯片的工作电压。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述多组芯片测试数据为四组。
10.根据权利要求6至9任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
存储模块，被配置为根据所述多组测试数据对电源监测参数与电源电压值之间的关系进行双指数拟合，得到拟合参数，将所述拟合参数存储至所述芯片的固件中。
11.一种处理器芯片，其特征在于，包括：至少一个处理器核心、缓存；
所述处理器核，用于执行权利要求1-5中任一项所述的芯片工作电压控制方法。
12.一种服务器，其特征在于，包括：
壳体、处理器、存储器、电路板和电源电路，其中，电路板安置在壳体围成的空间内部，处理器、存储器和电源电路集成在芯片上，封装后的芯片设置在所述电路板上；其中，电源电路，用于为所述服务器的各个电路或器件供电；存储器用于存储可执行程序代码和相关参数；所述处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序并调用所述相关参数，用于执行权利要求1-5中任一项所述的芯片工作电压控制方法。
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