CN112968600B - 有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法 - Google Patents

有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法，功耗芯片系统包括DCDC电源、电荷泵组件和芯片组件；DCDC电源的输出端电连接电荷泵组件和芯片组件的输入端，DCDC电源的输入端电连接电荷泵组件和芯片组件的输出端；芯片组件包括M个串联连接的行单元，行单元包括N个并联连接的功耗芯片；电荷泵组件包括M个串联连接的电荷泵，每个电荷泵分别对应一个行单元，并与对应的行单元并联连接；任务调度方法包括：定义第x行第y列的功耗芯片为MxNy；将执行任务划分为X个阶段，分别对应为{S1,S2,S3,…,SX}；则将Y个执行任务，按循环矩阵的行列对应形式，由功耗芯片MxNy执行。本发明可提高电源转换效率，降低系统的功耗。

Description

有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法
技术领域
本发明涉及大功率芯片供电技术领域，具体涉及一种有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法。
背景技术
大规模、大功率芯片是目前功耗芯片的主要发展方向。而大规模、大功率芯片带来的问题是芯片功率密度很大，即使芯片的电源转换和铜损等因素，也会大大影响芯片的功耗。并且因芯片功耗产生的电费已成为IDC机房最主要的运行成本。
目前，功耗芯片的IC电压越来越低，但是功率却越来越大，直接导致DCDC电源转换效率无法满足需要。而传统DCDC转换技术，例如，12V to 1V(甚至更低)，在电流200A+时效率转换率在90％左右。而48V to 1V(甚至更低)，在电流200A+时效率转换率最大92％。而氮化镓技术，则成本较高，同样存在高压，转到低压的效率偏低的问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决提高功耗芯片系统的电源转换效率的问题。本发明的第一方面，提供了一种有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法，所述功耗芯片系统包括DCDC电源、电荷泵组件和芯片组件；
所述DCDC电源的输出端电连接所述电荷泵组件和芯片组件的输入端，所述DCDC电源的输入端电连接所述电荷泵组件和芯片组件的输出端；
所述芯片组件包括M个串联连接的行单元，所述行单元包括N个并联连接的功耗芯片；
所述电荷泵组件包括M个串联连接的电荷泵，每个所述电荷泵分别对应一个所述行单元，并与对应的所述行单元并联连接；
所述任务调度方法包括：
定义第x行第y列的功耗芯片为MxNy；
将执行任务划分为X个阶段，分别对应为{S1,S2,S3,…,SX}；
则将Y个执行任务，按循环矩阵A1＝ST＝[circ(S1,S2,S3,…,SX)]T的行列对应形式，由功耗芯片MxNy执行；其中，M＝N＝X＝Y,T表示矩阵转置。
本发明的第二方面，还提供了一种有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法，所述功耗芯片系统包括DCDC电源、电荷泵组件和芯片组件；
所述DCDC电源的输出端电连接所述电荷泵组件和芯片组件的输入端，所述DCDC电源的输入端电连接所述电荷泵组件和芯片组件的输出端；
所述芯片组件包括M个串联连接的行单元，所述行单元包括N个并联连接的功耗芯片；
所述电荷泵组件包括M个串联连接的电荷泵，每个所述电荷泵分别对应一个所述行单元，并与对应的所述行单元并联连接；
所述任务调度方法包括：
定义第x行第y列的功耗芯片为MxNy；
将执行任务划分为X个阶段，分别对应为{S1,S2,S3,…,SX}；
则将Y个执行任务，按分块对称循环矩阵A2＝BSC(S1,S2,S3,…,SX)的行列对应形式，由功耗芯片MxNy执行；其中，M＝N＝X＝Y。
在一实施例中，所述方法还包括：在功耗芯片系统启动后，所述DCDC电源的输出电压逐渐增加至预定电压值；所述电荷泵检测对应行单元中功耗芯片的电流/电压，在检测到所述电流/电压值与标准值偏差时，对该功耗芯片的电流/电压进行调整，使得该功耗芯片的电流/电压等于所述标准值。
在一实施例中，所述方法还包括：在初始状态下，对所述芯片组件的每一功耗芯片进行校准。
本发明的优点在于：
本发明提供的有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法，不需要较大电压差的DCDC转换方案，大大提高了电源转换效率，降低系统的功耗，节约成本。
附图说明
图1是本发明中有限动态功耗芯片系统的主要结构示意图；
图2是本发明中芯片组件中功耗芯片的排列效果示意图；
图3是本发明中将执行任务分配后的效果示意图；
图4是本发明另一实施例的将执行任务分配后的效果示意图；
图5是本发明中每一行单元对应的电压变化梯度示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
参阅附图1，图1示例性示出了有限动态功耗芯片系统的主要结构。如图1所示，该功耗芯片系统包括DCDC电源1、电荷泵组件2和芯片组件3。DCDC电源1的输出端电连接电荷泵组件2和芯片组件3的输入端。DCDC电源1的输入端电连接电荷泵组件2和芯片组件3的输出端。芯片组件3包括M个串联连接的行单元31，行单元31包括N个并联连接的功耗芯片311。电荷泵组件2包括M个串联连接的电荷泵21，每个电荷泵21分别对应一个行单元31，并与对应的行单元31并联连接。本实施例中，芯片组件3包含6行6列的功耗芯片311，然而本发明不限于此。
该功耗芯片系统将多个功能一致的功耗芯片311并联组成行单元31，如此可减少个体差异造成的偏差。将多个行单元31串联组芯片组件3这样可提高供电需要的总电压，如此，不需要DCDC电源1提供较大电压差的转换方案。
基于该功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法包括：
定义第x行第y列的功耗芯片311为MxNy，本实施例中，芯片组件3包含9行9列的功耗芯片311，芯片组,3的排列效果图如2所示。将执行任务划分为X个阶段，分别对应为{S1,S2,S3,…,SX}，每个阶段对应的不同的功耗和动态特性。则将Y个执行任务，按循环矩阵A1＝ST＝[circ(S1,S2,S3,…,SX)]T的行列对应形式，由功耗芯片MxNy执行；其中，M＝N＝X＝Y,T表示矩阵转置。以包含9行9列功耗芯片311的芯片组件3为例，该发明对应的任务分配效果如图3所示。
基于该功耗芯片系统的另一中串联供电的任务调度方法包括：定义第x行第y列的功耗芯片311为MxNy。将执行任务划分为X个阶段，分别对应为{S1,S2,S3,…,SX}。则将Y个执行任务，按分块对称循环矩阵A2＝BSC(S1,S2,S3,…,SX)的行列对应形式，由功耗芯片MxNy执行；其中，M＝N＝X＝Y。以包含9行9列功耗芯片311的芯片组件3为例，该方法对应的任务分配效果如图4所示。
本发明提供的有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法，通过串联分压保持每一行单元31的电压相等，在功耗芯片系统启动后，DCDC电源1的输出电压逐渐增加至预定电压值，以保证过程中每一行单元31不会出现超过预定电压的情况。
由于实际的功耗芯片311会出现个体差异，造成行单元31电流偏高或者偏低，电荷泵21检测对应行单元31中功耗芯片311的电流/电压，在检测到电流/电压值与标准值偏差时，对该功耗芯片311的电流/电压进行调整，使得该功耗芯片311的电流/电压等于标准值。
本实施例中，为9行9列的功耗芯片311组成的芯片组件3，其还可以推广至n行n列。请参阅附图5，为每一行单元31对应的电压变化，每一行对应1倍芯片电压，所以芯片组件3需要的输入电压是9倍芯片电压，而目前主流芯片一般core电压是0.9V，对应本发明的DCDC电源1则需要电压是8.1V，而在该电压下的本发明的有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法电源转换效率，可以在97％以上。而对于传统方法的0.9V最佳才能90％，据此可证明本发明的有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法可大大提高了电源转换效率，降低系统的功耗，节约成本。
进一步地，本发明的有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法，任务流采取竖列流向，不同列是不同的任务流，这样可以保持整个系统的工作状态是平衡稳定的。采用竖列同一任务的加载方式可以最大限度的减少系统刚刚启动时加载任务对系统的影响。
系统复位和启动的过程中会出现所有状态一致情况，这时功耗自然平衡状态，启动开始填充任务时，以竖列方式填充，可以在最短时间内达到稳定状态，期间产生的不平衡可以通过电荷泵21补偿等方式实现，所以系统在稳定工作时效率最高，只在开始的启动过程中会有额外损耗，这个时间一般是在ms甚至更小数量级，额外补偿损耗完全可以忽略。当出现偏差时，如电流/电压偏大或偏小，均可以通过电荷泵21进行调节，使其控制在合理偏差内。
进一步地，本发明的有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法还包括：在初始状态下，对芯片组件3的每一功耗芯片311进行校准。出厂初始化的过程中获取功耗芯片311的基础信息，对芯片组件3的每一功耗芯片311进行校准。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法，其特征在于，所述功耗芯片系统包括DCDC电源、电荷泵组件和芯片组件；
所述DCDC电源的输出端电连接所述电荷泵组件和芯片组件的输入端，所述DCDC电源的输入端电连接所述电荷泵组件和芯片组件的输出端；
所述芯片组件包括M个串联连接的行单元，所述行单元包括N个并联连接的功耗芯片；
所述电荷泵组件包括M个串联连接的电荷泵，每个所述电荷泵分别对应一个所述行单元，并与对应的所述行单元并联连接；
所述任务调度方法包括：
定义第x行第y列的功耗芯片为MxNy；
将执行任务划分为X个阶段，分别对应为{S1,S2,S3,…,SX}；
则将Y个执行任务，按循环矩阵A1＝ST＝[circ(S1,S2,S3,…,SX)]T的行列对应形式，由功耗芯片MxNy执行；其中，M＝N＝X＝Y,T表示矩阵转置。
2.一种有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法，其特征在于，所述功耗芯片系统包括DCDC电源、电荷泵组件和芯片组件；
所述DCDC电源的输出端电连接所述电荷泵组件和芯片组件的输入端，所述DCDC电源的输入端电连接所述电荷泵组件和芯片组件的输出端；
所述芯片组件包括M个串联连接的行单元，所述行单元包括N个并联连接的功耗芯片；
所述电荷泵组件包括M个串联连接的电荷泵，每个所述电荷泵分别对应一个所述行单元，并与对应的所述行单元并联连接；
所述任务调度方法包括：
定义第x行第y列的功耗芯片为MxNy；
将执行任务划分为X个阶段，分别对应为{S1,S2,S3,…,SX}；
则将Y个执行任务，按分块对称循环矩阵A2＝BSC(S1,S2,S3,…,SX)的行列对应形式，由功耗芯片MxNy执行；其中，M＝N＝X＝Y。
3.如权利要求1或2所述的有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法，其特征在于，所述方法还包括：
在功耗芯片系统启动后，所述DCDC电源的输出电压逐渐增加至预定电压值；
所述电荷泵检测对应行单元中功耗芯片的电流/电压，在检测到所述电流/电压值与标准值偏差时，对该功耗芯片的电流/电压进行调整，使得该功耗芯片的电流/电压等于所述标准值。
4.如权利要求3所述的有限动态功耗芯片系统的串联供电的任务调度方法，其特征在于，所述方法还包括：
在初始状态下，对所述芯片组件的每一功耗芯片进行校准。
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