CN1987736A - 用于向多处理器系统中的处理器供电的方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了用于向多处理器系统中的处理器供电的方法和装置。实施例包括一种用于对下述参数进行监控的方法，所述参数与耦合到处理器上的第一电压电势有关。当所监控的参数或状态表明第一电压损坏或出故障时，该方法通常包括：使该电压与处理器分离；使处理器停用或复位：以及将第二电压电势耦合到处理器。该方法还可以允许计算机系统在停用所述处理器的情况下继续操作。其他实施例包括：错误检测电路，用于对与第一电压调节器有关的错误进行检测；停用电路，用于响应于该错误而停用第一电压调节器；处理器分离电路；以及电压切换电路，用于将来自第二电压调节器的电压提供给所述处理器。

Description

用于向多处理器系统中的处理器供电的方法和装置

技术领域

本发明通常涉及具有多微处理器的计算系统。尤其是，本发明涉及用于向多微处理器系统中的处理器供电的方法和装置

背景技术

我们的社会在我们的许多日常活动中很大程度地依赖于计算机系统。采用处理器的计算机系统对我们的住宅、我们的营业场所、我们的生产设施、我们的汽车、甚至外太空宇宙飞船及地球同步人造卫星中的设备进行控制。在诸如台式计算机和膝上计算机这样的设备、大型计算系统、以及诸如移动电话和手持计算机这样的便携式设备中能够发现计算机和处理器。

除了现有的这些应用之外，人们不断地发现计算机系统的新应用。许多应用需要改善的处理器性能，并且使现代的计算机系统承受重负。计算机设计者正不断设法提高的改善的处理器性能的示例包括：处理器速度增加，并且数据吞吐率更快。需要改善的处理器性能的应用示例是视频和语音识别、气候或天气建模、液体湍流建模、人类基因组映射、储油器建模、以及海洋环流建模。由于大量的数学计算，所以所有这些应用都需要令人无法想象的数量的计算能力。

为了满足这些应用的需要，计算机系统设计者对处理器、主要是微处理器的体系结构做出了极大的改变。例如，十九世纪八十年代以及九十年代早期的计算机系统通常具有用于按照线性或顺序方式来对数据进行处理的单个中央处理单元。令人遗憾地，由于微处理器的物理限制而使这种顺序的体系结构仅提供了有限量的计算能力。因此，当今的计算机通常采用在诸如并行体系结构这样的各种处理器体系结构中多个同时运行(crunch)的多个处理器。

如所描述的那样，当今的许多计算系统包括多个处理器。随着计算机中的处理器数目的增大，创建这些多处理器系统的设计者还倾向于采用各种技术和设计方法来对这些计算机系统的另外的计算性能进行调整(tweak)。这种技术和设计方法包括流水线技术(pipelining)、矢量处理、以及利用超标量体系结构。采用这些技术和设计方法的计算机系统通常遵循摩尔定律，该摩尔定律陈述了芯片上的晶体管和电阻器的数目每十八个月加一倍。在当今，发现包含有百万乃至上亿个晶体管的高级计算机系统芯片，是很平常的。

令人遗憾地，采用数目不断增多的晶体管和其他集成电路元件的计算机系统和计算机芯片倾向于比具有较少元件的系统和设备更加频繁地出故障。为了防止这些不断增加的故障率，计算机厂商采用用于提高这些系统的正常运行时间和可靠性的各种设计技术。例如，当前在具有多个处理器的计算机系统中所使用的、用于提高正常运行时间的一种技术涉及使具有内部故障的处理器停用。在检测到处理器具有内部故障时，将该处理器保持在复位状态。使出故障的处理器保持在复位状态，可以有效地使出故障的处理器的输出呈三态，从而允许附连于公共总线的其他处理器继续操作。

然而，在试图利用这种技术允许具有多个处理器的计算机系统进行操作的过程中，存在严重的问题。可能由于处理器本身之内的问题而使处理器出现故障，或者可能由于用于向处理器供电的电压调节器出现问题而使处理器出现故障。当问题在处理器内部时，如上所讨论的用于使处理器保持在复位状态的技术可使处理器停用，并且可使多处理器系统继续操作。然而，如果由于用于向处理器供电的电压调节器出现问题而使处理器出现故障，那么简单地试图使处理器保持在复位状态无法在没有该处理器的情况下使系统继续操作。

当问题与用于向处理器供电的电压调节器相关时，使处理器保持在复位状态的技术可能不起作用，因为处理器需要电能以便正确地使处理器的输入和输出呈三态。由于其他处理器与相同的数据总线、控制总线、以及地址总线相连，因此出故障的处理器的输入和输出必须是三态的。在没有正常地呈三态的情况下，出故障的处理器的输入和输出将会使总线中的信号线保持在坏态，这防止了其他处理器正常地起作用。

许多多处理器系统的体系结构要求在正常操作期间每个处理器的核心电压与其他处理器的核心电压无关。因此，如果电压供应或电压调节器出故障而使得处理器出问题，那么由于缺乏电压而使该处理器不能正常地呈三态。最经常地，核心电压面(voltage plane)与其他电压面分离，并且没有别的核心电压源可用。最终结果是，具有多个处理器的计算机中的单个电压调节器的故障将会阻止计算机进行操作。因此，需要这样的方法和装置，该方法和装置在电压调节器之一出故障时允许多处理器计算机进行操作。

发明内容

通过用于在诸如电压调节器这样的电压源损坏时向处理器提供电压的方法和装置，可大部分地解决上面所提出的问题。一个实施例包括一种用于向具有多个处理器的计算机系统中的处理器供电的方法。该方法总体上包括对下述参数进行监控，所述参数与耦合到处理器上的第一电压电势有关。当所监控的参数或状态表明第一电压损坏或出故障时，那么该方法包括：使该电压与处理器分离；使处理器停用或复位；以及使第二电压电势耦合到处理器。该方法还可以允许计算机系统在停用该处理器的情况下继续操作。在各种实施例中，通过利用诸如开关、晶体管、以及继电器触点这样的设备可实现第一电压电势的分离、处理器的停用、以及第二电压电势的耦合。

另一实施例包括一种用于向具有多个处理器的计算机系统中的处理器提供电压的装置。该装置可以包括：错误检测电路，用于对与第一电压调节器有关的错误进行检测；停用电路，用于响应于该错误而使第一电压调节器停用；处理器分离电路；以及电压切换电路，用于从第二电压调节器向处理器提供电压。该装置的所有元件可存在于一个被称为服务处理器的单个设备之中。该装置可利用晶体管、开关、以及继电器触点来分离电压调节器，分离处理器，并且将处理器切换到第二电压调节器。

又一个实施例包括一种多处理器计算机系统，该多处理器计算机系统包括：两个或多个处理器；两个或多个电压调节设备，用于将电压提供给处理器；电压错误检测模块，用于感测电压调节模块的问题；电压分离模块，用于分离有问题的电压调节模块；以及电压切换模块，用于使剩余电压调节模块中的至少一个耦合到受到有问题的电压调节模块影响的任何处理器。在其他实施例中，该计算机系统还包括处理器停用模块，该处理器停用模块用于使受到有问题的电压调节模块影响的一个或多个处理器停用。

附图说明

在阅读以下详细说明并且参考附图时，可显而易见地得知本发明的其他目的以及优点，在附图中相同的附图标记表示相似的元件：

图1示出了具有两个处理器、两个电压调节器模块、以及用于在两个调节器模块之间进行切换的装置的多处理器计算机系统；

图2示出了用于对送至两个处理器的核心电压进行控制的装置；

图3示出了具有用于对来自双处理器计算机系统中的两个电压调节器模块的电压进行控制的服务处理器的系统图；

图4示出了具有四个处理器和两个电压调节器模块、以及用于对送至处理器的电压进行控制的服务处理器的多处理器计算机系统；

图5示出了服务处理器怎样控制将来自四个电压调节器的电压送至四个处理器；

图6示出了具有八个微处理器、八个电压调节器模块、以及两个用于在微处理器当中切换电压的服务处理器的计算机系统；以及

图7A-7B示出了在处理器电压调节器之一遭遇错误时操作多处理器计算机的方法。

具体实施方式

下面是对附图中所描述的本发明的示例性实施例的详细说明。对示例性实施例进行如此详述以便清楚地描述本发明。然而，所提供的大量细节不是对实施例的可以预见的变化进行限制；而是相反地，意图覆盖属于所附权利要求书所定义的本发明的精神和范围之内的所有修改、等效、以及替换。下面的详细说明用于使本领域的普通技术人员可显而易见地实践这种该实施例。

一般而言，公开了用于向多处理器计算机系统中的处理器供电的方法、装置、以及系统。对用于在检测到电压错误之后在处理器之间切换电源的新技术进行讨论。实施例包括这样一种方法，该方法用于对具有由多个电压源供电的多个处理器的计算机系统进行监控，并且一旦检测到电压错误就在处理器当中切换电源。在这些实施例中，装置软件和/或硬件可检测到送至一个或多个处理器的电压在可接受的范围之外，并且通过切换来自替换电源的电压并分离受影响的处理器(一个或多个)来做出反应。

在一些实施例中，利用两个独立的电压调节器在两个处理器之间切换电压。在其他实施例中，事实上可以在任意数目的、诸如三个、四个、八个、或者更多的处理器之间切换电压。类似地，送至处理器的电压可以来自于多个不同电源。在许多实施例中，可以利用诸如场效应晶体管这样的半导体器件对电压进行切换。在其他实施例中，可以利用继电器或其他开关设备来对送至处理器的电压进行切换。

用于感测并响应不同电压问题的方法在不同实施例中是不同的。在一些实施例中，电压控制单元可以简单地对电压调节器的电压损失进行检测。在其他实施例中，电压控制单元可以对诸如电压下降到低于阈值这样的更细微的电压错误状态进行监控。甚至在又一个实施例中，服务处理器可以通过对来自电压调节器的、或者来自由调节器供电的处理器的单个状态位进行监控，来监控电压错误。就响应于各种错误而言，一些实施例中的电压控制单元可以通过从未受影响的电压源向受到电压错误影响的处理器供电，并且使该处理器保持在复位状态，来进行响应。在其他实施例中，电压控制单元可以进行不同的响应，例如使送至处理器的输入状态保持为高，这可告知处理器使其输入和输出浮动。

虽然下面详细讨论的部分对包括有用于向具有多个微处理器的计算机系统中的微处理器供电的新技术的许多实施例进行了描述，但是本领域普通技术人员应该明白的是，可以利用基于处理器的各种计算机系统中的许多不同类型的处理器、诸如在多板计算机中甚至在大型系统中实现的处理器来实施以下的发明。虽然将实施例描述为具有与诸如数据总线或存储器存取总线这样的单条总线相耦合的处理器，但是各种实施例中可同时与多条总线相耦合。此外，实施例讨论了利用晶体管和继电器在处理器当中切换电压，但是对于本领域普通技术人员来说应该明白的是，这里所公开的技术可以利用开关设备的几乎无尽的变化。用于实施本发明的所有配置和方法对于根据相似约束条件所采用的、用以执行基本上等效的功能的替换实施例而言是可互换的。

现在转到图1，图1描述了具有两个处理器、两个电压调节器模块、以及用于在两个调节器模块之间进行切换的装置的多处理器计算机系统100。更准确地说，图1所示的计算机系统100具有通过单个总线段128并行地耦合到总线控制器154的第一微处理器118和第二微处理器120。在各种实施例中，总线段128可以使处理器118和120耦合到具有可变宽度的总线。例如，在一些系统中，总线段128可以包括8位总线段。在其他实施例中，总线段128可以包括16位、32位、或者甚至更大位数的总线。

图形加速端口(AGP)总线158、外围部件互连(PCI)总线150、以及随机存取存储器(RAM)组(bank)124与总线控制器154相耦合。虽然在该实施例中微处理器118和微处理器120共用RAM组124并且包括共用的存储器计算机系统，但是其他实施例可以具有按照其他方式设置的微处理器。例如，作为对共用一个存储器组的微处理器118和微处理器120的替代，如分布式存储器计算机系统中的情况那样，其他实施例可以使微处理器118和120具有单独且专用的存储器组。

微处理器118和120可以协力地工作，利用AGP总线158和AGP视频卡160通过阴极射线管监控器向计算机系统100的用户显示信息。在其他实施例中，显示设备可以是液晶显示屏或薄膜晶体管平板监控器。另外，各种实施例可利用诸如传统的工业标准体系结构(ISA)卡这样的、与AGP视频卡160不同的另一类型的显示适配器来向用户显示信息。甚至在另一实施例中，微处理器118和120可以被嵌入到根本没有显示器的计算设备中。

计算机系统100具有存储在基本输入输出系统(BIOS)模块190中的BIOS程序。用于在将电能提供给计算机系统100之后使微处理器118和120对系统硬件执行许多预定测试的上电自检(POST)代码或程序包含在BIOS模块190之内。例如，POST程序可对计算机系统进行测试，并且对诸如键盘和鼠标这样的I/O设备的各种端口以及USB端口进行检查。

如图1中所描述的，计算机系统100可以具有与高速缓冲存储器116相耦合的微处理器118。类似地，计算机系统100可以具有与高速缓冲存储器122相耦合的微处理器120。在各种实施例中，这种高速缓冲存储器设备可帮助提高各个处理器的性能。然而，在一些实施例中，与微处理器118和120相类似的一个或多个处理器可以具有与单个微处理器相耦合的多个高速缓冲存储器设备，具有与多个微处理器相耦合的高速缓冲存储器设备，并且甚至具有一个或多个不具有高速缓冲存储器设备的微处理器。

此外，如图1中所描述的，计算机系统100可以具有用于将电能提供给微处理器118的电压调节模块(VRM)108，以及用于通过开关模块114将电能提供给微处理器120的不同的VRM 112。在正常操作期间，开关模块114可以使电压与VRM 108和VRM 112相分离，以便使VRM将电压提供给微处理器118，而VRM 112将电压提供给微处理器120。如果VRM 108或者VRM 112出故障了，那么电压调节器控制单元102可对分别来自状态输入线104和106的故障进行检测，并且通过输出开关控制线110来激活开关模块114。激活开关模块114可以将来自无故障的VRM的电压耦合到通常由正出故障的VRM供给能源的处理器。按照这种方式耦合备用电压可以使受到影响的处理器处于旁路模式，以便使它停止正常操作并且允许与总线控制器154相耦合的其他处理器和设备正常地操作。

例如，假定计算机系统100按照微处理器118从VRM 108接收电压的正常模式进行操作。类似地，微处理器120接收来自VRM 112的电压。VRM控制单元102可通过分别对两条状态输入线104和106进行监控，来检测VRM 108和VRM 112正常地操作。如果感测到VRM 108和VRM 112正常地操作，则VRM控制单元102可以使开关模块114断开VRM 108和VRM 112的输出，以便使每个VRM输出与其他输出相分离。在这样正常操作模式中，开关模块114使来自VRM 108的电压仅耦合到微处理器118，并且使来自VRM 112的电压仅耦合到微处理器120。然而，假定VRM 108出故障了并且停止在其输出端提供任何电压。由于缺少由VRM 108所提供的操作电压，因此微处理器118可能会停止操作。令人遗憾地，由于总是没有操作电压施加到微处理器118上，因此总线段128中的输出信号线可能保持为低态，这通过总线控制器154阻止了微处理器120的正确操作。为了改善该问题，可以将微处理器118处于旁路模式，并且向其提供充足的电压。可以从诸如VRM 112这样的仍进行正常操作的另一VRM模块提供这种电压。

VRM控制单元102可以通过感测存在于状态输入线104上的电压的不存在，来检测到VRM 108已经出了故障。因此，VRM 102可以激活开关控制线110，并且通过开关模块114使VRM 112的输出与微处理器118相耦合。由于此刻从VRM 112将充足的电压提供给微处理器118，因此此刻使微处理器118复位并且保持在旁路状态，以便使微处理器120可以与总线控制器154进行正常的交互。显而易见地，可能会出现相反的情况。也就是说，VRM 112可能出了故障，这会影响微处理器120。此后，VRM控制单元102激活开关模块114，使来自VRM 108的电压耦合到微处理器120，以便使其被旁路并且允许微处理器118继续进行操作。

为了更好地说明怎样将电压和电能提供给多处理器系统中的处理器，现在继续对各种实施例怎样检测电压错误、分离电压错误、并且使该系统中的处理器停用进行更加详细的讨论。图2描述了用于对核心电压230和核心电压260这两个核心电压进行控制的装置200。在一些实施例中，装置200可以完全在半导体衬底中实现，并且可包括单个集成电路。在其他实施例中，装置200的一个或多个部件可以作为分立的电子设备而存在，所述分立的电子设备通过诸如一个或多个印刷电路板上的电迹线这样的导线或者其他导电材料耦合在一起。

如图2所示，核心电压230可以将操作电压和电流提供给微处理器240。类似地，核心电压260可将操作电压和电流提供给微处理器270。在正常操作期间，VRM 220可产生或提供核心电压230，而VRM250可提供核心电压260。微处理器240和270可以是诸如共用存储器体系结构这样的各种不同计算机体系结构中所配置的多处理器计算机系统中的两个处理器。另外，微处理器240和270可利用诸如流水线、分时、多线程、交织、以及重叠这样的用于处理数据的各种技术。

电压和微处理器控制单元210可以对与微处理器240、微处理器270、以及由VRM 220和VRM 250所提供的电压有关的许多参数进行监控。例如，控制单元210可对由VRM 220和VRM 250所提供的电压进行监控，以确保这两个电压在适当的电压范围之内。在一些实施例中，控制单元210可对这种电压进行监控，以确保它们不会低于某些最小操作阈值。在其他实施例中，控制单元210可以简单地对由VRM 220和VRM 250之内的内部诊断电路所产生的状态位进行监控。换句话说，每个VRM可以具有自己的诊断电路，以对诸如电压电平、电压下降(sag)、电压下降持续时间、电压噪音、波动、以及电压质量的其他这种量度这样的电压参数进行监控。取决于实施例，可以在VRM或控制单元210中执行对这种电压参数的监控。

在检测到与VRM 220或VRM 250有关的电压错误时，控制单元210可以取决于实施例而按照各种不同的方式进行响应。在一些实施例中，控制单元210可首先使受到出故障的或有错误的VRM影响的处理器停用，使出故障的VRM停用，使来自正工作着的VRM的电压耦合到微处理器240和微处理器270，并且使通常与出故障的VRM相耦合的处理器保持在透明状态。按照这种方式使处理器保持在透明状态，可允许计算机系统的一个或多个剩余处理器继续操作。在一些实施例中，每个单独的VRM模块可以具有充足的电流产生能力以提供给微处理器240和微处理器260，从而允许简单地通过控制单元210使受影响的微处理器复位并且还允许其继续进行操作。

在其他实施例中，控制单元210可以按照不同方式来检测电压误差并对其做出响应。例如，控制单元210可以对来自微处理器和270的状态位进行监控，以便使任一位的损失与提供给处理器的错误电压相对应。换句话说，微处理器可以执行电压监控。在任何一个状态位损失时，控制单元210可以通过使出故障的VRM停用、使另一VRM耦合到受影响的处理器、并且保持受影响的处理器处于复位状态，而进行响应，这可有效地使其输入和输出线呈三态，以便使与相同输入和输出线相连的其他任何系统处理器或设备可以继续起作用。甚至在又一个实施例中，控制单元210可直接对核心电压230和260进行监控，以对控制单元210中的电压错误进行检测。

为了提供关于怎样将电能重新分配给多处理器计算机系统中的处理器的更清楚的示例，转到图3。图3示出了具有服务处理器315的计算机系统300，所述服务处理器315用于对来自两个电压调节器模块VRM 350和VRM 365的电压进行控制以便将电能提供给两个微处理器375和380。微处理器375可以具有专用的RAM 385，并且微处理器380可以具有专用的RAM 390。微处理器375和380与单条系统总线395相耦合，从而形成分布式存储器多处理器计算机系统300。

在正常操作期间，VRM 350可以为微处理器375提供经调节和滤波的核心电压355。类似地，VRM 365可为微处理器380提供核心电压370。通过铜平面为微处理器375和380分配核心电压355和核心电压370。由于VRM 350和VRM 365正常地起作用，因此微处理器375和380可分别利用核心电压355和370，以协力地进行操作，将数据传送到RAM 385和390和从RAM 385和390中传送数据。另外，每个微处理器可通过系统总线395将数据传送到计算机系统300中的其他设备和从其他设备中传送数据。此外，在正常操作期间，服务处理器315分别通过独立的状态线325和335对VRM 350和VRM365的状态进行监控。

在电压调节器模块之一损坏并且遭受到错误的情况下，服务处理器315可以对来自状态线325或状态线335的错误进行检测，并且通过使受影响的微处理器复位、使损坏的电压调节器停用、并且通过激活输出连接线345和闭合开关360使核心电压355和370耦合，来进行响应。用另一种方式来说，只要电压调节器具有错误，服务处理器315就可以检测到，并且通过使该调节器停用并从正工作着的调节器中提供电压给受影响的处理器，来进行响应，以便使该处理器被旁路，以使计算机系统300可继续操作。在VRM 350或VRM 365损耗时，通过从诸如辅助电压305这样的辅助电压源向处理器供电，服务处理器315可继续进行操作。

例如，假定计算机系统300通过VRM 350和VRM 365分别向微处理器375和微处理器380提供电能而正常地进行操作。服务处理器315可以使输出连接线345无效，以打开开关360。如果VRM 365遭受内部故障，那么状态线335可以转换为逻辑0。服务处理器315可以对状态线335的这个转换进行检测，并且通过将控制输出340从逻辑1转换为逻辑0而使VRM 365停用来进行响应，最终结果是使VRM 365停用。服务处理器315还可以通过使控制输出320从逻辑0转换为逻辑1而将微处理器380设置为复位状态。另外，服务处理器315可以通过激活输出连接线345并闭合开关360，将来自VRM 350的电能传送到微处理器380。闭合开关360可使VRM 350将来自核心电压355的恰好足够的电能提供给核心电压370，以便微处理器380可以使其输入-输出线正常地呈三态。按照这种方式通过使服务处理器315将控制输出320保持为逻辑1而使微处理器380的输入-输出线呈三态，可使微处理器380与系统总线395相分离，从而允许微处理器375继续操作并且与耦合到系统总线395的其他设备进行通信。

与使VRM 365停用和从VRM 350对微处理器380供电相类似地，服务处理器315可以利用控制输出330、控制输出310、以及输出连接线345使VRM 350停用和从使VRM 365对微处理器375供电。另外，服务处理器315可以通过取决于VRM 350、VRM 365、微处理器375、以及微处理器380的配置而使控制输出从低转换为高或者从高转换为低，而在不同的实施例中实现这些功能。换句话说，取决于电压调节器、微处理器、以及开关设备的配置，可以通过使这些线从高变为低或从低升为高来激活控制输出。

在各种实施例中，在使电压调节器旁路并且使微处理器停用的过程中由服务处理器315所执行的确切序列可能会改变，但是可以实现相同的任务。例如，在一些实施例中，服务处理器可首先使损坏的VRM停用，设置微处理器，此后使电压面耦合在一起。然而，在其他实施例中，服务处理器可首先将微处理器设置为复位状态，此后使损坏的VRM停用，并且最后使电压开关闭合。对各种输出控制线进行控制的确切顺序不是关键性的，这取决于计算机系统300的部件。

现在转到图4，其示出了一个多处理器计算机系统400。如图4所示，计算机系统400可以具有从不同数目的电压调节器供电的不同数目的处理器。更具体地说，计算机系统400可以具有两个通过第一VRM 430供电的微处理器，即微处理器435和微处理器440。类似地，第二VRM 455可以对微处理器485和微处理器490供电。应该注意的是，图4中的计算机系统400与图1中的计算机系统100、图3中的计算机系统300、以及图2中的装置200不同。虽然先前的系统和装置仅具有两个微处理器以及两个电压调节器模块，但是计算机系统400采用了用于对四个微处理器、即微处理器435、440、485、以及490供电的两个VRM 430和455。如所描述的，不同实施例可以包括可变数目的电压调节器和微处理器，这取决于应用的需要、处理器的功率需要、以及调节器的功率额定值等。

在计算机系统400中，VRM 430可在正常操作期间向微处理器435和微处理器供电。同样地，VRM 455可向微处理器485和490提供正常的操作电能。服务处理器410可以通过状态线420对VRM 430的状态进行监控，并且通过状态线465对VRM 455的状态进行监控。为了说明起见，如果在VRM 455中出现了电压错误，那么服务处理器410可以通过状态线465来检测错误，并且通过分别触发控制输出470和480来停用微处理器485和微处理器490，而进行响应。此后，服务处理器410可以通过改变控制输出460的状态而使VRM 455停用，并且通过接通继电器445而将电能耦合到微处理器485和490。接通继电器445可以闭合继电器触点450，这使得来自VRM 430的电压和电能耦合到微处理器485和490。

在替换实施例中，服务处理器410不必使与电压调节器相关的所有微处理器均停用或旁路。例如，假定VRM 430出现故障。服务处理器410可以通过激活控制输出425而停用VRM 430，并且接通继电器445以闭合继电器触点450，来进行响应。此外，进一步假定VRM455具有足够大的额定功率足以将电能提供给三个微处理器而不是四个处理器。服务处理器410不必使微处理器435和微处理器440均停用。作为替代，服务处理器410可使在计算机系统400中进行操作的处理器的数目达到最大，并且仅利用控制输出405来停用微处理器440或者利用控制输出415来停用微处理器435。

为了研究更灵活的且更详细的配置，我们现在回到图5，图5示出了服务处理器怎样对从若干电压调节器送至若干处理器的电压进行控制的替换技术。计算机系统500具有通常分别由四个电压调节器模块550、556、560、以及564供电的四个处理器，即处理器586、588、590、以及592。在正常操作期间，服务处理器502可以分别激活控制输出508、514、528、以及532以使开关566、570、572、以及574闭合，从而使来自VRM的电压耦合到各个处理器。服务处理器502可以分别通过VRM状态线504、518、524、以及536对VRM550、556、560、以及564进行监控。

当一个或多个VRM出故障时，图5所示的计算机系统500的配置可提供更加灵活的切换。例如，假定VRM 550和VRM 560出现故障了。服务处理器502可以通过状态线504和524对这些故障进行检测，并且通过激活控制输出线506和526以使VRM停用，并且改变控制输出508和528以打开开关566和572、从而使VRM的输出与微处理器586、微处理器590、以及在所有VRM的输出端上的互连导线相分离，来进行响应。服务处理器502可以通过激活控制输出510而停用处理器586，并且通过激活控制输出530而停用处理器590，来继续进行操作。此后，服务处理器502可以通过激活控制输出552并闭合开关568，而将来自VRM 556的电能传送到微处理器586。类似地，服务处理器502可以通过激活控制输出562并闭合开关584，而将来自VRM 564的电能传送到微处理器590。作为选择，服务处理器502可以通过激活控制输出520并闭合开关580，而将来自VRM 556的电能传送到微处理器590，并且通过激活控制输出512并闭合开关578，而将来自VRM 564的电能传送到微处理器586。

在替换实施例中，图5中的计算机系统500所采用的开关网络甚至可以对若干其他实施例提供更多的灵活性和冗余度，这取决于计算机系统500可能已遭受的任何上述故障。例如，假定微处理器588先前已经遭受了内部故障。服务处理器502可能已检测到该故障，并且通过激活控制输出558而使处理器588停用。然而，服务处理器502还可能从状态线518检测到VRM 556仍具有很好的电压状态。因此，控制输出514可能仍是有效的，并且开关570仍是闭合的。然而，假定计算机系统500遭受到VRM 564的故障，该故障可以由服务处理器502通过状态输入536检测到。服务处理器502可以通过激活控制输出540而使微处理器592停用，通过激活控制输出534而使VRM564停用，并且通过激活控制输出532以打开开关574而使VRM 564分离。

此后，服务处理器502可以通过激活控制输出512并且闭合开关578而简单地将来自VRM 550的电能传送到微处理器592，或者通过激活控制输出562并闭合开关584而从VRM 560提供电能，来继续进行操作。然而，可将服务处理器502配置成识别到微处理器588已经被停用，这意味着VRM 556可以用来向替换的微处理器供电，因为对于被停用的微处理器588而言耗用功率是充分低的。如果是这样的话，则服务处理器502可以激活控制输出522以闭合开关582，从而使来自VRM 556的电能耦合到微处理器592。此后，服务处理器502可以通过使来自控制输出540的停用命令无效，而使微处理器592返回到使用状态。

值得强调的是这样的事实，即，每个VRM的输出可以被耦合到其他VRM的每个其他输出。VRM 550可以通过激活控制输出552并闭合开关568而耦合到微处理器588，通过激活控制输出554并闭合开关576而耦合到微处理器590，通过激活控制输出512并闭合开关578而耦合到微处理器592。类似地，可以通过分别单独地激活控制输出552、554、512、520、522、以及562以闭合开关568、576、578、580、582、以及584，而使VRM 556、VRM 560和VRM 564耦合到每个微处理器。

图6示出了具有八个微处理器并且采用两个用于在微处理器当中切换电压的服务处理器的大型计算机系统600。值得注意的是，计算机系统600因为利用双服务处理器而与先前所讨论的实施例不同，先前的实施例具有单个服务处理器或电压控制单元。这种不同的实现方式可帮助说明不同实施例可具有可变数目的服务处理器，其被配置成具有可变数目的电压调节模块以及可变数目的微处理器。

更具体地说，计算机系统600具有用于对具有相应核心电压670、672、678、以及680的四个VRM 610、612、614、以及616进行监控的第一服务处理器602。服务处理器602还对通过开关晶体管630、632、634、636、638、640、以及642而提供给四个微处理器668、674、676、以及682的电压进行控制。按照类似镜像的方式，第二服务处理器604对具有相应核心电压686、688、694、以及696的四个VRM618、620、622、以及624进行监控。服务处理器604还可对通过开关晶体管644、645、646、648、650、652、以及654而提供给四个微处理器684、690、692、以及698的电压进行控制。

实现具有两个服务处理器而不是一个服务处理器的计算机系统600可以具有诸如服务处理器设计更简单这样的许多合乎需要的益处。作为选择，按照这种方式拆分处理器和电压调节器由于硬件要求而可能是必需的。例如，计算机系统600可以包括服务器网络中的计算机系统。由于空间和热负荷的要求，必须对服务器系统中的各种服务器处理器当中的多个处理器进行划分。也就是说，服务处理器602和所有相关联的VRM以及微处理器可以位于一个印刷电路板上并可插入到安装在机架上的(rack-mounted)计算机系统硬件中。由应用或硬件外壳尺寸所确定的最大容许电路尺寸可能要求服务处理器604和所有相关联的VRM以及微处理器位于单独的印刷电路板上。

与先前所讨论的例子相类似地，服务处理器602和604对与其相耦合的各种VRM、晶体管、以及微处理器进行监控和控制。例如，在正常操作期间，服务处理器604可以使来自VRM 618、620、622、以及624的输出电压耦合到相应的核心电压686、688、694、以及696。服务处理器604可以通过使P型场效应管(P-fet)644、646、650、以及654的栅极偏置到地电势以使其导通，同时使P型场效应晶体管645、648、以及652的栅极耦合到诸如Vdd这样的正电压电源以使其断开，而使电压相耦合，并且使用于将不同VRM的输出相连的交叉耦合线相分离。

与先前所讨论的技术相类似地，在感测到VRM之一出现故障时，服务处理器604可以对一个或多个晶体管的状态进行切换，以便使来自替换的正起作用的VRM的电压耦合到受出故障的VRM影响的处理器，从而使受影响的处理器可以被保持在复位状态、旁路、或者返回到使用状态。例如，假定VRM 622出现故障，这会影响核心电压694和微处理器692的电压面。服务处理器604可以通过使P型场效应晶体管650的栅极偏置到Vdd以便使VRM 622的电压输出与微处理器及其他VRM输出相分离，来做出响应。此后，服务处理器604可以将来自其他VRM之一的输出耦合到核心电压694和微处理器692。一种可能的耦合方案可以涉及：通过使P型场效应晶体管648的栅极偏置到地电势，而使VRM 620的输出与核心电压694和微处理器692相耦合。从所陈述的内容中可显而易见地得知，通过对P型场效应晶体管652进行切换，还可使VRM 624的电压输出与核心电压694和微处理器692相耦合。

服务处理器602可以按照与关于服务处理器604所描述的方式类似的方式进行操作。此外，在其他实施例中，服务处理器可以利用不同于P型场效应晶体管的设备使VRM的电压输出相耦合。例如，一些实施例可仅利用N型场效应晶体管、或者利用P型场效应晶体管和N型场效应晶体管的组合。此外，在又一些实施例中，其他电路设备可与场效应晶体管、开关、或者触点一起进行工作。例如，在图6中所描述的计算机系统600的开关P型场效应晶体管可以具有与晶体管相耦合的电容和电阻元件，以便提供诸如去抖动(de-bouncing)、平滑器开关、以及降低反向电感冲击(inductive kick-back)这样的益处。此外，虽然在对先前实施例的讨论中未具体提及，但是在各种实施例部件中添加诸如开关网络这样的其他电路设备同样是可适用的。

另外，各种实施例中的服务处理器和电压控制单元可以是相对简单的，诸如相对较小且简单的逻辑门布置方案。然而，在其他实施例中，服务处理器和电压控制单元可以包括相对复杂的处理器，所述处理器具有内部时钟发生器、存储器、处理编码指令、以及用于执行停用和电压切换这样的处理器动作的软件程序。

现在转到图7A和7B，图7A和7B示出了在处理器电压调节器遭受错误时对多处理器计算机进行操作的方法。图7A通过对具有多个处理器的系统进行操作而开始(方框705)。不同的实施例可以具有被设置成诸如共用存储器计算机体系结构、分布式存储器体系结构、以及这两者的组合或演变这样的不同计算机体系结构的多个处理器。处理器可以都与单条总线耦合在一起，或者处理器的集群可以通过更小的且单独的处理器组总线而耦合在一起。

图7A的方法可以通过对多处理器计算器系统监控电压错误状态来继续(方框710)。所监控的错误状态可以随不同实施例而改变。例如，在一些实施例中，错误状态可以是不存在微处理器所需的一个或多个VRM。在其他实施例中，错误状态可以是缺乏很好的核心电压。只要未检测到错误状态，则该方法所需的动作可以仅仅包括简单地继续对错误状态进行监控(方框715和710)。然而，一旦检测到错误状态，根据图7A中的方法的系统就可以通过分离电压错误状态或使其无效而继续(方框715和720)。例如，根据7A的方法而起作用的计算机系统可以分离或防止将电压供应给有故障的电压调节器的输入端。或者，一个实施例中可通过打开耦合在调节器输出与调节器负载之间的开关而分离坏的电压调节器。

根据图7A的实施例可以使受到电压错误状态影响的处理器复位(方框725)，并且激活开关以将来自替换源的电压提供给受影响的处理器(方框730)。在有些实施例中，替换源可以是该系统中的另一电压调节器。然而，在其他实施例中，替换电压源可以是未经滤波的且未经调节的电压源。

一旦受影响的处理器被复位(方框725)，则使该处理器保持在复位状态(单元735)，这可使来自地址总线的、与受影响的处理器相关联的输入和输出呈三态(方框735)，从而允许计算机系统中的其他处理器进行操作而不受该被停用或旁路的处理器的影响(方框750)。在各种实施例中，可以使受影响的处理器与系统中的其他总线相分离。例如，可以使该处理器与数据总线、或者控制总线、或者所有三种总线的组合相分离。

根据例如图5所示的计算机系统500，本发明的另一实施例被实现为在诸如用于服务处理器的处理器、核心电压处理器、或者甚至由各种电压源供电的系统处理器这样的电路部件设备中使用的程序产品。该程序产品中的程序定义了实施例的功能(包括在这里所描述的方法)，并且可以被包含在各种数据和/或信号承载介质上。说明性的数据和/或信号承载介质包括但不局限于：(i)永久地存储在不可写的存储介质(例如，计算机系统内的只读存储器设备)上的信息；以及(ii)存储在可写的存储介质(例如，磁性介质)上的可改变的信息。当这种数据和/或信号承载介质载有可实现本发明中的功能的微处理器可读的指令时，这种数据和/或信号承载介质表示了本发明的实施例。

通常，执行用于实现本发明的实施例的例程可以是操作系统或特定部件、程序、模块、对象、或者包括在电路板设备的存储器之内的指令序列的一部分。本发明的微处理器程序可以由可由微处理器翻译成机器可读格式并且由此成为可执行指令的大量指令组成。此外，该程序可以由驻留于本地程序中的变量和数据结构组成，或者该程序可以在存储器或其他存储设备中获得。此外，在下文中所描述的各种程序可根据在本发明的特定实施例中实现它们所用于的应用而确定。然而，应该明白的是，仅仅是为了方便起见，而使用了上述任何特定程序专门用语，并且因此本发明不应当局限于仅仅在由这些专门用语所确定的和/或意指的任何特定应用中使用。

计算与多处理器计算机系统设计领域的普通技术人员很容易明白的是，用于将电能提供给多处理器计算机系统中的处理器的各种实施例给予了多处理器计算系统领域的灵活性和时机。这些示例仅仅是少数几种可能的、在多处理器计算机系统设计领域中应用用于将电能提供给多处理器系统中的处理器的方法或者基本上用于实现该方法的装置和介质的情况。

本领域普通技术人员可显而易见的得知的是，本公开的益处在于，本发明考虑到了当部件出现故障时用于将电能提供给多处理器计算机系统中的处理器并且使其旁路的方法、装置、以及介质。应当理解，在详细说明和附图中所示出和描述的本发明的形式仅仅是示例性的。下述权利要求应当被宽泛地解释为包含了所公开的示例性实施例的所有变化。

虽然已经针对一些实施例详细地描述了本发明以及其某些优点，但是应该清楚的是，在不脱离随后权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下可以做出各种变化、替换、以及改变。此外，实施例可以实现多个目的，而不是属于所附权利要求的范围之内的每个实施例都可实现每个目的。此外，本申请的范围并不局限于说明书中所描述的处理、机器、制品、物质组成、装置、方法、以及步骤的特定实施例。本领域普通技术人员从本发明的公开中可以很容易地得知，根据本发明，可以使用目前现有的或者以后开发的、用于执行与这里所描述的相应实施例基本相同的功能或者实现与实施例基本相同的结果的处理、机器、制品、物质组成、装置、方法、或者步骤。因此，所附权利要求包括在其范围之内的这种处理、机器、制品、物质组成、装置、方法、或者步骤。

Claims (23)

1、一种用于向具有多个处理器的计算机系统中的处理器供电的方法，该方法包括：

确定与第一电压电势有关的参数，其中第一电压电势耦合到所述处理器上；

根据该参数，

使第一电压电势与所述处理器分离；

使所述处理器停用；以及

将第二电压电势耦合到所述处理器。

2、根据权利要求1的方法，进一步包括：在停用所述处理器的情况下操作所述计算机系统。

3、根据权利要求1的方法，其中，确定参数的步骤包括：检测第一电压电势是否低于可接受的值。

4、根据权利要求1的方法，其中，确定参数的步骤包括：对来自所述处理器的状态信号进行感测。

5、根据权利要求1的方法，其中，确定参数的步骤包括：对来自电压调节器模块的状态信号进行感测。

6、根据权利要求1的方法，其中，分离步骤包括：使用于产生第一电压电势的电压调节器模块停用。

7、根据权利要求1的方法，其中，分离步骤包括：断开用于将第一电压电势耦合到所述处理器的晶体管。

8、根据权利要求1的方法，其中，停用步骤包括：将停用信号传送到处理器，以便使所述处理器使其至少一个输出呈三态。

9、根据权利要求1的方法，其中，停用步骤包括：将复位信号传送到所述处理器，以便使所述处理器进入复位状态并使其至少一个输出呈三态。

10、根据权利要求1的方法，其中，耦合步骤包括：闭合继电器触点，以便将第二电压电势耦合到所述处理器。

11、根据权利要求1的方法，其中，耦合步骤包括：激活用于将第二电压电势耦合到所述处理器的晶体管。

12、一种用于向具有多个处理器的计算机系统中的处理器提供电压的装置，该装置包括：

错误检测电路，用于对与用于向所述处理器提供电压的第一电压调节器模块有关的错误状态进行检测；

停用电路，用于在错误检测电路检测到错误时，使第一电压调节器模块停用；

处理器分离电路，用于在错误检测电路检测到错误时，使处理器处于分离状态，其中，在处于分离状态下时使所述处理器的输入和输出中的一个或多个与计算机系统中的总线相分离；以及

电压切换电路，用于在错误检测电路检测到错误时，将来自第二电压调节器模块的电压提供给所述处理器。

13、根据权利要求12的装置，其中，错误检测电路、停用电路、处理器分离电路、以及电压切换电路构成一个服务处理器。

14、根据权利要求13的装置，进一步包括与停用电路相耦合的停用输出，该停用输出用于停用第一电压调节器模块。

15、根据权利要求13的装置，进一步包括与电压切换电路相耦合的电压切换输出，该电压切换输出用于激活将第二电压调节器模块耦合到所述处理器的晶体管。

16、根据权利要求12的装置，其中，错误检测电路适用于检测来自于第一电压调节器模块的电压的不存在。

17、根据权利要求12的装置，其中，停用电路包括用于使第一电压调节器与所述处理器电分离的晶体管。

18、根据权利要求12的装置，其中，处理器分离电路适用于使所述处理器处于复位状态。

19、根据权利要求12的装置，其中，电压切换电路包括用于将第二电压调节器耦合到所述处理器的晶体管。

20、一种多处理器计算机系统，包括：

两个或多个处理器；

两个或多个电压调节模块，用于将电压提供给所述两个或多个处理器；

电压错误检测模块，用于感测所述两个或多个电压调节模块中的至少一个的问题；

电压分离模块，用于基于电压错误检测模块检测到问题，而使至少一个电压调节模块与受到该问题影响的两个或多个处理器中的至少一个相分离；以及

电压切换模块，用于将未受到该问题影响的两个或多个电压调节模块中的至少一个耦合到受到该问题影响的两个或多个处理器中的至少一个。

21、根据权利要求20的系统，进一步包括处理器停用模块，该处理器停用模块用于响应于电压错误检测模块感测到问题，而使受到该问题影响的两个或多个处理器中的至少一个停用。

22、根据权利要求21的系统，其中，处理器停用模块响应于电压错误检测模块感测到问题，而使受到该问题影响的处理器与计算机系统中的总线相分离。

23、根据权利要求20的系统，其中，计算机系统包括服务器。

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