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HINTERGRUND
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Prozessoren in elektronischen Vorrichtungen nehmen auf der Basis der Anzahl und des Typs der Aufgaben, die ausgeführt werden, unterschiedliche Leistungsmengen auf. Beispielsweise verwendet ein Prozessor, der meistens still steht, weniger Leistung als ein Prozessor, der bei oder bei nahezu 100%iger Auslastung ausgeführt wird. Überdies erfordern unterschiedliche Anwendungen eventuell unterschiedlichen Rechenaufwand, und somit können Prozessoren, die unterschiedliche Anwendungen ausführen, sogar in dem Fall, dass die Auslastung konstant gehalten wird, unterschiedliche Mengen an Leistung aufnehmen.
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Manche Prozessoren weisen die Fähigkeit auf, ihre inneren Siliziumtemperaturen zu messen und bestimmte Leistungsversorgungsspannungen anzufordern. Wenn er unterhalb vorbestimmter Siliziumtemperaturen arbeitet, kann ein Prozessor eine höhere Versorgungsspannung anfordern (und die Taktfrequenz erhöhen), so dass der Prozessor Anweisungen schneller ausführt. Falls sich Siliziumtemperaturen an vorbestimmte Schwellen annähern, fordert der Prozessor eine verringerte Versorgungsspannung an (und verringert desgleichen die Taktfrequenz). Obwohl die Siliziumtemperatur jedoch deutlich unterhalb der Schwelle liegen kann, kann ein Prozessor die angeforderte Versorgungsspannung (und Taktfrequenz) begrenzen, um zu gewährleisten, dass die Leistungsaufnahme innerhalb der Grenzen der Spannungsregelungsschaltungsanordnung liegt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Zum Zweck einer ausführlichen Beschreibung exemplarischer Ausführungsbeispiele wird nun auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, bei denen:
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1 ein System gemäß zumindest manchen Ausführungsbeispielen zeigt;
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2 in graphischer Form verschiedene Beziehungen von tatsächlich seitens des Prozessors aufgenommenem elektrischem Strom und von an den Prozessor gemeldetem elektrischem Strom zeigt;
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3 ein elektrisches Schaltbild einer Spannungsreglerschaltung gemäß zumindest manchen Ausführungsbeispielen zeigt;
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4 eine Spannungsreglerschaltung gemäß zumindest manchen Ausführungsbeispielen zeigt; und
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5 ein Verfahren gemäß zumindest manchen Ausführungsbeispielen zeigt.
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BEZEICHNUNG UND NOMENKLATUR
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Bestimmte Begriffe werden in der folgenden Beschreibung und in den folgenden Patentansprüchen durchgehend verwendet, um auf bestimmte Systemkomponenten Bezug zu nehmen. Wie Fachleuten einleuchten wird, können Computerfirmen unter verschiedenen Namen auf eine Komponente Bezug nehmen. Dieses Dokument beabsichtigt nicht, zwischen Komponenten zu unterscheiden, die sich bezüglich ihres Namens, jedoch nicht ihrer Funktion unterscheiden.
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In der folgenden Erörterung und in den Patentansprüchen werden die Begriffe „umfassen” und „aufweisen” auf offene Weise verwendet und sollten somit dahin gehend interpretiert werden, dass sie „umfassen, aber nicht beschränkt sein auf ...” bedeuten. Ferner soll der Begriff „koppeln” oder „koppelt” entweder eine indirekte oder direkte Verbindung bedeuten. Falls also eine erste Vorrichtung mit einer zweiten Vorrichtung gekoppelt wird, kann diese Verbindung durch eine direkte Verbindung oder durch eine indirekte Verbindung über andere Vorrichtungen und Verbindungen erfolgen.
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„Regler vom linearen Typ” soll ein Spannungs- oder Stromreglersystem bedeuten, das eine Leistungsflusssteuervorrichtung (z. B. bipolaren Sperrschichttransistor, Feldeffekttransistor) aufweist, die in seiner linearen Region betrieben wird.
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„Regler vom Schalttyp” soll ein Spannungs- oder Stromreglersystem bedeuten, das eine Leistungsflusssteuervorrichtung (z. B. bipolaren Sperrschichttransistor, Feldeffekttransistor) aufweist, die abwechselnd zwischen einem Aus-Zustand und einem vollständig gesättigten Ein-Zustand betrieben wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Erörterung ist auf verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung gerichtet. Obwohl eines oder mehrere dieser Ausführungsbeispiele bevorzugt sein kann bzw. können, sollten die offenbarten Ausführungsbeispiele nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der Offenbarung, einschließlich der Patentansprüche, interpretiert oder anderweitig verwendet werden. Außerdem wird Fachleuten einleuchten, dass die folgende Beschreibung eine breite Anwendung hat, und die Erläuterung jeglichen Ausführungsbeispiels soll lediglich beispielhaft für dieses Ausführungsbeispiel sein und soll nicht andeuten, dass der Schutzumfang der Offenbarung, einschließlich der Patentansprüche, auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt sei.
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Die verschiedenen nachstehend erörterten Ausführungsbeispieie sind auf Computersysteme gerichtet, bei denen eine außerhalb des Prozessors befindliche Schaltungsanordnung tatsächlich aufgenommenen elektrischen Strom des Prozessors misst und dem Prozessor einen Wert des aufgenommenen elektrischen Stroms meldet; aus nachstehend näher erörterten Gründen ist jedoch der dem Prozessor gemeldete Wert des elektrischen Stroms absichtlich anders als, und in vielen Fällen geringer als, der Wert des tatsächlich aufgenommenen elektrischen Stroms. Die Folge ist eine Zunahme der Leistungsfähigkeit des Prozessors. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele wurden im Zusammenhang mit industriellen und Verbrauchercomputersystemen (consumer computer systems) entwickelt, besonders in Bezug auf den Hauptprozessor der Computersysteme, und die vorliegende Spezifikation ist auf den entwicklungsbezogenen Kontext gerichtet. Jedoch können verschiedene Ausführungsbeispiele dessen, einen elektrischen Strom zu melden, der sich von dem tatsächlich aufgenommenen unterscheidet, auf jeglichen Prozessor anwendbar sein, beispielsweise eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU – graphics processing unit), einen Digitalsignalprozessor (DSP – digital signal processor), eine Gleitpunkteinheit (FPU – floating point unit), einen Bildprozessor, einen Arrayprozessor, eine Mikrosteuerung oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC – application specific integrated circuit).
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1 veranschaulicht ein Computersystem 1000, das gemäß zumindest manchen Ausführungsbeispielen aufgebaut ist. Das Computersystem 1000 weist eine gedruckte Schaltungsplatine oder Hauptplatine 100 auf, auf der verschiedene elektrische Komponenten gekoppelt sind. Insbesondere weist die Hauptplatine 100 einen Prozessor 102 auf. Der Prozessor 102 ist durch eine Host-Brücke 106 mit einem Hauptspeicherarray 104 und verschiedenen anderen peripheren Computersystemkomponenten gekoppelt. Der Prozessor 102 ist anhand eines Host-Busses 108 mit der Host-Brücke 106 gekoppelt, oder die Host-Brücke 106 kann in den Prozessor 102 integriert sein. Somit kann das Computersystem 1000 andere Buskonfigurationen oder Bus-Brücken zusätzlich zu den oder statt der in 1 gezeigten implementieren.
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Das Hauptspeicherarray 104 ist durch einen Speicherbus 110 mit der Host-Brücke 106 gekoppelt. Die Host-Brücke 106 weist eine Speichersteuereinheit auf, die Transaktionen zu dem Hauptspeicher 104 steuert, indem sie Steuersignale für Speicherzugriffe aktiviert. Das Hauptspeicherarray 104 fungiert als Arbeitsspeicher für den Prozessor 102 und weist eine Speichervorrichtung oder ein Array von Speichervorrichtungen auf, in der bzw. in denen Programme, Anweisungen und Daten gespeichert sind. Das Hauptspeicherarray 104 kann eine beliebige geeignete Art von Speicher aufweisen, beispielsweise einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAN – dynamic random access memory) oder beliebige der verschiedenen Arten von DRAM-Vorrichtungen wie beispielsweise synchronen DRAN (SDRAM), Erweiterter-Datenausgang-DRAN (EDODRAM – extended data output DRAN) oder Rambus-DRAN (RDRAM).
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Bei manchen Ausführungsbeispielen weist das Computersystem 1000 eine Graphiksteuerung oder einen Videotreiber 112 auf, die bzw. der anhand eines PCI-Express-Busses (PCI-E-Busses, PCI = peripheral components interconnect, Verbindung zwischen peripheren Komponenten) 114 oder eines anderen geeigneten Bustyps mit der Host-Brücke 106 gekoppelt ist. Alternativ dazu kann der Videotreiber 112 mit dem Primärerweiterungsbus 116 oder einem der Sekundärerweiterungsbusse (z. B. PCI-Bus 118) gekoppelt sein. Der Videotreiber 112 kann ferner mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelt sein, die jegliche geeignete elektronische Anzeigevorrichtung aufweisen kann, auf der ein beliebiges Bild oder beliebiger Text dargestellt werden kann. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist der Videotreiber 112 mit der Hauptplatine 100 integriert, und bei anderen Ausführungsbeispielen ist der Videotreiber 112 eine Zusatzkarte, die physisch und elektrisch mit der Hauptplatine 100 gekoppelt ist.
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Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 weist das Computersystem 1000 feiner eine zweite Brücke 122 auf, die eine Brücke zwischen dem Primärerweiterungsbus 116 und verschiedenen Sekundärerweiterungsbussen, z. B. dem PCI-Bus 118 und einem Bus mit einer geringen Zahl von Anschlussstiften (LPC-Bus, LPC = low pin count) 120, bildet. Gemäß manchen Ausführungsbeispielen weist die Brücke 122 eine von Intel Corporation hergestellte Eingangs/Ausgangs-Steuerzentralstation (ICH – Input/Output Controller Hub) auf. Bei den in 1 gezeigten Ausführungsbeispielen weist der Primärerweiterungsbus 116 einen Zentralstationsverbindungsbus (hub link bus) auf, der ein firmeneigener Bus der Intel Corporation ist. Jedoch ist das Computersystem 1000 nicht auf einen von Intel hergestellten Chipsatz beschränkt, und somit können äquivalent andere geeignete Chipsätze und folglich andere geeignete Busse zwischen den Brückenvorrichtungen verwendet werden.
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Eine Firmware-Zentralstation 124 ist anhand des LPC-Busses 120 mit der ICH 122 gekoppelt. Die Firmware-Zentralstation 124 weist einen Nur-Lese-Speicher (ROM) auf, der seitens des Prozessors 102 ausführbare Softwareprogramme enthält. Die Softwareprogramme weisen nicht nur Programme zum Implementieren von Basiseingabe-Ausgabe-System-Befehlen (BIOS-Befehlen, BIOS = basic input/output system) auf, sondern auch Anweisungen, die während und direkt nach Einschalt-Selbsttest-Prozeduren (POST-Prozeduren, POST = power-on self test) ausgeführt werden. Die POST-Prozeduren erfüllen verschiedene Funktionen innerhalb des Computersystems, bevor die Steuerung des Computersystems an das Betriebssystem übergeben wird.
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Eine Super-Eingabe-/Ausgabesteuerung (Super-I/O-Steuerung) 126 ist mit der ICH 122 gekoppelt und steuert viele Computersystemfunktionen, beispielsweise eine Schnittstellenbildung mit verschiedenen Eingabe- und Ausgabevorrichtungen wie z. B. einer Tastatur und einer Zeigevorrichtung (z. B. Maus), verschiedenen Seriell-Toren und Floppy-Laufwerken. Die Super-I/O-Steuerung 126 wird auf Grund der vielen I/O-Funktionen, die sie erfüllt, oft als „Super...” bezeichnet.
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Das Computersystem 1000 weist ferner eine Leistungsversorgung 130 wie z. B. eine Schaltleistungsversorgung auf, die mit der Hauptplatine 100 elektrisch gekoppelt ist. Die Leistungsversorgung 130 erzeugt eine Vielzahl von Leistungssignalen mit unterschiedlichen Gleichstromspannungen (DC-Spannungen, DC = direct current), z. B. +12 Volt (V), –12 V, +5 V, –5 V und +3,3 V. Obwohl die Leistungsversorgung 130 eine Vielzahl von Leistungssignalen mit unterschiedlichen Spannungen bereitstellt, können auf der Hauptplatine 100 andere Spannungen benötigt werden. Beispielsweise können manche der integrierten Schaltungen auf der Hauptplatine 100, z. B. der Prozessor 102, auf der Basis von Versorgungsspannungen arbeiten, die zwischen 0,75 Volt (V) und 1,5 V liegen, jedoch liefert die Leistungsversorgung 130 kein derartiges Leistungssignal. Um die Spannungen zu liefern, weist die Hauptplatine 100 gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Spannungsreglerschaltung 150 auf, die durch ein Kabel 132 mit einem oder mehreren von der Leistungsversorgung 130 bereitgestellten Signalen gekoppelt ist.
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Die Spannungsreglerschaltung 150 empfängt Leistung von einem oder mehreren der Leistungssignale (z. B. +12 V) und verringert die Spannung auf eine für den Prozessor 102 geeignete Spannung. Die Spannungsreglerschaltung 150 kann einen Regler vom Schalttyp, einen Regler vom linearen Typ oder eine Kombination der beiden aufweisen. Das durch die Spannungsreglerschaltung 150 erzeugte Leistungssignal ist anhand einer Leistungsschiene 152 mit dem Prozessor 102 gekoppelt. Das durch die Spannungsreglerschaltung 150 erzeugte Leistungssignal kann auch mit anderen Vorrichtungen gekoppelt werden, und/oder die Spannungsreglerschaltung 150 kann andere Leistungssignale erzeugen, die mit anderen Systemvorrichtungen (z. B. Hauptspeicherarray und den verschiedenen Brücken) gekoppelt werden.
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Gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der Prozessor 102 dazu konfiguriert, seine inneren Siliziumtemperaturen zu messen und bestimmte Spannungen auf der Leistungsschiene anzufordern. Wenn er unterhalb vorbestimmter Siliziumtemperaturen arbeitet, kann der Prozessor 102 eine höhere Spannung auf der Leistungsschiene 152 anfordern (und die Taktfrequenz erhöhen), so dass der Prozessor 102 Anweisungen schneller ausführt. Falls sich Siliziumtemperaturen den vorbestimmten Schwellen annähern, fordert der Prozessor 102 eine verringerte Spannung auf der Leistungsschiene 152 an (und verringert desgleichen die Taktfrequenz). Bei manchen Ausführungsbeispielen und in Abhängigkeit von den Siliziumtemperaturen in dem Prozessor 102 sendet der Prozessor 102 an die Spannungsreglerschaltung 150 ein Signal, das eine bestimmte Spannung in einem Bereich von einschließlich 0,75 V bis einschließlich 1,5 V anfordert.
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Damit der Prozessor die Anforderung sendet und damit die Spannungsreglerschaltung 150 die Anforderung empfängt, sind der Prozessor 102 und die Spannungsreglerschaltung 150 anhand einer oder mehrerer Signalleitungen 154 kommunikativ gekoppelt. Die Signalleitungen 154 können viele Formen aufweisen. In manchen Fällen kann eine einzige Signalleitung den Prozessor 102 und die Spannungsreglerschaltung 150 koppeln. In dem veranschaulichenden Fall einer einzigen Signalleitung kann der Prozessor 102 Folgendes treiben: ein analoges Gleichstromsignal (DC-Signal), dessen Elektrischer-Strom-Amplitude die angeforderte Spannung für die Leistungsschiene 152 angibt; ein analoges DC-Signal, dessen Spannungsamplitude die angeforderte Spannung für die Leistungsschiene 152 angibt; und ein digitales Signal, das einen Wert aufweist, der die angeforderte Spannung für die Leistungsschiene 152 angibt.
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Bei wieder anderen Ausführungsbeispielen können die Signalleitungen 154 eine Mehrzahl von Signalleitungen aufweisen, die als Parallelkommunikationsbus betrieben werden. In dem veranschaulichenden Fall einer Mehrzahl von Signalleitungen kann der Prozessor 102 ein digitales Signal treiben, das einen Wert aufweist, der die angeforderte Spannung für die Leistungsschiene 152 angibt. Die Spannungsreglerschaltung 150 empfängt von dem Prozessor, das Signal das die angeforderten Spannungen angibt, und stellt die angeforderte Spannung dem Prozessor 102 auf der Leistungsschiene 152 bereit.
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Weiterhin gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der Prozessor 152 dazu konfiguriert, eine Angabe des über die Leistungsschiene 152 seitens des Prozessors 102 aufgenommenen elektrischen Stroms von der Spannungsreglerschaltung 150 zu empfangen. Damit die Spannungsreglerschaltung 150 die Angabe des aufgenommenen elektrischen Stroms sendet und damit der Prozessor 102 die Angabe empfängt, sind der Prozessor 102 und die Spannungsreglerschaltung 150 ebenfalls anhand einer oder mehrerer Signalleitungen 156 kommunikativ gekoppelt. Die Signalleitungen 156 können viele Formen aufweisen. In manchen Fällen kann eine einzige Signalleitung den Prozessor 102 und die Spannungsreglerschaltung 150 koppeln. In dem veranschaulichenden Fall einer einzigen Signalleitung kann die Spannungsreglerschaltung 150 Folgendes treiben: ein analoges DC-Signal, dessen Elektrischer-Strom-Amplitude den seitens des Prozessors 102 aufgenommenen elektrischen Strom angibt; ein analoges DC-Signal, dessen Spannungsamplitude den seitens des Prozessors 102 aufgenommenen elektrischen Strom angibt; und ein digitales Signal, das einen Wert aufweist, der den seitens des Prozessors 102 aufgenommenen elektrischen Strom angibt. Bei wieder anderen Ausführungsbeispielen können die Signalleitungen 156 eine Mehrzahl von Signalleitungen aufweisen, die als Parallelkommunikationsbus betrieben werden. In dem veranschaulichenden Fall einer Mehrzahl von Signalleitungen kann die Spannungsreglerschaltung 150 ein digitales Signal treiben, das einen Wert aufweist, der den seitens des Prozessors 102 aufgenommenen elektrischen Strom angibt. Der Prozessor 102 kann den Wert, der den aufgenommenen elektrischen Strom angibt, und die bekannte angeforderte Spannung auf der Leistungsschiene dazu verwenden, einen Leistungsverlust seitens des Prozessors 102 zu berechnen.
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Obwohl Siliziumtemperaturen für den Prozessor 102 deutlich unterhalb der Schwelle liegen können, kann der Prozessor 102 trotzdem die angeforderte Spannung auf der Leistungsschiene 152 begrenzen, um zu gewährleisten, dass der Leistungsverlust des Prozessors 102 innerhalb dessen liegt, von dem der Prozessor 102 annimmt, dass die Spannungsreglerschaltung 150 es bereitstellen kann. Insbesondere veröffentlichen Prozessorhersteller Spezifikationen für Leistungsanforderungen von Prozessoren deutlich vor dem Freigabedatum des Prozessors. Für Prozessoren, die die Fähigkeit aufweisen, Siliziumtemperaturen zu erfassen und Leistungsschienenspannung (und somit Leistungsverlust) anzupassen, sind die Prozessoren dahin gehend programmiert, einen Leistungsverlust selbst auf den maximalen Leistungsverlust, der in veröffentlichten Spezifikationen für den jeweiligen Prozessor angegeben ist, zu begrenzen, auf der Basis der Annahme, dass die Spannungsreglerschaltungen nicht mehr Leistung bereitstellen können als in den veröffentlichten Spezifikationen angegeben ist. Jedoch können die Prozessoren in vielen Fällen bei Leistungsverlustniveaus arbeiten, die über und in vielen Fällen deutlich über dem maximalen Leistungsverlust liegen, der in veröffentlichten Spezifikationen für den jeweiligen Prozessor angegeben ist, solange der Prozessor die Siliziumtemperaturschwellen nicht überschreitet.
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Gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Spannungsreglerschaltung 150 die Fähigkeit auf, Leistung auf Niveaus bereitzustellen, die über dem in den veröffentlichten Spezifikationen angegebenen maximalen Leistungsverlust liegen. Obwohl die Spannungsreglerschaltung 150 außerdem die Menge an tatsächlich seitens des Prozessors 102 aufgenommenem elektrischem Strom messen kann, ist die Spannungsreglerschaltung 150 dazu konfiguriert, die Angabe des aufgenommenen elektrischen Stroms zu senden, die sich von der Menge an tatsächlich aufgenommenem elektrischem Strom unterscheidet. Insbesondere ist die Spannungsreglerschaltung 150 bei manchen Ausführungsbeispielen dazu konfiguriert, die Angabe von aufgenommenem elektrischem Strom zu senden, die niedriger ist als der tatsächlich aufgenommene elektrische Strom. Es sei darauf hingewiesen, dass die Unterschiede zwischen der Angabe von elektrischem Strom und dem tatsächlich aufgenommenen elektrischen Strom mehr sind als lediglich Unterschiede, die durch Schwankungen bei Komponentenwerten verursacht werden. Beispielsweise gilt ein Melden eines aufgenommenen elektrischen Stroms unterschiedlich zu tatsächlich aufgenommenem elektrischem Strom auf der Basis dessen, dass sich der Widerstandswert eines oder mehrerer Widerstände von den Widerstandsmarkierungen (jedoch innerhalb der Toleranz) unterscheidet, für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung und Patentansprüche nicht als Senden einer Angabe des aufgenommenen elektrischen Stroms unterschiedlich zu der Menge an tatsächlich aufgenommenem elektrischem Strom. Als wieder anderes Beispiel gilt ein Melden eines aufgenommenen elektrischen Stroms unterschiedlich zu tatsächlich aufgenommenem elektrischem Strom auf der Basis von Differenzen (jedoch innerhalb der Toleranz) der erwarteten Leerlaufverstärkung eines oder mehrerer Verstärker oder Transistoren für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung und Patentansprüche nicht als Senden einer Angabe des aufgenommenen elektrischen Stroms unterschiedlich zu der Menge an tatsächlich aufgenommenem elektrischem Strom.
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Die an den Prozessor 102 gesendete Angabe aufgenommenen elektrischen Stroms kann an den Prozessor übergemeldet (over-reported) werden oder an den Prozessor untergemeldet (under-reported) werden. Man betrachte eine Situation, in der der Prozessor 102 unterhalb Schwellen-Siliziumtemperaturen arbeitet, jedoch bei dem in veröffentlichten Spezifikationen angegebenen maximalen Leistungsverlust arbeitet. Da der Prozessor 102 unterhalb Schwellen-Siliziumbetriebstemperaturen arbeitet, besteht die Tendenz des Prozessors 102 darin, höhere Spannungen auf der Leistungsschiene 152 anzufordern (und desgleichen die Taktfrequenz zu erhöhen); falls der Prozessor 102 jedoch errechnet, dass der Leistungsverlust bei dem in den veröffentlichen Spezifikationen angegebenen maximalen Leistungsverlust liegt, werden seitens des Prozessors 102 keine weiteren Anforderungen bezüglich Spannungserhöhungen auf der Leistungsschiene 152 ausgegeben.
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Jedoch ist die Spannungsreglerschaltung 150 gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen dazu konfiguriert, mehr Leistung bereitzustellen, als der in veröffentlichten Spezifikationen angegebene maximale Leistungsverlust darstellt. Da die Spannungsreglerschaltung 150 bei verschiedenen Ausführungsbeispielen außerdem Angaben eines aufgenommenen elektrischen Stroms sendet, der geringer ist als der tatsächlich aufgenommene elektrische Strom, berechnet der Prozessor 102, dass er unterhalb der maximalen Leistungsverlustgrenze arbeitet, und somit fordert er Erhöhungen der Spannung auf der Leistungsschiene 152 an und führt die Anwendungen schneller aus. Auf diese Weise wird die Spannungsreglerschaltung nicht unzureichend genutzt, und der Prozessor 102 wird nicht unzureichend genutzt. Während sich die Siliziumtemperaturen des Prozessors 102 an Schwellwerte annähern, verringert der Prozessor 102 den Leistungsverlust (indem er niedrigere Spannungen auf der Leistungsschiene 152 anfordert), und somit gefährdet ein Überberichten des elektrischen Stroms seitens der Spannungsreglerschaltung 150 nicht die Betriebszuverlässigkeit des Prozessors 102.
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Der Unterschied zwischen dem tatsächlich aufgenommenen elektrischen Strom und dem dem Prozessor gemeldeten elektrischen Strom kann variieren. Beispielsweise ist die Spannungsreglerschaltung 150 in manchen Fällen dazu konfiguriert, an den Prozessor 102 ein Signal zu senden, das weniger als 95% der Menge an seitens des Prozessors tatsächlich aufgenommenem elektrischem Strom angibt. Anders herum ausgedrückt ist die Spannungsreglerschaltung 150 in manchen Fällen dazu konfiguriert, an den Prozessor 102 ein Signal zu senden, das einen aufgenommenen elektrischen Strom angibt, der sich um zumindest 5% von dem tatsächlich aufgenommenen elektrischen Strom unterscheidet. In manchen Fällen ist die Spannungsreglerschaltung 150 dazu konfiguriert, an den Prozessor 102 ein Signal zu senden, das von einschließlich 80% bis einschließlich 85% der Menge an tatsächlich seitens des Prozessors aufgenommenem elektrischem Strom angibt. Anders herum ausgedrückt ist die Spannungsreglerschaltung 150 in manchen Fällen dazu konfiguriert, an den Prozessor 102 ein Signal zu senden, das einen aufgenommenen elektrischen Strom angibt, der sich um zwischen einschließlich 15% und einschließlich 20% des tatsächlich aufgenommenen elektrischen Stroms unterscheidet.
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Überdies kann die Menge, die die Spannungsregelungsschaltung 150 unterschiedlich zu dem tatsächlich aufgenommenen elektrischen Strom meldet, variieren. 2 veranschaulicht in graphischer Form verschiedene Beziehungen zwischen dem tatsächlich aufgenommenen elektrischen Strom und an den Prozessor gemeldeten Werten. Eine durchgezogene Linie 200 stellt den Fall eines Eins-zu-Eins-Meldens als Bezugspunkt dar. Eine gestrichelte Linie 202 stellt ein „geradliniges” Untermelden von ungefähr 17% dar. Eine Strich-Punkt-Strich-Linie 204 stellt eine Melde-„Kurve” dar, bei der (zu Veranschaulichungszwecken) ein Abschnitt 206 etwas übergemeldet ist und ein anderer Abschnitt 208 untergemeldet ist. Eine Strich-Punkt-Punkt-Linie 210 stellt ein Eins-zu-Eins-Melden bis zu einem bestimmten Wert und anschließend ein zunehmendes Untermelden dar.
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3 zeigt ein elektrisches Diagramm einer veranschaulichenden Spannungsreglerschaltung 150. Insbesondere kann die Spannungsreglerschaltung 150 einen Regler vom Schalttyp 300 aufweisen. Obwohl der Regler vom Schalttyp 300 als einzelne Stufe (stage) gezeigt ist, können in manchen Fällen mehrere Regler vom Schalttyp oder Kombinationen von Reglern vom Schalttyp und Reglern vom linearen Typ äquivalent verwendet werden, je nach der Eingangsspannung, Ausgangsspannung und erwarteten Leistungsaufnahme durch die Spannungsreglerschaltung 150. Der veranschaulichende Regler vom Schalttyp 300 weist eine Leistungssteuervorrichtung 304 (z. B. einen N-Kanal-MOSFET), die mit einem Induktor 306 gekoppelt ist, eine Diode 308 und einen Kondensator 310 auf, die allesamt dazu angeordnet sind, eine Spannungsänderung (bei diesem Beispiel eine Spannungsverringerung oder eine Anordnung vom „Stoß-Typ” („buck-type” arrangement) zu erzeugen. Der Regler vom Schalttyp 300 weist ferner eine Schaltsteuerschaltung 312 auf (z. B. eine DC/DC-Steuerung, die von Linear Technology, Milpitas, Kalifornien, erhältlich ist). Die Schaltsteuerschaltung 312 erzeugt ein variables Arbeitszyklus-Schaltsignal 314 (an dem veranschaulichenden PGate-Ausgang), das mit dem Gate des FET 304 gekoppelt ist. Zu Veranschaulichungszwecken wird der Arbeitszyklus durch die Schaltsteuerschaltung 312 auf der Basis eines Einstellungspunktes bestimmt, der denn von dem Prozessor 102 bereitgestellten veranschaulichenden Einstellungspunkt-Eingang (SP-Eingang, SP = set point) bereitgestellt wird, und einer Rückkopplungsspannung, die durch eine Spannungsteilerschaltung 312 an den veranschaulichenden Vfb-Eingang angelegt wird, bestimmt. In anderen Fällen ist eventuell kein separater Einstellungspunkt-Eingang vorgesehen, wobei in diesem Fall eine weitere Schaltungsanordnung vorgesehen sein kann, um auf der Basis des von dem Prozessor bereitgestellten Eingangs und der auf der Ausgangsseite des Induktors erfassten Spannung ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Schaltsignal schaltet den FET 304 abwechselnd ein und aus, wobei die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit durch den Arbeitszyklus des Schaltsignals eingestellt wird. Somit liefern der Regler vom Schalttyp 300 und eine damit zusammenhängende Schaltungsanordnung eine Variabler-Einstellungspunkt-Steuerung des Ausgangsleistungssignals, wobei die Ausgangsspannung bei diesem Beispiel zwischen 0,75 V und 1,5 V liegt.
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Um den tatsächlich seitens des Prozessors aufgenommenen elektrischen Strom zu messen, weist die Spannungsreglerschaltung 150 gemäß zumindest manchen Ausführungsbeispielen ferner eine Verstärkerschaltung 350 auf. Indem veranschaulichenden Fall der 3 weist die Verstärkerschaltung 350 einen Operationsverstärker 352 auf, der als „Differenz”- oder „symmetrischer” Verstärker bezüglich des Spannungsabfalls an dem Induktor 306 konfiguriert ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann ein Präzisionswiderstand in der Schaltung gekoppelt sein, und der Spannungsabfall an dem Präzisionswiderstand kann dazu verwendet werden, einen Fluss elektrischen Stroms anzuzeigen. Die Verstärkerschaltung 350 misst den tatsächlich aufgenommenen Strom und sendet an den Prozessor 102 eine Angabe des aufgenommenen elektrischen Stroms. In Abhängigkeit von der Verstärkung des geschlossenen Regelkreises des veranschaulichenden Operationsverstärkers 352 kann die an den Prozessor 102 gesendete Angabe dahin gehend gesteuert werden, nach Wunsch zu übermelden oder zu untermelden.
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4 veranschaulicht wieder andere Ausführungsbeispiele einer Spannungsreglerschaltung 150. Insbesondere zeigt 4 eine Reglerschaltung 400, z. B. eine Spannungsreglerschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen aufgenommenen elektrischen Strom genau an den Prozessor 102 (durch das Widerstandsnetzwerk der Widerstände 402 und 404) zu melden. 4 zeigt nicht die Innenkomponenten der Reglerschaltung 400, um die Figur nicht über Gebühr zu verkomplizieren und um zu veranschaulichen, dass im Wesentlichen jeglicher existierende Entwurf einer Spannungsreglerschaltung 150 modifiziert werden kann, um die Unterschiede bezüglich des Meldens, wie sie hierin gelehrt werden, zu erzielen. Beispielsweise kann ein Entwerfer mit einer derartigen existierenden Schaltung 400 beginnen und die Schaltung dahin gehend modifizieren, unterschiedlich zu melden. Um die Schaltung zum Untermelden zu konfigurieren, können ein zusätzlicher Widerstand 406 und Schalter 408 zu dem Widerstandsnetzwerk hinzugefügt werden. Der Schalter kann ein mechanischer Schalter sein, oder der Schalter kann elektrisch betrieben werden (z. B. ein Relais oder ein Transistor). Wenn der Schalter 408 leitend ist, verringert der zusätzliche Widerstandswert des Widerstands 406, der zu dem Widerstand 404 parallel ist, den Widerstandswert in jenem Abschnitt des Spannungsteilers, wodurch er die dem Prozessor 102 gemeldete Spannung senkt (und den dem Prozessor 102 gemeldeten elektrischen Strom verringert), was einen auf der Leistungsschiene aufgenommenen elektrischen Strom angibt. Zum Zweck eines Übermeldens würde der zusätzliche Widerstand parallel zu dem Widerstand 402 platziert.
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5 veranschaulicht ein Verfahren gemäß zumindest manchen Ausführungsbeispielen. Insbesondere startet das Verfahren (Block 500) und geht dazu über, einem Prozessor Betriebsleistung bei einer durch den Prozessor angegebenen Spannung bereitzustellen (Block 504). Während es bereitstellt, beinhaltet das Verfahren ein Messen eines tatsächlich seitens des Prozessors aufgenommenen elektrischen Stroms (Block 508). Auf der Basis der Messung umfasst das Verfahren, dem Prozessor einen Wert des seitens des Prozessors aufgenommenen elektrischen Stroms zu melden, wobei sich der Wert des gemeldeten elektrischen Stroms um mehr als einen Messfehler des Messens des tatsächlich aufgenommenen elektrischen Stroms von dem tatsächlich aufgenommenen elektrischen Strom unterscheidet (Block 512), und das Verfahren endet (Block 516).
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Die obige Erörterung soll die Prinzipien und verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Fachleuten werden zahlreiche Variationen und Modifikationen einleuchten, nachdem sie die obige Offenbarung vollständig nachvollzogen haben. Beispielsweise muss die Temperaturerfassungsfähigkeit des Prozessors nicht vorliegen. Ein seitens des Prozessors aufgenommener elektrischer Strom könnte in Situationen, in denen der Prozessor seine Siliziumtemperaturen nicht erfassen kann, untergemeldet werden, solange andere Mechanismen vorhanden sind, um zu gewährleisten, dass sich der Prozessor nicht überhitzt. Es ist beabsichtigt, dass die folgenden Patentansprüche dahin gehend interpretiert werden, alle derartigen Variationen und Modifikationen einzuschließen.
