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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen eine Leistungsverwaltung. Ausführungsformen betreffen besonders eine Wechselstrom-(AC)-Netzteil-Minimisierung durch aktive Plattform-Stromverbrauchsverwaltung.
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Diskussion
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Zum Unterstützen einer größeren Anzahl und breiteren Vielfalt von Anwendungen können mobile Plattformen zunehmend robustere Schaltkomplexe aufweisen. Beispielsweise können bestimmte Entwürfe eine Betriebsart bereitstellen, bei welcher der CPU (Zentraleinheit) der mobilen Plattform ermöglicht wird, für kurze Zeiträume oberhalb ihrer maximalen Nennspannung und Frequenz zu arbeiten. In einem derartigen Fall kann die Plattform-Gesamtleistung die Kapazität des Wechselstromnetzteils übersteigen, welches der Plattform Strom liefert. Während ein stärkeres Netzteil verwendet werden kann, um gegen derartige Überstromzustände zu schützen, kann dieser Ansatz zu einem physikalisch größeren und teureren Netzteil führen. Wenn ein Netzteil mit 65 W Nennleistung für Zeiträume in der Größenordnung von Sekunden bei Leistungspegeln größer als 65 W arbeitet, können die Kosten des Netzteils tatsächlich die gleichen sein wie bei einem Netzteil mit 90 W Nennleistung. Ferner kann ein übermäßiger Stromverbrauch sogar auch bei der Verwendung eines Netzteils mit höherer Nennleistung noch auftreten.
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US2003/0126475A1 betrifft Probleme rund um die Stromversorgung großer Computersysteme, die beispielsweise in Rechenzentren auftreten. Es wird offenbart, dass das System (vom Hersteller festgelegte) Leistungen von den Komponenten verwendet, um die Leistungsbilanz (Verbrauch) zu schätzen. Die geschätzte Leistungsbilanz stützt sich darauf, wie jede der einzelnen Komponenten verwendet wird. Eine geschätzte Gesamtenergie kann danach entsprechend verteilt werden.
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US2006/0277420A1 offenbart ein Netzteil für einen tragbaren Computer. Der tragbare Computer kann einen oder mehrere der folgenden Vorgänge ausführen: den Wechselstromadapterkreis isolieren, den Abschaltvorgang des tragbaren Computers beginnen, die Helligkeit des Bildschirms verringern, die CPU-Geschwindigkeit verringern, in den Stromsparmodus gehen, die drahtlose Kommunikation beenden oder nicht benötigte Peripheriegeräte ausschalten.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein System, ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die verschiedenen Vorteile der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Durchschnittsfachleuten durch Lesen der nachfolgenden Beschreibung und angefügten Ansprüche und durch Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen offenkundig, wobei:
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1 ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Systems gemäß einer Ausführungsform ist;
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2 ein Ablaufdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens zum Verwalten eines Plattform-Stromverbrauchs gemäß einer Ausführungsform ist; und
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3A und 3B Ablaufdiagramme von Beispielen von Verfahren zum Berechnen von Grenzleistungen für integrierte Schaltkreise gemäß Ausführungsformen sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen können ein Verfahren zum Verwalten eines Plattform-Stromverbrauchs bereitstellen, bei welchem ein Stromverbrauchspegel einer Plattform zumindest teilweise auf der Grundlage der Leistung bestimmt wird, welche von einer Eingangsstromversorgung geliefert wird. Eine Grenzleistung eines integrierten Schaltkreises in der Plattform kann zumindest teilweise auf der Grundlage des Stromverbrauchspegels der Plattform bestimmt werden. Das Verfahren kann auch ein Anwenden der Grenzleistung auf den integrierten Schaltkreis bereitstellen.
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Ausführungsformen können auch eine Vorrichtung aufweisen, welche eine erste Logik aufweist, um einen Stromverbrauchspegel einer Plattform zumindest teilweise auf der Grundlage des Stroms zu bestimmen, welcher von einer Eingangsstromversorgung geliefert werden soll. Die Vorrichtung kann eine zweite Logik, um eine Grenzleistung eines integrierten Schaltkreises in der Plattform zumindest teilweise auf der Grundlage des Stromverbrauchspegels der Plattform zu bestimmen, und eine dritte Logik aufweisen, um die Grenzleistung auf den integrierten Schaltkreis anzuwenden.
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Andere Ausführungsformen können ein System mit einer Eingangsstromversorgung und einer mobilen Plattform bereitstellen, um den Strom zu empfangen und zu messen, welcher von der Eingangsstromversorgung geliefert werden soll. Die mobile Plattform kann eine eingebettete Steuerung, einen integrierten Schaltkreis und ein Systemladegerät aufweisen, welche an die Eingangsstromversorgung angeschlossen sind. Die eingebettete Steuerung kann eine erste Logik aufweisen, um einen Stromverbrauchspegel der Plattform zumindest teilweise auf der Grundlage des Stroms zu bestimmen, welcher von der Eingangsstromversorgung geliefert werden soll. Zusätzlich kann die eingebettete Steuerung eine zweite Logik, um eine Grenzleistung des integrierten Schaltkreises zumindest teilweise auf der Grundlage des Stromverbrauchspegels der Plattform zu bestimmen, und eine dritte Logik aufweisen, um die Grenzleistung auf den integrierten Schaltkreis anzuwenden.
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Jetzt unter Bezugnahme auf 1 wird ein Computersystem 10 mit einem Wechselstrom-(AC)-Netzteil (z. B. externes Netzteil oder andere Eingangsstromversorgung) 12 und einer Plattform 14 gezeigt. Die. Plattform 14 kann Teil eines Mobilgerätes sein, wie beispielsweise einem Laptop, einem PDA-Minicomputer (PDA), einem mobilen Internetgerät (MID), einem drahtlosen Smartphone, einem Medienabspielgerät, einem Bilderfassungsgerät usw. oder jede Kombination davon. Das System kann ersatzweise eine feste Plattform sein, wie beispielsweise ein Tischcomputer (PC) oder ein Server. Das illustrierte Wechselstromnetzteil 12 empfängt eine Wechselstromeingabe und liefert ein Gleichstrom-(DC)-Betriebssignal (z. B. 18 bis 19 V) auf Leitung 15 an die Plattform 14, welche eine eingebettete Steuerung 16, mehrere integrierte Schaltkreise (IS) 18 (18a, 18b), ein Systemladegerät (z. B. einen diskreten analogen Schaltkomplex) 20 und eine Batterie (z. B. Li-Ionen, Brennstoffzelle usw.) aufweist. Folglich kann das Systemladegerät 20 den Strom empfangen, welcher von dem Wechselstromnetzteil 12 geliefert wird, und einen analogen Leistungsschalter (APS) 24 verwenden, um einen Ladestrom auf Leitung 17 der Batterie 22 bereitzustellen, welche einer Schnittstelle (z. B. SMBus Host-Interface, Smart Battery System Manager Specification, Rev. 1.1, 15. Dezember 1998, SBS Implementer's Forum) der eingebetteten Steuerung 16 ein intelligentes Batteriesignal 26 bereitstellen kann.
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Das illustrierte Systemladegerät 20 weist ein Netzteilmodul 28 auf, um den Strom zu bestimmen, welcher von dem Wechselstromnetzteil 12 an die Plattform 14 geliefert wird, und den bestimmten Strompegel über ein Netzteilstromsignal 30 der eingebetteten Steuerung 16 zu identifizieren. Ersatzweise kann die eingebettete Steuerung 16 eine separate Stromdetektionsschaltung verwenden, um den Strom zu erfassen, welcher von dem Wechselstromnetzteil 12 an die Plattform 14 geliefert wird. Das Systemladegerät 20 kann auch ein Netzteilpräsenzsignal 32 an die eingebettete Steuerung 16 übertragen, um anzugeben, ob das Wechselstromnetzteil 12 mit der Plattform 14 verbunden ist und sachgerecht arbeitet. Der Strom, welcher von dem Wechselstromnetzteil 12 geliefert wird, kann eine Funktion des Betriebs der mehreren integrierten Schaltkreise 18 sein, wobei die integrierten Schaltkreise 18 verschiedene Plattformkomponenten aufweisen können, wie beispielsweise einen einkernigen Prozessor, einen mehrkernigen Prozessor, eine Netzwerksteuerung, eine diskrete Grafiksteuerung, eine Speichersteuerung und so weiter.
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Beispielsweise kann ein erster integrierter Schaltkreis 18a einen mehrkernigen Prozessor aufweisen, welcher in der Lage ist, in einen „Boost”-Modus zu gehen, in welchem ein oder mehrere Kerne des Prozessors bei Geschwindigkeiten oberhalb der maximalen Nennspannung und Frequenz arbeiten. Ein zweiter integrierter Schaltkreis 18b kann auf der anderen Seite eine Netzwerksteuerung aufweisen, welche eine Kommunikationsfunktionalität über die Plattform hinaus für eine breite Vielfalt von Zwecken bereitstellt, wie beispielsweise Mobilfunktelefon (z. B. W-CDMA (UMTS), CDMA2000 (IS-856/IS-2000) usw.), WiFi (z. B. IEEE 802.11, 1999 Edition, LAN/MAN drahtlose LANS), Bluetooth (z. B. IEEE 802.15.1-2005, drahtlose persönliche Bereichsnetzwerke), WiMax (z. B. IEEE 802.16-2004, LAN/MAN drahtlose Breitband-LANS), globales Positioniersystem (GPS), Spreizspektrum (z. B. 900 MHz) und andere Hochfrequenz-(HF)-Telefoniezwecke.
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Die eingebettete Steuerung 16 kann eine Verbrauchslogik 34, um den Stromverbrauchspegel der Plattform 14 auf der Grundlage des Stroms zu bestimmen, welcher von dem Wechselstromnetzteil 12 geliefert wird, und eine Grenzlogik 36 aufweisen, um eine Grenzleistung eines oder mehrerer der integrierten Schaltkreise 18 auf der Grundlage des Stromverbrauchspegels der Plattform 14 zu berechnen. Wie ausführlicher diskutiert wird, kann die Berechnung der Grenzleistung ein Bestimmen der Differenz zwischen dem Stromverbrauchspegel der Plattform 14 und dem maximalen Leistungspegel einbeziehen, welcher dem Wechselstromnetzteil 12 zugeordnet ist (z. B. eine maximale Nennleistung). Bei dem illustrierten Beispiel berechnet die eingebettete Steuerung 16 eine Grenzleistung für den ersten integrierten Schaltkreis 18a und verwendet eine Anwendungslogik 38, um die berechnete Grenzleistung auf den ersten integrierten Schaltkreis 18a anzuwenden.
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Bei einem Beispiel ist die berechnete Grenzleistung größer als der TDP-Pegel (Thermal Design Power), welcher dem ersten integrierten Schaltkreis 18a zugeordnet ist. In einem derartigen Fall kann die Anwendungslogik 38 ein Programmsignal 40 verwenden, um den ersten integrierten Schaltkreis 18a mit der Grenzleistung zu programmieren, wobei der erste integrierte Schaltkreis 18a bei einer Frequenz und Spannung arbeitet, welche größer ist als die Frequenz und Spannung, welche dem TDP-Pegel des ersten integrierten Schaltkreises 18a zugeordnet sind. Durch Ermöglichen, dass der erste integrierte Schaltkreis 18a bei einem höheren Leistungspegel arbeitet, kann die Plattform 14 auch dann eine größere Gesamtleistung erfahren, wenn die Zeitspanne für einen derartigen Betrieb relativ kurz ist. Ferner reduziert ein aktives Begrenzen der Leistung des ersten integrierten Schaltkreises 18a auf der Grundlage des Leistungsbetrags, welcher von dem Wechselstromnetzteil 12 erhältlich ist, die Wahrscheinlichkeit eines Überstromzustands und ermöglicht die Verwendung eines kleineren und weniger teuren Wechselstromnetzteils 12.
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Bei einem anderen Beispiel kann der Stromverbrauchspegel der Plattform 14 die maximale Nennleistung des Wechselstromnetzteils 12 übersteigen. In diesem Fall kann die berechnete Grenzleistung kleiner als der TDP-Pegel sein, welcher dem ersten integrierten Schaltkreis 18a zugeordnet ist, und die Anwendungslogik 38 kann ein Drosselsignal 42 verwenden, um den ersten integrierten Schaltkreis 18a in einem Modus mit geringer Leistung zu betreiben, wie beispielsweise einem ACPI-Niedrigleistungszustand (Advanced Configuration and Power Interface Specification, ACPI Specification, Rev. 4.0, 16. Juni 2009). Folglich erhöht oder vermindert die illustrierte eingebettete Steuerung 16 das Leistungsbudget, welches für den ersten integrierten Schaltkreis 18a verfügbar ist, auf der Grundlage des Betrags der verfügbaren Plattformleistung, wie dies durch die Leistungsbeschränkungen des Wechselstromnetzteils 12 diktiert wird. Die Grenzleistungsberechnung und Anwendungsprozesse können für andere integrierte Schaltkreise 18 und/oder Komponenten der Plattform 14 verwendet werden.
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Jetzt unter Bezugnahme auf 2 wird ein Verfahren 44 zum Verwalten eines Plattformstromverbrauchs gezeigt. Das Verfahren 44 kann in Hardware mit fester Funktionalität unter Verwendung von Schaltungstechnik, wie beispielsweise anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise (ASIC), komplementärer Metalloxidhalbleiter (CMOS) oder Transistor-Transistor-Logik-(TTL)-Technik, in ausführbarer Firmware als ein Satz Logikanweisungen implementiert werden, welche in einem maschinen- oder computerlesbaren Medium eines Speichers gespeichert sind, wie beispielsweise Direktzugriffsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), programmierbarer ROM (PROM), Flash-Speicher usw. oder jede Kombination davon. Bearbeitungsblock 46 stellt ein Messen eines Stromverbrauchspegels einer Plattform auf der Grundlage einer Leistung bereit, welche von einer Eingangsstromversorgung geliefert wird. Wie bereits bemerkt, kann der Stromverbrauchspegel mit einem Schaltkomplex gemessen werden, welcher auf der Plattform resident ist. Beispielsweise kann eine eingebettete Steuerung einen Analog-Digital-(A/D)-Wandler und eine Batterieladegerätklemme aufweisen, welche ein analoges Spannungssignal empfängt, welches proportional zu dem Strom/der Leistung aus der Eingangsstromversorgung ist. Ersatzweise kann sich der A/D-Wandler in dem Batterieladegerät befinden, oder ein getrennter analoger Schaltkomplex kann zum Messen des Eingangsstroms/der Leistung verwendet werden. Eine Grenzleistung eines integrierten Schaltkreises in der Plattform kann bei Block 48 auf der Grundlage des Stromverbrauchspegels der Plattform berechnet werden. Der illustrierte Block 50 stellt ein Anwenden der berechneten Grenzleistung auf den integrierten Schaltkreis bereit.
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3A zeigt einen Prozess 52 zum Berechnen einer Grenzleistung für einen integrierten Schaltkreis. Für den bereits diskutierten Bearbeitungsblock 48 (2) kann der Prozess 52 unmittelbar substituiert werden. Bei dem illustrierten Beispiel stellt der Block 54 ein Berechnen einer Grenzleistung („PL2”, wobei die „2” verwendet wird, um andere Parameterwerte als den TDP-Pegel zu bezeichnen) auf der Grundlage der aktuellsten Grenzleistung für den integrierten Schaltkreis („aktuelle Grenzleistung 2”), den Stromverbrauchspegel der Plattform („Plattform Leistung”), den maximalen Leistungspegel, welcher dem Netzteil zugeordnet ist („Max_Netzteil_Leistung”), und einen schützenden Schutzbereich („Schutzbereich”) bereit. Insbesondere wird die Differenz zwischen dem Plattformleistungspegel und dem maximalen Leistungspegel des Netzteils berechnet, wobei die Differenz im Allgemeinen den Betrag der verfügbaren Plattformleistung repräsentieren kann. Bei dem illustrierten Beispiel wird die Differenz (korrigiert durch den Wert des Schutzbereichs) zu der aktuellsten Grenzleistung für den integrierten Schaltkreis addiert (solange wie der Stromverbrauchspegel der Plattform kleiner ist als der maximale Leistungspegel, welcher dem Netzteil zugeordnet ist, plus der Wert des Schutzbereichs – andernfalls wird die korrigierte Differenz subtrahiert), um die neue Grenzleistung zu erhalten. Folglich kann die Grenzleistung des integrierten Schaltkreises dynamisch erhöht werden, so dass dem integrierten Schaltkreis ermöglicht wird, einen maximalen Betrag der verfügbaren Plattformleistung zu verwenden.
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Block 56 stellt ein Bestimmen bereit, ob die berechnete Grenzleistung größer ist als der maximal mögliche Wert für die Grenzleistung („Max_Grenzleistung 2”). Wenn dies der Fall ist, wird die Grenzleistung für den integrierten Schaltkreis bei Block 58 auf den maximal möglichen Wert für die Grenzleistung eingestellt. Andernfalls kann eine Feststellung bei Block 60 vorgenommen werden, ob die berechnete Grenzleistung unter dem TDP-Pegel („TDP_Grenzleistung”) für den integrierten Schaltkreis liegt. Wenn dies der Fall ist, stellt der illustrierte Block 62 ein Einstellen der Grenzleistung für den integrierten Schaltkreis auf den TDP-Pegel bereit. Die Blöcke 56, 58, 60 und 62 stellen deshalb ein Begrenzen der Grenzleistung durch einen maximalen Wert am oberen Ende und durch den TDP-Pegel am unteren Ende bereit. Block 62 kann auch und/oder ersatzweise ein Ansteuern des integrierten Schaltkreises in einem Modus mit geringer Leistung durch ein Drosselsignal 42 (1) einbeziehen, wie bereits diskutiert. Die aktuellste Grenzleistung für den integrierten Schaltkreis kann bei Block 64 als die berechnete Grenzleistung eingestellt werden.
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Jetzt unter Bezugnahme auf 3B wird ein konservativerer Prozess 66 zum Berechnen einer Grenzleistung für einen integrierten Schaltkreis gezeigt. Für den bereits diskutierten Bearbeitungsblock 48 (2) kann der Prozess 66 unmittelbar substituiert werden. Bei dem illustrierten Beispiel stellt der Block 68 ein Berechnen einer Grenzleistung auf der Grundlage des TDP-Pegels, des Stromverbrauchspegels der Plattform, des maximalen Leistungspegels, welcher dem Netzteil zugeordnet ist, und eines schützenden Schutzbereichs bereit. Insbesondere wird die Differenz zwischen dem Plattformleistungspegel und dem maximalen Leistungspegel des Netzteils berechnet, wobei die Differenz im Allgemeinen den Betrag der verfügbaren Plattformleistung repräsentieren kann. Bei dem illustrierten Beispiel wird die Differenz (korrigiert durch den Wert des Schutzbereichs) zu dem TDP-Pegel addiert (solange wie der Stromverbrauchspegel der Plattform kleiner ist als der maximale Leistungspegel, welcher dem Netzteil zugeordnet ist und welcher durch den Wert des Schutzbereichs korrigiert ist), um die neue Grenzleistung zu erhalten. Folglich kann die Grenzleistung des integrierten Schaltkreises über den TDP-Pegel des integrierten Schaltkreises hinaus dynamisch erhöht werden. Die Blöcke 56, 58, 60 und 62 stellen ein Begrenzen der Grenzleistung durch einen maximalen Wert am oberen Ende und durch den TDP-Pegel am unteren Ende bereit, wie bereits diskutiert.
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Die hier beschriebenen Techniken ermöglichen deshalb die Verwendung von Wechselstromnetzteilen mit relativ geringen Nennleistungen, um mobile Plattformen zu beliefern, welche Komponenten mit Funktionsprofilen aufweisen, welche Betriebspunkte oberhalb der TDP-Pegel der fraglichen Komponenten ermöglichen. Kleinere und weniger teure Wechselstromnetzteile können besonders vorteilhaft sein in mobilen Computerumgebungen, wo Größe, Gewicht und Kosten umso relevanter sind.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zur Verwendung mit allen Chip-Typen integrierter Halbleiterschaltkreise („IS”) anwendbar. Beispiele dieser IS-Chips umfassen insbesondere Prozessoren, Steuervorrichtungen, Chipsatz-Komponenten, programmierbare Logik-Arrays (PLA), Speicher-Chips, Netzwerk-Chips, chipintegrierte Systeme (SoCs), SSD/NAND-Steuerungs-ASICs und dergleichen. Zusätzlich sind bei manchen Zeichnungen Signalleiterbahnen durch Linien dargestellt. Manche können dicker sein, um stärker konstituierende Signalwege anzugeben, eine Nummerierung aufweisen, um eine Nummer der konstituierenden Signalwege anzugeben, und/oder Pfeile an einem oder mehreren Enden aufweisen, um eine primäre Informationsflussrichtung anzugeben. Dies darf jedoch nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden. Stattdessen kann eine derartige hinzugefügte Einzelheit im Zusammenhang mit einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden, um ein leichteres Verständnis einer Schaltung zu vereinfachen. Alle dargestellten Signalleitungen, ob sie zusätzliche Informationen aufweisen oder nicht, können tatsächlich ein oder mehrere Signale umfassen, welche sich in mehreren Richtungen bewegen können und mit jedem geeigneten Typ eines Signalschemas implementiert werden können, z. B. durch digitale oder analoge Leitungen, welche mit differenziellen Paaren implementiert sind, Leitungen optischer Fasern und/oder unsymmetrische Leitungen.
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Beispiel für Größen/Modelle/Werte/Bereiche können angegeben werden, obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt sind. Mit der Reifung von Herstellungsverfahren (z. B. Fotolithografie) über die Zeit wird erwartet, dass Geräte von kleinerer Größe hergestellt werden können. Außerdem können wohlbekannte Strom-/Masse-Verbindungen zu IS-Chips und anderen Komponenten in den Figuren aus Gründen der Einfachheit der Darstellung und der Beschreibung und, um bestimmte Gesichtspunkte der Ausführungsformen der Erfindung nicht zu verschleiern, gezeigt werden oder nicht. Weiterhin können Anordnungen in Form eines Blockdiagramms gezeigt werden, um ein Verschleiern von Ausführungsformen der Erfindung zu vermeiden, und auch im Hinblick auf die Tatsache, dass Besonderheiten hinsichtlich einer Implementierung derartiger Blockdiagrammanordnungen sehr abhängig von der Plattform sind, innerhalb welcher die Ausführungsform implementiert werden soll, d. h. derartige Besonderheiten liegen sehr wohl innerhalb des von Durchschnittsfachleuten anerkannten Schutzbereichs. Wo spezifische Details (z. B. Schaltungen) ausgeführt werden, um beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zu beschreiben, ist es Durchschnittsfachleuten offenkundig, dass Ausführungsformen der Erfindung ohne oder mit Variation dieser spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden können. Die Beschreibung muss folglich als beispielhaft und nicht als einschränkend angesehen werden.
