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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die Ausführungsformen beziehen sich generell auf die Energieverwaltung in Rechenplattformen. Darüber hinaus beziehen sich Ausführungsformen auf die selektive Drosselung der Nicht-Kernprozessorregionen auf Basis von Spannungreglerstrompegeln.
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Erörterung
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Wenn Computerplattformen immer kleiner und leichter werden, kommt es zu einer Reihe von Problemen bei der Energieverwaltung. Zum Beispiel kann die Fähigkeit, die Plattformgröße zu verringern, durch die Größe der Spannungsregler-(voltage regulator, VR)Komponenten begrenzt werden, die den verschiedenen Prozessoren und anderen Schaltungen der Plattform Strom liefern. Darüber hinaus kann die VR-Komponentengröße eine Funktion einer spezifizierten maximalen Strommenge (z. B. Iccmax) sein, die VRs erwartungsgemäß liefern können. Auch wenn Computerplattformen so gestaltet werden können, dass sie über VRs mit einer Stromversorgungsfähigkeit verfügen, die geringer als die spezifizierte Menge ist, kann ein solcher Ansatz die Gefahr von VR-Abschaltungen oder einer Verschlechterung über die Lebensdauer erhöhen. In der Tat kann die Verkleinerung von VRs, die Nicht-Kernprozessorregionen der Plattform versorgen, angesichts des traditionellen Mangels an Schutzmechanismen in diesen Regionen besonders problematisch sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die verschiedenen Vorteile der erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind für den Fachmann beim Durchlesen der folgenden Beschreibung und der anhängenden Ansprüche sowie unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen offensichtlich, in denen:
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1 ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Drosselungsschemas gemäß einer Ausführungsform ist
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2 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens der Drosselung einer Nicht-Kernregion eines Prozessors gemäß einer Ausführungsform ist und
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3 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Computerplattform gemäß einer Ausführungsform ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungen können eine Vorrichtung mit einer Schaltung umfassen, die den Strom überwacht, der der Logik eines Prozessors von einem Spannungsregler bereitgestellt wird. Die Schaltung kann außerdem ein Drosselsignal an der Logik des Prozessors aktivieren, wenn der Strom einen Versorgungsfähigkeitsschwellenwert übersteigt, der dem Spannungsregler zugeordnet ist.
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Ausführungsformen können außerdem ein nicht flüchtiges, computerlesbares Speichermedium mit einem Satz von Befehlen umfassen, die, wenn sie von einem Gerät ausgeführt werden, das Gerät veranlassen, einen Strom zu überwachen, der der Logik eines Prozessors von einem Spannungsregler bereitgestellt wird. Die Befehle können bei Ausführung außerdem das Gerät veranlassen, ein Drosselsignal an der Logik des Prozessors zu aktivieren, wenn der Strom einen Versorgungsfähigkeitsschwellenwert übersteigt, der dem Spannungsregler zugeordnet ist.
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Andere Ausführungsformen können ein computerimplementiertes Verfahren umfassen, bei dem ein Strom überwacht wird, der der Logik eines Prozessors von einem Spannungsregler bereitgestellt wird. Das Verfahren kann außerdem die Aktivierung eines Drosselsignals an der Logik des Prozessors bereitstellen, wenn der Strom einen Versorgungsfähigkeitsschwellenwert übersteigt, der dem Spannungsregler zugeordnet ist.
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Zusätzliche Ausführungsformen können ein System mit einem Spannungsregler mit einem zugeordneten Versorgungsfähigkeitsschwellenwert und einen Prozessor mit Logik, der mit dem Spannungsregler gekoppelt ist, umfassen. Das System kann außerdem Schaltungen umfassen, um einen Strom zu überwachen, der der Logik des Prozessors vom Spannungsregler bereitgestellt wird, und ein Drosselsignal an der Logik des Prozessors zu aktivieren, wenn der Strom den Versorgungsfähigkeitsschwellenwert übersteigt, der mit dem Spannungsregler verbunden ist, wobei die Logik die Arbeitslast der Logik als Reaktion auf das Drosselsignal verringern soll.
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Unter jetziger Bezugnahme auf 1 wird ein Spannungsregler 10 dargestellt, wobei Spannungsregler 10 eine Powerplane 12 (z. B. Vcc) an der Logik, z. B. einer Nicht-Kernregion 16 eines Prozessors 14 bereitstellt. Prozessor 14 kann zum Beispiel eine Zentraleinheit (central prozessing unit, CPU), ein Eingangs/Ausgangs-(EA)Controller, Speichercontroller, Displaycontroller usw. einer Computerplattform sein, wobei die veranschaulichte Nicht-Kernregion 16 (z. B. „un-core”) die Elemente in Prozessor 14 darstellt, die nicht für Rechenaufgaben verwendet werden. Wie noch näher erörtert, kann Spannungsregler 10 so dimensioniert sein, dass er die Bereitstellung von Spannungsregler 10 in einer relativ kleinen Computerplattform ermöglicht, z. B. einem „Ultrabook”-Computersystem oder einem anderen mobilen Gerät mit einem dünnen und/oder kleinen Formfaktor. Zum Beispiel können Induktionsspulen mit relativ geringer Nennleistung, FETs (Feldeffekttransistoren) und andere Komponenten verwendet werden, um Spannungsregler 10 zu konstruieren. Die geringe Größe von Spannungsregler 10 kann dazu führen, dass Spannungsregler 10 eine maximale Stromversorgungsfähigkeit 18 (z. B., Iccmax_vr) hat, die geringer als die maximale Stromversorgungsfähigkeit 20 ist, die für Nicht-Kernregion 16 (z. B. Iccmax) spezifiziert ist. In andere Worten, die spezifizierte Stromversorgungsfähigkeit 20, die eine Funktion der Strombedarfsfähigkeit 22 von Nicht-Kernregion 16 sein kann, übersteigt die Stromversorgungsfähigkeit 18 von Spannungsregler 10 im dargestellten Beispiel.
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Um Bedenken in Bezug auf eine Abschaltung oder eine Verschlechterung über die Lebensdauer aufgrund dieser fehlenden Übereinstimmung bei der Versorgungsfähigkeit zu beseitigen, überwacht der veranschaulichte Spannungsregler 10 den Strom/die Leistung, der/die von Spannungsregler 10 der Kernregion 16 (z. B. FET-Strom an der niedrigen Seite und/oder hohen Seite) bereitgestellt wird, und aktiviert ein Drosselsignal 26 (z. B. Iccmax_throttle) an der Nicht-Kernregion 16, wenn der Strom einen Versorgungsfähigkeitsschwellenwert 24 übersteigt, der Spannungsregler 10 zugeordnet ist. Die Aktivierung von Drosselsignal 26 kann sehr rasch erfolgen (z. B. weniger als eine Mikrosekunde). Versorgungsfähigkeitsschwellenwert 24 kann geringer als die spezifizierte Stromversorgungsfähigkeit 20 von Nicht-Kernregion 16 sowie geringer als Stromversorgungsfähigkeit 18 von Spannungsregler 10 sein. Versorgungsfähigkeitsschwellenwert 24 kann außerdem geringer als ein Überstromschutzschwellenwert (over current protection, OCP) (nicht dargestellt) von Nicht-Kernregion 16 sein, wobei der Abstand zwischen Versorgungsfähigkeitsschwellenwert 24 und dem OCP-Schwellenwert auf Basis der Drosselungsreaktionszeit von Nicht-Kernregion 44 ausgewählt werden kann.
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Als Reaktion auf den Empfang von Drosselsignal 26 kann Nicht-Kernregion 16 ihre interne Arbeitslast verringern, was wiederum den Strombedarf verringern kann, der von Nicht-Kernregion 16 an Spannungsregler 10 gestellt wird. Somit ermöglicht das veranschaulichte Drosselsignal 26 eine Verkleinerung von Spannungsregler 10 ohne die Gefahr einer Abschaltung oder Verschlechterung über die Lebensdauer. Drosselsignal 26 kann Nicht-Kernregion 16 entweder direkt (z. B. über eine spezielle Pin) oder Nicht-Kernregion 16 indirekt über Prozessor 14 bereitgestellt werden, was wiederum die Arbeitslast von Nicht-Kernregion 16 steuern kann.
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2 zeigt ein Verfahren 28 für die Drosselung einer Nicht-Kernregion eines Prozessors. Verfahren 28 kann als ein Satz von logischen Befehlen implementiert werden, die in einem maschinen- oder computerlesbaren Speichermedium wie Random Access Memory (RAM), Read Only Memory (ROM), programmierbarem ROM (PROM), Firmware, Flash-Speicher usw. in konfigurierbarer Logik gespeichert sind, wie z. B. programmierbare logische Anordnungen (PLAs), feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), komplexe programmierbare Logikbaugruppen (CPLDs), in Logikhardware mit fester Funktionalität, die Schaltungstechnik verwendet, wie z. B. eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), Complementary Metal Oxide Semiconductor-(CMOS) oder Transistor-Transistor-Logik-(TTL)-Technologie oder jede Kombination davon.
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Der veranschaulichte Verarbeitungsblock 30 stellt die Initialisierung eines Systems mit einem Spannungsregler bereit, der einer Nicht-Kernregion eines Prozessors Strom liefert. Der Initialisierungsvorgang kann die Bestimmung und/oder Einstellung eines Versorgungsfähigkeitsschwellenwerts des Spannungsreglers umfassen (z. B. über den Zugriff auf ein Register, einen Speicherort usw.). In einem Beispiel ist der Versorgungsfähigkeitsschwellenwert geringer als die spezifizierte Stromversorgungsfähigkeit der Nicht-Kernregion, wobei die spezifizierte Stromversorgungsfähigkeit der Nicht-Kernregion größer als die Stromversorgungsfähigkeit des Spannungsreglers ist. Block 30 kann außerdem die Überwachung des Stroms und/oder der Leistung bereitstellen, der/die der Nicht-Kernregion vom Spannungsregler bereitgestellt wird. Falls bei Block 32 festgestellt wird, dass der Strom den Versorgungsfähigkeitsschwellenwert übersteigt, kann ein Drosselsignal an der Nicht-Kernregion bei Block 34 aktiviert werden und die veranschaulichte Schleife wiederholt sich. Wie bereits angegeben, kann das Drosselsignal eine Verringerung der Arbeitslast der Nicht-Kernregion veranlassen, was wiederum zu einer Verringerung des Strombedarfs führen kann, der von der Nicht-Kernregion an Spannungsregler gestellt wird.
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Falls andererseits der Versorgungsfähigkeitsschwellenwert nicht überschritten wird, kann bei Block 36 eine Bestimmung erfolgen, ob eine vorher festgelegte Zeitdauer (z. B. eine „Entprell-Zeitdauer”) abgelaufen ist. Die Entprell-Zeitdauer kann verwendet werden, um die Wahrscheinlichkeit von Schwankungen und damit verbundenen Anpassungen zu verringern, die rund um den Versorgungsfähigkeitsschwellenwert auftreten. Wenn die Entprell-Zeitdauer abgelaufen ist, deaktiviert der veranschaulichte Block 38 das Drosselsignal und die Stromüberwachung wird fortgesetzt.
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Unter jetziger Bezugnahme auf 3 wird eine Plattform 40 dargestellt, wobei Plattform 40 Teil eines Geräts mit Computing-Funktionalität (z. B. Personal Digital Assistant/PDA, Laptop, Smart-Tablet), Kommunikationsfunktionalität (z. B. drahtloses Smartphone), Bildverarbeitungsfunktionalität, Medienabspielfunktionalität (z. B. Smart-TV/TV) oder jede Kombination davon (z. B. mobiles Internetgerät/MID) sein kann. Im veranschaulichten Beispiel hat ein Prozessor 42 eine Nicht-Kernregion 44 und eine Kernregion 46. Nicht-Kernregion 44 kann zum Beispiel einen integrierten Speichercontroller 52 umfassen, der die Kommunikation zwischen Prozessor 42 und Systemspeicher 54 ermöglicht, wobei Systemspeicher 54 zum Beispiel DDR-(dual data rate)-SDRAM-(synchronous dynamic random access memory, z. B. DDR3 SDRAM JEDEC Standard JESD79, April 2008)-Module beinhalten kann. Die Module von Systemspeicher 76 können in ein SIMM (single inline memory module), DIMM (dual inline memory module), SODIMM (small outline DIMM) und so weiter aufgenommen werden. Somit führt die veranschaulichte Nicht-Kernregion 44 keine Rechenoperationen durch. Kernregion 46 kann andererseits vollständige Rechenfunktionalität mit Befehlsabrufeinheiten, Befehlsdecodern, L1-(level one)-Cache, Ausführungseinheiten und so weiter haben.
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Im veranschaulichten Beispiel empfängt Nicht-Kernregion 44 Strom von einem Spannungsregler (VR) 48 und Kernregion 46 empfängt Strom von einem anderen VR 50, wobei VRs 48, 50 Versorgungsspannungen, die von einer Stromversorgung 56 empfangen werden, zu Spannungen umwandeln, die von den jeweiligen Schaltungen genutzt werden, die von VRs 48, 50 unterstützt werden. Computerplattform 40 kann außerdem ein Eingangs/Ausgangs-(E/A)Modul 58, einen Netzwerkcontroller 60, einen Displaycontroller 62, ein Halbleiterlaufwerk (solid state disk, SSD) 64 usw. zur Unterstützung der Kommunikation außerhalb der Plattform, Ermöglichung von Informationsspeicher und Aktivierung der visuellen Ausgabe der Informationen haben. E/A-Modul 58, Netzwerkcontroller 60, Displaycontroller 62 und SSD 64 können außerdem Nicht-Kernregionen haben, die Strom von Plattform-VRs empfangen.
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VR 48, der Nicht-Kernregion 44 versorgt, kann eine Stromversorgungsfähigkeit haben, die geringer als die spezifizierte Stromversorgungsfähigkeit von Nicht-Kernregion 44 ist. Demgemäß hat der veranschaulichte VR 48 Logik 66, die so konfiguriert ist, dass sie selektiv ein Drosselsignal an der Nicht-Kernregion 44 basierend darauf aktiviert, ob der Strom, der Nicht-Kernregion 44 geliefert wird, einen Versorgungsfähigkeitsschwellenwert von VR 48 übersteigt. In einem Beispiel ist der Versorgungsfähigkeitsschwellenwert auf einen Wert eingestellt, der geringer als die spezifizierte Stromversorgungsfähigkeit von Nicht-Kernregion 44 ist, um eine Abschaltung und/oder Schäden an VR 48 während des Betriebs zu verhindern. Der Versorgungsfähigkeitsschwellenwert kann außerdem geringer als der Überstromschutzschwellenwert sein, der Nicht-Kernregion 44 zugeordnet ist, um zusätzlichen Schutz für Nicht-Kernregion 44 zu bieten.
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Hierin beschriebene Techniken können daher verwendet werden, um Iccmax Auslegungspunkte für VRs zu verringern, um eine Integration der VRs in kleinere Komponenten, geringere Kosten und höhere Effizienz zu ermöglichen. Regelkreiserkennungs- und Schutzmechanismen können die sichere Verkleinerung von Nicht-Kern-VRs auf einer Plattform mit beengten Platzverhältnissen ermöglichen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können bei allen Arten von Halbleiter-IC-(„Integrated Circuit”)-Chips angewendet werden. Beispiele dieser IC-Chips schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf, Prozessoren, Controller, Chipsatz-Komponenten, programmierbare logische Anordnungen (PLAs), Speicherbausteine, Netzwerk-Chips, Systeme auf dem Chip (SoCs), SSD-Controller/NAND-Controller ASICs und dergleichen. Außerdem sind in einigen Zeichnungen Signalleiterleitungen mit Strichen dargestellt. Einige davon können unterschiedlich sein, um maßgeblichere Signalwege darzustellen, andere können eine Beschriftung enthalten, um eine Anzahl von dazugehörigen Signalwegen anzuzeigen, und/oder sie können Pfeile an einem oder an mehreren Enden enthalten, um die primäre Flussrichtung der Daten anzuzeigen. Dies soll jedoch in keiner Weise als eingrenzend ausgelegt werden. Solche zusätzlichen Details können in Verbindung mit einer oder mit mehreren beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden, um ein besseres Verständnis einer Schaltung zu ermöglichen. Alle dargestellten Signalleitungen, ob mit oder ohne zusätzliche Informationen, können eines oder mehrere in mehrere Richtungen abgehende Signale umfassen und können mit jedem geeigneten Signalschema implementiert werden, z. B. können digitale oder analoge Leitungen mit Differenzialpaaren, Lichtwellenleitern und/oder referenzbezogenen Leitungen implementiert werden.
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Größen/Modelle/Werte/Bereiche sind als Beispiele angegeben, obgleich Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf diese beschränkt sind. Mit der Ausreifung von Fertigungstechniken (z. B. Fotolithografie) im Laufe der Zeit ist zu erwarten, dass immer kleinere Geräte hergestellt werden können. Außerdem ist es möglich, dass wohlbekannte Strom-/Masseverbindungen mit den IC-Chips und anderen Komponenten in den Figuren gezeigt bzw. nicht gezeigt werden, was aus Gründen der Vereinfachung der Veranschaulichung und Erörterung geschieht, und um bestimmte Aspekte der erfindungsgemäßen Ausführungsformen nicht in den Hintergrund rücken zu lassen. Des Weiteren können Anordnungen im Blockdiagrammformat gezeigt werden, um Ausführungsformen der Erfindung nicht in den Hintergrund rücken zu lassen, und auch um aufzuzeigen, dass bestimmte Details in Bezug auf die Implementierung solcher Blockdiagrammanordnungen in hohem Maß von der Plattform abhängen, in die die Erfindung implementiert werden soll, d. h., dass der Fachmann mit solchen spezifischen Details vertraut sein sollte. Wo spezifische Details (z. B. Schaltungen) angeführt werden, um beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zu beschreiben, sollte der Fachmann erkennen, dass erfindungsgemäße Ausführungsformen mit oder ohne Variationen dieser spezifischen Details realisiert werden können. Die Beschreibung soll somit als veranschaulichend anstatt einschränkend angesehen werden.
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Der Begriff „gekoppelt” kann hierin verwendet sein, um auf jede Art von Beziehung, direkt oder indirekt, zwischen den betreffenden Komponenten zu verweisen, und kann sich auf elektrische, mechanische, fluidtechnische, optische, elektromagnetische, elektromechanische oder andere Verbindungen beziehen. Außerdem werden die Begriffe „erste/r/s”, „zweite/r/s”, etc. hierin nur verwendet, um die Erörterung zu vereinfachen, und tragen keine besondere temporäre oder chronologische Bedeutung, außer anderweitig angegeben. Außerdem beschränkt die Verwendung der Begriffe „erste/r/s”, „zweite/r/s”, etc. die erörterten Ausführungsformen nicht auf die Anzahl von aufgeführten Komponenten.
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Für den Fachmann ist es anhand der vorhergegangenen Beschreibung selbstverständlich, dass die breit gefächerten Techniken der erfindungsgemäßen Ausführungsformen in einer Vielfalt von Formen implementiert werden können. Deshalb soll, während die erfindungsgemäßen Ausführungsformen in Verbindung mit besonderen Beispielen davon beschrieben worden sind, der wahre Umfang der erfindungsgemäßen Ausführungsformen nicht darauf beschränkt werden, da andere Modifikationen für den Fachmann auf diesem Gebiet bei Durchsicht der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche offensichtlich sind.
