DE112018004718T5

DE112018004718T5 - Ermöglichung eines frühzeitigen vorladens für spitzenleistungsanwendungen in net zero energy-vorrichtungen

Info

Publication number: DE112018004718T5
Application number: DE112018004718.0T
Authority: DE
Inventors: Dileep J. KURIAN; Ankit Gupta; Akhila M; Tanay Karnik; Vaibhav Vaidya; David Arditti Ilitzky; Christopher SCHAEF; Sriram KABISTHALAM MUTHUKUMAR; Harish K. Krishnamurthy; Suhwan Kim
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2020-06-18
Also published as: WO2019040428A1; US20190064907A1; CN111033436A; US10942556B2

Abstract

Systeme, Vorrichtungen und Verfahren können ein frühzeitiges Vorladen im Hinblick auf Spitzenleistungsereignisse bereitstellen. Die Anwendungsleistung kann sich verbessern, indem ein Supercap vorgeladen wird, kurz bevor ein SystemAufwachen durch einen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser initiiert wird. Zusätzlich kann das Vorladen des Supercaps durch einen zeitdefinierten Vorladezeitraum gesteuert werden und kann auch durch eine vorgegebene Schwellenspannung gesteuert werden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 22. August 2017 eingereichten nicht-vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 15/682,724 .
TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen betreffen allgemein das Energiemanagement für Rechenleistungslasten. Insbesondere betreffen Ausführungsformen die Bereitstellung eines Energiemanagements für Net Zero Energy (NZE)-Computervorrichtungen, die während bestimmter Operationen eine höhere Spitzenleistung benötigen.
HINTERGRUND
Niedrigleistungs-Computing-Lösungen, wie zum Beispiel NZE-Gewinnungsvorrichtungen, können sich in hohem Maße auf eine effiziente Nutzung der verfügbaren Energie stützen. Diese Vorrichtungen können die aus verschiedenen Quellen gewonnene Energie zum Betreiben eines ganzen Systems nutzen. In den meisten Fällen mit großen Unterschieden zwischen durchschnittlichem Energieverbrauch und (kurzzeitigem) Spitzenenergieverbrauch kann es vorkommen, dass die Energiegewinnung und die Systembatterie nicht in der Lage sind, einen Spitzenenergiebedarf zu decken (zum Beispiel aufgrund der chemischen Zusammensetzung der Batterie und der Gewinnungskapazität), weshalb Techniken wie zum Beispiel Superkondensatoren (zum Beispiel „Supercaps“) eingesetzt werden können.
Supercaps können parallel zur Batterie angeschlossen werden, um die zusätzliche momentane Ladung (zum Beispiel Spitzenladung) des Systems aufzunehmen. Herkömmlicherweise können Supercaps direkt an die Ladeschaltung angeschlossen werden, was - aufgrund der Verlustbehaftetheit der Supercaps - die Energieeffizienz des Systems reduzieren kann. Eine direkte Alternative kann darin bestehen, den Supercap nominell entladen zu lassen und ihn erst kurz vor der Spitzenleistungsentnahme vorzuladen. Die Steuerung dieses zeitgenauen („Just-in-Time“) Vorladens des Supercaps bei aktivem NZE-System kann ebenfalls zu Energie-Ineffizienzen führen (zum Beispiel werden viele Schaltkreise eingeschaltet, während sie nur darauf warten, dass der Supercap lädt). Zusätzlich bedeutet die Supercap-Parallelschaltung zur Batterie, dass der Supercap nicht als Energiespeicher, sondern als Entkopplungskondensator verwendet wird. Wenn beispielsweise die Leerlaufspannung der Batterie 3,2 V beträgt, so kann ein Supercap, der nominell dafür ausgelegt ist, nur auf eine Ladung von 3,2 V geladen und zur Senkung der durch die Batterie vorgegebenen Impedanz verwendet werden.
Figurenliste
Die verschiedenen Vorteile der Ausführungsformen werden dem Fachmann beim Lesen der folgenden Spezifikation und der beigefügten Ansprüche sowie anhand der folgenden Zeichnungen offenbar, in denen:

1 ein Blockdiagramm eines Beispiels für ein Energiemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform ist;
2 ein Blockdiagramm eines weiteren Beispiels für ein Energiemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform ist;
3A-3D Blockdiagramme eines beispielhaften Energiemanagementsystems sind, die den Ladungsfluss bei verschiedenen Betriebszuständen gemäß einer Ausführungsform darstellen;
4A ein Blockdiagramm eines digitalen Logikabschnitts der Energieverwaltungseinheit gemäß einer Ausführungsform ist;
4B ein Blockdiagramm eines Steuer- und Statusregisterinhalts zur Verwendung innerhalb des digitalen Logikabschnitts der Energieverwaltungseinheit gemäß einer Ausführungsform ist;
5 ein Flussdiagramm der Funktionsweise einer Energieverwaltungseinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist; und
6 eine Veranschaulichung eines Beispiels eines Computersystems gemäß einer Ausführungsform ist.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die im vorliegenden Text beschriebene Technologie kann das Problem der zeitgenauen (Just-in-Time) Supercap-Vorladung lösen, die darauf beschränkt ist, den Energieverbrauch während des Vorladens zu minimieren, und darauf beschränkt ist, die Effizienz des Supercaps zu maximieren oder äquivalent die Größe des Supercaps zu minimieren (zum Beispiel Aufladen des Supercaps auf seine volle nominelle Bemessungsspannung).
Netto-Null-Energie (Net Zero Energy, NZE)-Systeme können sich so lange wie möglich im Zustand des geringsten Energieverbrauchs befinden. Darum braucht der Übergang von einem Ruhezustand zu einem aktiven Zustand nur dann zu erfolgen, wenn genügend Ladung gespeichert wurde, um die erforderliche Aufgabe unmittelbar nach dem Aufwachen auszuführen (zum Beispiel ohne auf die Ladung des Supercaps zu warten). Um große Unterschiede zwischen Spitzen- und Durchschnittsenergieverbrauch in NZE-Systemen effizient zu unterstützen, sind die Grundprinzipien des vorgeschlagenen IP zweifach: erstens die Ermöglichung des Supercap-Ladens bis zur maximalen Klemmenspannung (falls erforderlich) und die Minimierung der Größe des Supercaps, die für eine gegebene Spitzenenergieabgabe benötigt wird, sowie die Minimierung der Ladezeit für die benötigte Spitzenenergie. Zweitens kann ein zweistufiger Aufwachprozess zur Durchführung des Supercap-Vorladens verwendet werden, wobei die erste Stufe einer asynchron aktivierten und durch den Ladezustand der Batterie qualifizierten Aufwachbedingung entspricht und die zweite Stufe ein Just-in-Time-Vorladen des Supercaps übernimmt (zum Beispiel vorübergehendes Verbinden des Supercaps mit der Ladevorrichtung, während das Aufwachen verzögert wird, bis der Supercap geladen ist).
Der oben beschriebene Prozess ermöglicht das Just-in-Time-Vorladen des Supercaps während des Ruhezustandes und kurz vor dem Übergang in einen aktiven Zustand. Das vorgeschlagene Supercap-Vorladen kann entweder durch einen geplanten Vorladezeitraum (der zum Beispiel auf Wiederaufladezeiten für Schlimmstfallszenarien abgestimmt ist) oder durch eine Ladezustandsüberwachungsschwelle (die zum Beispiel auf den genauen Ladebedarf abgestimmt ist) so gesteuert werden, dass der Spitzenenergiebedarf gedeckt wird, während der größte Teil des Systemzyklus im Zustand des geringsten Energieverbrauchs verbracht wird. Der Spitzenenergiebedarf des Systems, die Aufwachbedingungen für jede der Software-Aufgaben, die während der Spitzenleistungsereignisse voraussichtlich ablaufen werden, und eine Schätzung der schlechtesten Zeit, die benötigt wird, um den Supercap auf die für die planmäßige Steuerung erforderlichen Werte aufzuladen, können verwendet werden, um die Vorladesteuerung zu realisieren. Mit Hilfe dieser Informationen kann eine Energieverwaltungseinheit (Power Management Unit, PMU) einen Supercap-Vorladepegel konfigurieren oder einen Supercap-Vorladezeitraum konfigurieren, um eine innerhalb des Supercaps gespeicherte Energiemenge zur Nutzung während Leistungsspitzen zu steuern.
Wir wenden uns 1 zu, wo ein Blockdiagramm eines Beispiels für eine Energieverwaltungseinheit gemäß einer Ausführungsform gezeigt ist. Eine PMU 101 versorgt ein System 102 mit elektrischer Energie, indem sie eine Stromquelle, wie zum Beispiel eine Batterie 103, selektiv mit einem Supercap 104 parallel schaltet. Die PMU 101 enthält einen analogen Steuerkreis 110 und einen digitalen Steuerkreis 111, um die Batterie 103 und den Supercap 104 selektiv mit dem System 102 zu verbinden. Der analoge Steuerkreis 110 und der digitale Steuerkreis 111 arbeiten zusammen, um den Supercap 104 zum richtigen Zeitpunkt zu laden, damit er das System 102 während Zeiträumen mit höherem Energiebedarf zusätzlich laden kann. Wie bereits erwähnt, kann der Supercap 104 am effizientesten genutzt werden, wenn er unmittelbar vor der Nutzung vorgeladen wird, um zu verhindern, dass Ladung durch den Supercap 104 in Form von Leckstrom verloren geht. Die Verwendung der Begriffe „analoger Steuerkreis“ und „digitaler Steuerkreis“ dient im vorliegenden Text dem Zweck, sie voneinander zu unterscheiden, ohne ansonsten ihre Bedeutung, wie im vorliegenden Text beschrieben, einzuschränken, wobei der Begriff „digital“ auf den programmierbaren Merkmalen des digitalen Steuerkreises 111 basiert. Alle Merkmale und die Verwendung dieser Begriffe werden im vorliegenden Text so beschrieben, wie sie im Hinblick auf jede Ausführungsform zu interpretieren sind.
2 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines analogen Steuerkreises innerhalb der Energieverwaltungseinheit gemäß einer Ausführungsform. Der analoge Steuerkreis 110 enthält einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen, einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen, eine Gewinnungsstromquelle 203, die sowohl mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen als auch mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen gekoppelt ist, eine wiederaufladbare Batterie 212, die mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen gekoppelt ist, einen Supercap 211, der mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen und auch mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen gekoppelt ist, und ein Paar Steuersignale, das Vorladeaktivierungssignal (Pre-Charge Enable Signal) 221 und das Niedrigenergiezustandssignal (Low Power State Signal) 222, die sowohl mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen als auch mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen gekoppelt sind. Die beiden Steuersignale 221, 222 bestimmen während des Betriebes einen Betriebsmodus für den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen und den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen. Jeder dieser Betriebsmodi wird in größerer Detailliertheit mit Bezug auf die 3A-D im Folgenden beschrieben.
In allen diesen Modusbeispielen wird gezeigt, dass der Supercap 211 sowohl neben dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen als auch neben dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen platziert ist. Dieser Supercap 211 ist praktisch eine einzelne Vorrichtung, die im vorliegenden Text der Einfachheit halber als zwei Vorrichtungen dargestellt wird. Wenn der Supercap 211 an einen der beiden Konverter 201, 202 gekoppelt ist, so ist dies durch eine durchgezogene Verbindungslinie dargestellt. Wenn der Supercap 211 mit keinem der beiden Wandler elektrisch gekoppelt ist, so ist die Verbindung mit einer Unterbrechung in Form eines offenen Schalters dargestellt. Während die Unterbrechung zur Veranschaulichung als Schalter dargestellt werden kann, ist die Unterbrechung als ein logisches Konstrukt gedacht, bei dem der Supercap 211 elektrisch mit den beiden Wandlern 201, 202 gekoppelt und elektrisch von den beiden Wandlern 201, 202 entkoppelt wird. Der Betrieb des Kopplungsmechanismus zum Verbinden und Trennen des Supercap 211 mit bzw. von den Wandlern 210, 202 wird durch die Steuersignale „Vorladeaktivierungssignal“ (Pre-Charge Enable Signal) 221 und „Niedrigenergiezustandssignal“ (Low Power State Signal) 222 gesteuert.
Die Gewinnungsstromquelle 203 kann eine Photovoltaikzelle umfassen, die mit einem Kondensator zur Glättung der Klemmenspannung auf ihren maximalen Nennleistungspunkt geregelt wird, oder einen thermoelektrischen Generator mit einem ähnlichen Kondensator, oder jede beliebige Energiegewinnungsvorrichtung, die eine maximale Ausgangsleistung liefert, die in der Regel viel kleiner ist als das, was das System in einem Hochlastzustand verlangen kann, aber mehr als das, was das System während der Ruhephasen verbraucht. In allen diesen Betriebsmodi liefert die Batterie 212 Energie mit ihrer Nennklemmenspannung, die im Bereich von 2,7 bis 4,2 Volt liegen kann, zum Beispiel für eine Lithium-Ionen-Zusammensetzung in typischen Ausführungsformen, wo die untere Grenze von 2,7 Volt eine ausreichende Ladung und einen sicheren Betrieb gewährleistet.
3A-3D sind Blockdiagramme eines beispielhaften Betriebes des analogen Steuerkreises innerhalb des PMU-Energiemanagementsystems, die den Ladungsfluss bei verschiedenen Betriebszuständen gemäß einer Ausführungsform darstellen. 3A veranschaulicht den analogen Steuerkreis 110, der in einem Ruhezustands-/Niedrigenergiemodus arbeitet und Energie für die Batterie 212 gewinnt. Während des nicht-vorladenden Ruhezustands-/Niedrigenergiemodus wird die Batterie 212 von der Gewinnungsstromquelle 203 geladen, und das System 102 wird mit genügend Energie versorgt, um das System in einem Ruhemodus weiter zu betreiben. Dieser Niedrigenergiemodus entspricht typischerweise Fällen, in denen das System beim Aufwachen nur einen durchschnittlichen Energieverbrauch (das heißt keinen Spitzenenergieverbrauch) haben soll.
Im Ruhezustands-/Niedrigenergiemodus kann in dieser Ausführungsform das Vorladeaktivierungssignal 221 auf 0 gesetzt werden, und das Niedrigenergiezustandssignal 222 kann auf 1 gesetzt werden. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen ist elektrisch mit der Gewinnungsstromquelle 203 gekoppelt, um Energie 301 zu empfangen, die als Energie 302 an die Batterie 212 weitergeleitet werden kann. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen ist elektrisch mit der Batterie 212 gekoppelt, um Energie 303 zu empfangen, die zu dem System 102 als eine Stromquelle 304 übertragen wird. In den meisten Situationen ist die Energie 302, die von dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen zu der Batterie 212 fließt, allgemein größer als die Energie 303, die von der Batterie 212 zu dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen fließt, da von der Batterie 212 erwartet wird, dass sie geladen und nicht entladen wird, da der Energieverbrauch des Systems 102 während des Ruhezustands-/Niedrigenergiemodus minimal ist.
In diesem Modus sind weder der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen noch der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen elektrisch mit dem Supercap 211 gekoppelt. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen kann gegebenenfalls Ladung von der Gewinnungsstromquelle 203 erhalten. Die Energie 301 von der Gewinnungsstromquelle 203 wird durch den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen an den Anschluss der Batterie 212 und des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 202 mit drei Eingängen angelegt. Wenn die durch den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen verbrauchte Energie 303 geringer ist als die durch den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen gelieferte Energie 302, so kann die Batterie 212 laden. Wenn die durch den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen verbrauchte Energie 303 größer ist als die durch den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen gelieferte Energie 302, so kann die Batterie 212 die zusätzlich benötigte Energie liefern.
3B veranschaulicht den analogen Steuerkreis 110, der in einem nicht-vorgeladenen aktiven System-Niedrigenergiebedarfsmodus arbeitet. Während des nicht-vorgeladenen aktiven System-Niedrigenergiebedarfsmodus liefert die Batterie 212 die Energie 303 an den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen, die Gewinnungsstromquelle 203 liefert ebenfalls Energie 311 an den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen, und das System 102 wird durch den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen ausreichend mit einer Stromquelle 304 versorgt, um das System im aktiven Niedrigenergiezustand weiter zu betreiben. Dieser Modus unterstützt das System 102 während des durchschnittlichen Energieverbrauchs, im Gegensatz zum Spitzenenergieverbrauch, und deshalb wurde der Supercap für das Aufwachereignis nicht vorgeladen.
Im nicht-vorgeladenen aktiven Modus kann das Vorladeaktivierungssignal 221 in dieser Ausführungsform auf 0 gesetzt werden, und das Niedrigenergiezustandssignal 222 kann auf 0 gesetzt werden. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen ist elektrisch mit der Batterie 212 gekoppelt, um Energie 303 zu empfangen, und ist gleichzeitig elektrisch mit der Gewinnungsstromquelle 203 gekoppelt, um Energie 311 zu empfangen. Die empfangene Energie wird als eine Stromquelle 304 an das System 102 übertragen.
In diesem Modus sind weder der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen noch der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen elektrisch mit dem Supercap 211 gekoppelt. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen kann ebenfalls Ladung von der Gewinnungsstromquelle 203 erhalten. Obgleich nicht gezeigt, kann der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen ebenfalls Energie von der Gewinnungsquelle 203 empfangen. Wenn die Verfügbarkeit der Gewinnungsstromquelle 203 periodisch nicht mit dem Energiebedarf des Systems synchronisiert ist, so versorgt die Gewinnungsstromquelle 203 zuerst die Batterie 212 mit Energie, und das System 102 kann Energie 303 aus der Batterie 212 abziehen.
3C veranschaulicht den analogen Steuerkreis 110, der in einem Vorlade-Ruhezustands-/Niedrigenergiemodus arbeitet, der den Supercap von der Gewinnungsstromquelle 203 und der Batterie 212 vorlädt. Im Vorlade-Ruhezustands-/Niedrigenergiemodus kann in dieser Ausführungsform das Vorladeaktivierungssignal 221 auf 1 gesetzt werden, und das Niedrigenergiezustandssignal 222 kann auf 1 gesetzt werden. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen ist elektrisch mit der Gewinnungsstromquelle 203 gekoppelt, um Energie 301 zu empfangen, die als Energie 322 an den Vorlade-Supercap 211 weitergeleitet werden kann. Die Batterie 212 ist auch elektrisch mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen gekoppelt, um Energie 321 abzugeben, die auch als Energie 322 zu dem Vorlade-Supercap 211 weitergeleitet werden kann. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen ist elektrisch mit der Batterie 212 gekoppelt, um Energie 303 zu empfangen, die als eine Stromquelle 304 zu dem System 102 übertragen wird, um das System 102 in seinem Ruhemodus zu unterstützen.
Die Energie 322 wird in dem Supercap 211 auf seine Klemmenspannung akkumuliert, um das System 102 während des aktiven Spitzenleistungsmodus mit möglichst viel Ladung zu versorgen. In dieser speziellen Ausführungsform beträgt die Supercap-Spannung ΔV≈0 bis 5 Volt.
3D veranschaulicht den analogen Steuerkreis 110, der in einem vorgeladenen aktiven Spitzenleistungsmodus arbeitet. Im vorgeladenen aktiven Spitzenleistungsmodus kann in dieser Ausführungsform das Vorladeaktivierungssignal 221 auf 1 gesetzt werden, und das Niedrigenergiezustandssignal 222 kann auf 0 gesetzt werden. Dieser vorgeladene aktive Spitzenleistungsmodus unterstützt das System, wenn es einen Spitzenenergieverbrauch aufweist, und deshalb wurde der Supercap vorgeladen, um nach einem Aufwachen zusätzliche Energie bereitzustellen.
Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen ist elektrisch mit der Gewinnungsstromquelle 203 gekoppelt, um Energie 301 zu empfangen, die als Energie 302 an die Batterie 212 weitergeleitet werden kann. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen ist elektrisch mit der Batterie 212 gekoppelt, um Energie 303 zu empfangen, und ist elektrisch mit dem Supercap 211 gekoppelt, um Energie 303 zu empfangen, und die Gewinnungsstromquelle 203 ist elektrisch mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen gekoppelt, um Energie 311 in den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen einzuspeisen, die allesamt zu dem System 102 als eine Stromquelle 304 übertragen werden.
Obgleich 3D wie oben beschrieben gezeigt ist, kann die Gewinnungsstromquelle 203 die Batterie 212 und den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen gleichzeitig mit Energie versorgen, während der Wandler mit drei Eingängen ebenfalls durch die Batterie 212 und den Supercap 211 mit Energie versorgt wird, wenn die Gewinnungsstromquelle 203 beide Verbindungen unterstützen kann. Zusätzlich braucht die Gewinnungsstromquelle 203 in anderen Ausführungsformen nur die Batterie 212 mit Energie zu versorgen, während der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 202 mit drei Eingängen nur von der Batterie 212 und dem Supercap 211 versorgt wird.
In diesem Modus ist keine der Stromquellen elektrisch mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen gekoppelt. Der Supercap 211 ist auch nicht elektrisch mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 201 mit zwei Eingängen gekoppelt. In dieser speziellen Ausführungsform beträgt die Supercap-Spannung ΔV≈5 bis 0 Volt. Während dieses Modus ist die maximale Ausgangsleistung (Max Power Out) Max_PowerOut≈Max_PowerIn + C_super*V_super ²/Time_maxload.
4A ist ein Blockdiagramm eines digitalen Logikabschnitts der PMU gemäß einer Ausführungsform. Der digitale Steuerkreis 111 der PMU 101, wie in 4A veranschaulicht, generiert die notwendigen PMU 101-Steuersignale 434, die zum Bestimmen eines momentanen Zustands oder Modus, wie oben beschrieben, für die PMU 101 verwendet werden. Der Aufwachprozess des Systems 102 beginnt in der Regel, wenn eines der qualifizierten Systemaufwach (Qualified System Wake-up, QSW)-Auslösersignale 436 QSW₀-QSW_n ausgelöst wird, in der Regel durch einen Interrupt oder ein externes Ereignis. Ein QSW-Signal 436 entspricht einem dem System 102 bekannten Signal, das mit einem oder mehreren der in der Energieverwaltungseinheit 101 konfigurierten Beginnereignisprozessen verbunden ist. Ein QSW-Signal 436 wird in der Regel auf einen Eintrag innerhalb eines PMU-Steuer- und -Statusregisters (Control and Status Register, CSR) 401 abgebildet, in dem der Energiebedarf für das System 102 beim Aufwachen bekannt ist und der entsprechende Energiemodus in dem CSR-Eintrag definiert ist. Jeder Eintrag innerhalb der PMU-CSR 401 enthält einen Vorladeaktivierungsindikator 450-451, ein Konfigurationssignal 432 auf der Grundlage von CSR-Werten 470-471, und einen Vorlademodusindikator 433 auf der Grundlage von CSR-Werten 460-461. Die Funktionen dieser Werte werden im Folgenden unter Bezug auf 4B näher beschrieben.
Die einzelnen QSW-Signale 436 werden durch den Vorladeaktivierungsindikator 450-451 in ihren jeweiligen Einträgen in dem PMU-CSR 401 bedingt in die Supercap-Vorladelogik eingebunden bzw. von ihr ausgeschlossen. Die QSW-Signale 436, die in die Supercap-Vorladelogik eingebunden werden, sollten jene QSW-Signale 436 sein, die Systemaufwachbedingungen repräsentieren, die nach dem Aufwachen einen Spitzenenergieverbrauch erfordern. Das bedingte Einbinden und Ausschließen erfolgt als logische Verknüpfung unter Verwendung eines UND-Gatters 426, 427. Der Satz aller in der Supercap-Vorladelogik enthaltenen QSW-Signale steuert die Generierung des Modussignals 433 und des Konfigurationssignals 432 unter Verwendung der Auswahllogik 413 bzw. 414.
Der Satz aller QSW-Signale, die in der Supercap-Vorladelogik 440 enthalten sind, wird in dem ODER-Gatter 424 zusammengefasst, das jedes Mal ein planmäßiges Vorlade-Aufwachaktivierungssignal 437 generiert, wenn eines oder mehrere der QSW-Signale 436 signalisieren, dass ein Vorladen des Supercaps vor dem Systemaufwachen erforderlich ist. Ein einfaches Aufwachereignissignal 441 wird unter Verwendung des ODER-Gatters 423 erzeugt, das alle QSW-Signale 436 zusammenfasst, unabhängig davon, ob sie in der Supercap-Vorladelogik enthalten sind oder nicht. Dieses einfache Aufwachereignissignal 441 stellt jedes Mal einen Hinweis bereit, wenn mindestens eine aufgedrückte qualifizierte Aufwachbedingung 436 vorliegt, das heißt jedes Mal, wenn das System aufwachen muss, entweder mit oder ohne Supercap-Vorladen, und wird in einen von zwei Eingängen des Multiplexers 422 eingespeist.
Ein Vorlade-Aufwachereignissignal 442 ist die zweite Eingabe in den Multiplexer 422. Das Vorlade-Aufwachereignissignal 442 wird durch den zweiten Multiplexer 421 generiert, der durch das Modussignal 433 gesteuert wird, das durch die Modusauswahllogik 413 gemäß den Einträgen von der PMU-CSR 401 generiert wird. Der zweite Multiplexer 421 verwendet ein planmäßiges Vorladen-beendet-Signal 443, das die Ausgabe des Vorladedisponierers 403 für einen seiner Eingänge ist. Der zweite Multiplexer 421 verwendet ein überwachtes Vorladen-beendet-Signal 444, das eine Ausgabe des Komparators 411 für seinen zweiten Eingang ist. In Abhängigkeit vom Wert des Modussignals 433 entspricht die zweite Eingabe in den Multiplexer 422 entweder dem geplanten Vorladen-beendet-Signal 443 oder dem überwachten Vorladen-beendet-Signal 444.
Der Komparator 411 akzeptiert als eine Eingabe ein Supercap-Ladezustands (Supercap State-of-Charge, SC-SOC)-Signal 431 und das Konfigurationssignal 432, das durch die Konfigurationsauswahllogik 414 gemäß den Einträgen des PMU-CSR 401 generiert wird, als eine zweite Eingabe. Das SC-SOC-Signal 431 entspricht einem Signal, das den momentanen Spannungspegel des Supercaps anzeigt. Somit kann unter Verwendung des Konfigurationssignals 432 ein numerischer Wert (eine Schwelle) für eine Spannung definiert werden, dergestalt, dass der Komparator ein Signal generiert, wenn das SC-SOC 431-Signal größer ist als die durch das Konfigurationssignal 432 definierte Spannung. Der Komparator 411 generiert ein überwachtes Vorladen-beendet-Signal 445, wenn die SC-SOC 431-Schwelle erfüllt ist.
Der Vorladedisponierer 403 ist ein Logikblock, der als Eingabe das Konfigurationssignal 432 akzeptiert. Der Vorladedisponierer 403 verwendet das Mehrbit-Konfigurationssignal als Zählwert für eine Zählervorrichtung innerhalb des Vorladedisponierers 403, der den Vorladezeitraum für den Supercap 211 bestimmt. Somit zeigen beide Eingaben in den zweiten Multiplexer 421 an, wenn der Supercap 211 auf einen zuvor festgelegten Spannungspegel vorgeladen wurde, der durch einen gemessenen Vorladepegel oder einen Vorladezeitraum definiert wird.
Die Ausgabe des Multiplexers 422, die als ein PMU-Aufwachereignissignal 446 identifiziert ist, wird an eine PMU-Zustandsmaschine 402 weitergeleitet, wenn sich der digitale Steuerkreis 111 in einem Vorladeaktivierungszustand befindet. Das planmäßige Vorlade-Auslösersignal 437 wird durch die Ausgabe des UND-Gatters 425 definiert, die das logische UND eines Vorladeaktivierungsindikator (Pre-Charge Enable Indicator, PCEI)-Signals 438, das durch das ODER-Gatter 424 generiert wird, und eines Niedrigenergiezustandsanzeige (Low Power State Indication, LPSI)-Signals 435 von der Ruhezustandslogik 412 ist. Dieses LPSI-Signal 435 zeigt an, dass sich das System 102 gerade in einem Ruhemodus befindet. Das PCEI-Signal 438 zeigt an, dass es mindestens ein aufgedrücktes QSW-Signal 436 gibt, das die Verwendung des Vorladens des Supercaps 211 vor dem Aufwachen des Systems erfordert.
Das LPSI-Signal 435 identifiziert auch einen Ruhemodus, in dem eine Vorladeaktivität stattfindet, so dass ein vorgeladener Supercap 211 dem System 102 zusätzliche Energie zur Verfügung stellen kann, wenn beim Aufwachen eine Spitzenleistungsaktivität stattfindet. Das LPSI-Signal 435 wird auch durch den analogen Schaltung 110 von 1 verwendet, da es zu der Schnittstelle zwischen dem digitalen Steuerkreis 111 und dem analogen Steuerkreis 110 gehört.
Unter Verwendung der obigen Logik ist das planmäßige Vorlade-Auslösersignal 437 aktiv, wenn sich das System 102 in einem Ruhemodus befindet, wie durch das LPSI-Signal 435 und mindestens ein aktiviertes QSW-Signal 436 angezeigt wird, das eine Supercap-Vorladung vor dem Aufwachen des Systems verlangt. Das geplante Vorlade-Auslösersignal 437 wird ebenfalls an den VorladeDisponierer 403 weitergeleitet, um anzuzeigen, ob sein Zähler in Betrieb sein sollte, um den Vorladezeitraum herunterzuzählen. Das PCEI-Signal 438 kann auch in dem analogen Steuerkreis 110 verwendet werden, um den Zustand der Wandler anzuzeigen, die zum Laden des Supercaps 211 verwendet werden.
Die PMU-Zustandsmaschine 402 steuert die Zustände des Systems 102 unter Verwendung der PMU-Steuersignale 434. Die PMU-Zustandsmaschine 402 kann das PCEI-Signal 438 und das LPSI-Signal 435 generieren. Diese beiden Signale werden verwendet, um die PMU 101 in einen der vier oben in den 3A-4D definierten Betriebszustände zu versetzen. Diese vier Modi entsprechen dem nicht-vorladenden Ruhe-/Niedrigenergiemodus von 3A, dem nicht-vorgeladenen aktiven System-Niedrigenergiebedarfsmodus von 3B, dem vorladenden Ruhe-/Niedrigenergiemodus von 3C und dem vorgeladenen aktiven Spitzenleistungsmodus von 3D. Die PMU-Zustandsmaschine 402 führt eine Eingabe in die Ruhezustandslogik 412 aus, die zum Generieren ihres LPSI-Signals 435 verwendet wird.
4B ist ein Blockdiagramm eines Steuer- und Statusregisterinhalts zur Verwendung innerhalb des digitalen Logikabschnitts der Energieverwaltungseinheit gemäß einer Ausführungsform. Das PMU-CSR 401 enthält drei Sätze von Werten für jede der Aufwachquellen WS₀-WS_n . Der erste Satz von Steuerregisterwerten entspricht den Vorladeaktivierungssignalen 450-451 für WS₀-WS_n . Das Vorladeaktivierungssignal ist in der Regel ein Einzelbitwert, der anzeigt, ob ein bestimmtes QSW-Signal 436 eine Vorladesequenz für den Supercap 211 verwendet, die zusätzliche Ladung während eines Spitzenleistungsereignisses liefert. Der zweite Satz von Steuerregisterwerten entspricht den Vorlademodussignalen 460-461 für WS₀-WS_n .
Dieses Vorlademodussignal ist in der Regel ein Einzelbitwert, der anzeigt, ob ein bestimmtes QSW-Signal 436 eine zeitbasierte oder eine schwellenbasierte Vorladesequenz für den Supercap 211 verwendet, die zusätzliche Ladung während eines Spitzenleistungsereignisses liefert. Der dritte Satz von Steuerregisterwerten entspricht den Vorladekonfigurationssignalen 470-471 für WS₀-WS_n . Dieses Vorladekonfigurationssignal ist in der Regel ein Mehrbitwert, der einen Wert zur Definition eines Zeitraums oder einer Spannungsschwelle angibt, der bzw. die beim Vorladen des Supercaps 211 verwendet werden soll. Diese Signalwerte werden innerhalb des digitalen Steuerkreises 111 der PMU 101, wie oben beschrieben, verwendet. Die Signale können nach Bedarf als Einzelbitwert oder als Mehrbitwert dargestellt werden. Das PMU-CSR 401 kann mit einem Block eines Speichers dargestellt werden, der durch die eingehende qualifizierte Aufwachquellen-ID 436, wie oben beschrieben, adressiert wird. Der Speicher kann nicht-flüchtiger oder Lese-Schreib-Speicher sein, um eine dynamische Konfiguration der Aufwachsequenz für eine bestimmte qualifizierte Aufwachquelle zu ermöglichen.
5 ist ein Flussdiagramm der Funktionsweise einer Energieverwaltungseinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Der Prozess beginnt 501, und der Block 510 empfängt ein QSW-Quellenauslösersignal. Wie oben erwähnt, zeigt eine qualifizierte Aufwachquelle an, dass die Quelle des Auslösersignals berechtigt ist, das System 102 aufzuwecken. Der Entscheidungsblock 511 bestimmt anhand eines entsprechenden Eintrags im PMU-CSR 401, der anzeigt, ob ein Supercap-Vorladen erforderlich ist oder nicht, ob ein Vorlade-Supercap 211 erforderlich ist. Wenn kein Vorlade-Supercap 211 benötigt wird, so schreitet der Prozess zum Verarbeitungsblock 516 voran, um ein Aufwachen des Systems 102 zu initiieren. Wenn der Entscheidungsblock 511 bestimmt, dass der Vorlade-Supercap-Modus verwendet werden soll, so wird der Prozess beim Entscheidungsblock 512 fortgesetzt.
Der Entscheidungsblock 512 bestimmt, ob das Auslösersignal ein Auslöser ist, der einen Ladezeit-Vorlademodus oder einen Spannungsschwellen-Vorlademodus verwendet. Wenn der Entscheidungsblock 512 bestimmt, dass ein Zeit-Ladezeit-Vorlademodus verwendet werden soll, so lädt der Verarbeitungsblock 514 einen Timer innerhalb des Vorladedisponierers 403 mit einem Wert aus dem ausgewählten Konfigurationssignal 432, um festzulegen, wie lang der zum Laden des Supercaps 211 verwendete Ladezeitraum sein soll. Die Verarbeitung geht zum Entscheidungsblock 515 weiter. Wenn der Entscheidungsblock 512 bestimmt, dass kein Zeit-Ladezeit-Vorlademodus verwendet werden soll, so lädt der Verarbeitungsblock 513 einen Komparator innerhalb des Komparators 411 mit einem Wert aus dem gewählten Konfigurationssignal 432, um festzulegen, welche Schwellenspannung zum Laden des Supercaps 211 verwendet werden soll. Die Verarbeitung geht ebenfalls zum Entscheidungsblock 515 weiter.
Der Entscheidungsblock 515 bestimmt, ob der Supercap 211 auf eine spezifizierte Spannung vorgeladen wurde. Wenn der Vorlademodus der Ladezeit-Vorlademodus ist, so bestimmt der Entscheidungsblock 515, ob der Timer abgelaufen ist. Wenn nicht, wartet der Entscheidungsblock 515. Wenn der Vorlademodus der Schwellen-Vorlademodus, so bestimmt der Entscheidungsblock 515, ob die momentane Spannung des Supercaps 211 die Schwelle überschreitet. Wenn nicht, wartet der Entscheidungsblock 515. Sobald die Vorladebedingung erfüllt ist, initiiert der Verarbeitungsblock 516 eine Aufwachsequenz und nutzt den Supercap 211, um das System 102 zusätzlich zu laden, um den Bedarf während des Spitzenleistungsmodus zu decken. Sobald das Aufwachen erfolgt, endet die Verarbeitung des Vorladeprozesses.
6 zeigt ein Computersystem 86. Das Computersystem 86 kann Teil einer elektronischen Vorrichtung oder Plattform sein, die Computerfunktionalität (zum Beispiel ein persönlicher digitaler Assistent/PDA, ein Notebook-Computer, ein Tablet-Computer, ein konvertierbares Tablet, ein Server, ein HPC-System), Kommunikationsfunktionalität (zum Beispiel ein drahtloses Smartphone), Bildgabefunktionalität, Medienabspielfunktionalität (zum Beispiel Smart TV/TV), Funktionalität der Tragbarkeit am Körper (zum Beispiel Uhr, Brille, Kopfbedeckung, Schuhe, Schmuck), Fahrzeugfunktionalität (zum Beispiel Auto, LKW, Motorrad) usw. oder eine beliebige Kombination davon besitzt. In dem veranschaulichten Beispiel enthält das System 86 einen Prozessor 88, der mehrere Kerne 90 zum Ausführen einer Anwendung und einen integrierten Speichercontroller (Integrated Memory Controller, IMC) 92 aufweist, der mit dem Systemspeicher 94 kommunizieren kann. Der Systemspeicher 94 kann zum Beispiel einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) enthalten, der als ein oder mehrere Speichervorrichtungen wie zum Beispiel Dual-Inline-Speichermodule (DIMMs), Small Outline DIMMs (SODIMMs) usw. konfiguriert ist.
Das veranschaulichte System 86 enthält auch eine Eingabe/Ausgabe (E/A)-Vorrichtung 96, die zusammen mit dem Prozessor 88 auf einem (nicht abgebildeten) Halbleiter-Die als ein System-on-Chip (SoC) implementiert ist, wobei die E/A-Vorrichtung 96 als eine Host-Vorrichtung fungiert und beispielsweise mit einer Anzeige 98 (zum Beispiel einem Touchscreen, einer Flüssigkristallanzeige (LCD), einer Leuchtdioden (LED)-Anzeige), einem Netzwerk-Controller 70 und einem Massenspeicher 77 (zum Beispiel einem Festplattenlaufwerk (HDD), einer optischen Disk, einem Flash-Speicher usw.) kommunizieren kann. Der veranschaulichte Prozessor 88 kann die Logik 76 ausführen, die Informationen über den Betriebszustand des Prozessors erhält. Die Logik 76 kann auch QSW-Signalinformationen erhalten. Somit kann die Logik 76 einen oder mehrere Aspekte des Verfahrens 500 (5) implementieren und ähnlich wie die PMU 101 (1) funktionieren. Die Logik 76 kann alternativ auch an anderer Stelle in dem System 86 implementiert werden. Zusätzlich kann die Anzeige 98 Ergebnisinformationen, die mit der Ausführung der Anwendung verbunden sind, visuell darstellen.
Zusätzliche Hinweise und Beispiele:
Beispiel 1 kann ein System enthalten, das eine ruhemodusfähige elektronische Vorrichtung, einen mit einer oder mehreren Stromquellen gekoppelten Supercap, eine ständig eingeschaltete Energieverwaltungseinheit und eine analoge Spitzenleistungssteuervorrichtung enthält. Die ständig eingeschaltete Energieverwaltungseinheit enthält eine digitale Einschaltvorrichtung, die eine erste Logik enthält, um einen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser zu empfangen, das Vorladen des Supercaps zu initiieren und ein Aufwachen der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung auszulösen, wenn der Supercap auf ein gewünschtes Ladungsniveau vorgeladen ist. Die analoge Spitzenleistungssteuerung enthält eine zweite Logik, um das Vorladen des Supercaps zu aktivieren und den Supercap mit der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung zu verbinden, wenn die digitale Einschaltvorrichtung das Aufwachen der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung initiiert.
Beispiel 2 kann das System von Beispiel 1 enthalten, wobei die zweite Logik dazu dient, den Supercap auf eine Klemmenspannung vorzuladen.
Beispiel 3 kann das System von Beispiel 1 enthalten, wobei die erste Logik dazu dient, den Supercap über einen spezifizierten Zeitraum vorzuladen.
Beispiel 4 kann das System von Beispiel 1 enthalten, wobei die erste Logik dazu dient, den Supercap vorzuladen, bis ein zustand eines Ladezustands des Supercaps größer als eine spezifizierte Spannung ist.
Beispiel 5 kann das System von Beispiel 1 enthalten, wobei die erste Logik des Weiteren dazu dient, das Aufwachen der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung auf der Grundlage eines Vorladekonfigurationswertes, der einen Aktivierungsindikator für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser hat, zu initiieren, ohne den Supercap vorzuladen.
Beispiel 6 kann das System von Beispiel 1 enthalten, wobei der Vorladekonfigurationswert für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser des Weiteren einen Konfigurationsmoduswert und einen Konfigurationsvorladewert umfasst.
Beispiel 7 kann das System von Beispiel 1 enthalten, wobei die erste Logik einen oder mehrere qualifizierte System-Aufwachquellenauslöser empfangen soll und einen Vorladeaktivierungskonfigurationswert für jeden des einen oder der mehreren qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser aufrechterhält.
Beispiel 8 kann eine ständig eingeschaltete Energieverwaltungsvorrichtung enthalten, die eine digitale Einschaltlogik enthält, die eine erste Logik enthält, die mindestens teilweise in einer konfigurierbaren Logik und/oder in einer Hardware-Logik mit fester Funktionalität implementiert ist, wobei die erste Logik zu Folgendem dient: Empfangen eines qualifizierten System-Aufwachquellenauslösers, Initiieren des Vorladens eines Supercaps, der mit einer oder mehreren Niedrigenergie-Stromquellen gekoppelt ist, und Initiieren eines Aufwachens einer angeschlossenen ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung, wenn der Supercap auf einen gewünschten Ladepegel vorgeladen ist.
Beispiel 10 kann die Vorrichtung von Beispiel 9 enthalten, wobei die digitale Einschaltvorrichtung den Supercap auf eine Klemmenspannung vorlädt.
Beispiel 11 kann die Vorrichtung von Beispiel 9 enthalten, wobei die erste Logik dazu dient, den Supercap über einen spezifizierten Zeitraum vorzuladen.
Beispiel 12 kann die Vorrichtung von Beispiel 9 enthalten, wobei die digitale Einschaltvorrichtung den Supercap so lange vorlädt, bis ein Zustand eines Ladezustands des Supercaps größer als eine spezifizierte Spannung ist.
Beispiel 13 kann die Vorrichtung das System von Beispiel 9, wobei die digitale Einschaltvorrichtung des Weiteren das Aufwachen der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung auf der Grundlage eines Vorladekonfigurationswertes, der einen Aktivierungsindikator für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser hat, initiiert, ohne den Supercap vorzuladen.
Beispiel 14 kann die Vorrichtung das System eines der Beispiele 8 bis 13, wobei der Vorladekonfigurationswert für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser des Weiteren einen Konfigurationsmoduswert und einen Konfigurationsvorladewert umfasst.
Beispiel 15 kann die Vorrichtung von Beispiel 8 enthalten, wobei die digitale Einschaltvorrichtung einen oder mehrere qualifizierte System-Aufwachquellenauslöser empfängt und einen Vorladeaktivierungskonfigurationswert für jeden des einen oder der mehreren qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser aufrechterhält.
Beispiel 16 kann ein Verfahren enthalten: Empfangen eines qualifizierten System-Aufwachquellenauslösers für eine ruhemodusfähige elektronische Vorrichtung, Initiieren des Vorladens eines Supercaps, der mit einer oder mehreren Niedrigenergie-Stromquellen gekoppelt ist, und Initiieren eines Aufwachens der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung, wenn der Supercap auf einen vorgegebenen Ladepegel vorgeladen ist.
Beispiel 17 kann das Verfahren von Beispiel 16 enthalten, wobei der Supercap auf eine Klemmenspannung vorgeladen wird.
Beispiel 18 kann das Verfahren von Beispiel 16 enthalten, wobei der Supercap auf eine Klemmenspannung vorgeladen wird.
Beispiel 19 kann das Verfahren von Beispiel 16 enthalten, wobei der Supercap vorgeladen wird, bis ein Zustand eines Ladezustands des Supercaps größer als eine spezifizierte Spannung ist.
Beispiel 20 kann das Verfahren von Beispiel 16 enthalten, das des Weiteren umfasst, das Aufwachen der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung auf der Grundlage eines Vorladekonfigurationswertes, der einen Aktivierungsindikator für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser hat, zu initiieren, ohne den Supercap vorzuladen.
Beispiel 21 kann das Verfahren eines der Beispiele 16 bis 20 enthalten, wobei der Vorladekonfigurationswert für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser des Weiteren einen Konfigurationsmoduswert und einen Konfigurationsvorladewert umfasst.
Beispiel 22 kann das Verfahren von Beispiel 16 enthalten, wobei der qualifizierte System-Aufwachquellenauslöser einen oder mehrere qualifizierte System-Aufwachquellenauslöser enthält und jeder des einen oder der mehreren qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser einen separaten Vorladeaktivierungskonfigurationswert verwendet.
Beispiel 23 kann das Verfahren von Beispiel 16 enthalten, wobei das Verfahren des Weiteren das Verbinden des Supercaps mit der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung umfasst, wenn der Supercap vorgeladen ist.
Beispiel 24 kann eine ständig eingeschaltete Energieverwaltungseinheit enthalten, um eine zusätzliche Spitzenleistungsladung für eine Hochleistungs-Computervorrichtung bereitzustellen, die Folgendes aufweist: ein Mittel zum Empfangen eines qualifizierten System-Aufwachquellenauslösers für eine ruhemodusfähige elektronische Vorrichtung, ein Mittel zum Initiieren des Vorladens eines Supercaps, der mit einer oder mehreren Niedrigenergie-Stromquellen gekoppelt ist, und ein Mittel zum Initiieren eines Aufwachens der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung, wenn der Supercap auf einen vorgegebenen Ladepegel vorgeladen ist.
Beispiel 25 kann die immer eingeschaltete Energieverwaltungseinheit von Beispiel 24 enthalten, wobei der Supercap auf eine Klemmenspannung vorgeladen wird.
Beispiel 26 kann die immer eingeschaltete Energieverwaltungseinheit von Beispiel 24 enthalten, wobei der Supercap auf eine Klemmenspannung vorgeladen wird.
Beispiel 27 kann die immer eingeschaltete Energieverwaltungseinheit von Beispiel 24 enthalten, wobei der Supercap vorgeladen wird, bis ein Zustand eines Ladezustands für den Supercap größer als eine spezifizierte Spannung ist.
Beispiel 28 kann die ständig eingeschaltete Energieverwaltungseinheit von Beispiel 24 enthalten, die des Weiteren umfasst, das Aufwachen der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung auf der Grundlage eines Vorladekonfigurationswertes, der einen Aktivierungsindikator für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser hat, zu initiieren, ohne den Supercap vorzuladen.
Beispiel 29 kann die immer eingeschaltete Energieverwaltungseinheit von Beispiel 28 enthalten, wobei der Vorladekonfigurationswert für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser des Weiteren einen Konfigurationsmoduswert und einen Konfigurationsvorladewert umfasst.
Beispiel 30 kann die ständig eingeschaltete Energieverwaltungseinheit von Beispiel 24 enthalten, wobei der qualifizierte System-Aufwachquellenauslöser einen oder mehrere qualifizierte Aufwachquellenauslöser enthält und jeder des einen oder der mehreren qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser einen separaten Vorladeaktivierungskonfigurationswert verwendet.
Beispiel 31 kann die immer eingeschaltete Energieverwaltungseinheit von Beispiel 24 enthalten, wobei das Verfahren des Weiteren das Verbinden des Supercaps mit der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung umfasst, wenn der Supercap vorgeladen ist.
Die im vorliegenden Text beschriebenen Techniken können daher eine PMU 101 verwenden, die Informationen nicht nur von den Kernen, sondern auch Leistungsinformationen von der Anwendung erfasst. Ein solcher Ansatz kann die Lösung ermöglichen, ein System 102 mit zusätzlicher Ladung zu versorgen, wenn es in einem Spitzenleistungsmodus arbeitet. Dadurch kann die Skalierbarkeit für zukünftige Prozessoren mit beispielsweise Hunderten von Kernen erheblich verbessert werden.
Die Ausführungsformen sind für die Verwendung mit allen Arten von integrierten Halbleiterschaltkreis („IC“)-Chips geeignet. Zu Beispielen für diese IC-Chips gehören unter anderem Prozessoren, Controller, Chipsatzkomponenten, programmierbare Logik-Arrays (PLAs), Speicherchips, Netzwerk-Chips, Systems-on-Chip (SoCs), SSD/NAND-Controller-ASICs und dergleichen. Zusätzlich sind in einigen der Zeichnungen Signalleiterlinien mit Linien dargestellt. Einige können unterschiedlich sein, um mehr einzelne Signalpfade anzuzeigen, können eine Zahlenbezeichnung haben, um eine Anzahl einzelner Signalpfade anzuzeigen, und/oder können Pfeile an einem oder mehreren Enden haben, um die primäre Informationsflussrichtung anzuzeigen. Dies darf jedoch nicht in einem einschränkenden Sinn ausgelegt werden. Vielmehr können solche zusätzlichen Details in Verbindung mit einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden, um das Verständnis eines Schaltkreises zu erleichtern. Alle dargestellten Signalleitungen, ob mit oder ohne Zusatzinformationen, können praktisch ein oder mehrere Signale enthalten, die in mehrere Richtungen laufen können und mit jeder geeigneten Art von Signalregime implementiert werden können, zum Beispiel digitalen oder analogen Leitungen, die mit Differenzialpaaren, Lichtwellenleitern und/oder unsymmetrischen Leitungen implementiert werden.
Es können beispielhafte Größen, Modelle, Werte oder Bereiche angegeben worden sein, obgleich die Ausführungsformen nicht darauf beschränkt sind. Da Fertigungstechniken (zum Beispiel Photolithographie) im Laufe der Zeit weiterentwickelt werden, wird davon ausgegangen, dass Vorrichtungen von geringerer Größe hergestellt werden könnten. Zusätzlich können bekannte Strom- und Erdungsverbindungen zu IC-Chips und anderen Komponenten innerhalb der Figuren gezeigt oder auch weggelassen worden sein, um die Veranschaulichung und Besprechung zu vereinfachen und bestimmte Aspekte der Ausführungsformen nicht in den Hintergrund treten zu lassen. Des Weiteren können Anordnungen in Blockdiagrammform dargestellt werden, um zu vermeiden, dass Ausführungsformen unübersichtlich werden, und auch im Hinblick auf die Tatsache, dass Besonderheiten mit Bezug auf die Implementierung solcher Blockdiagrammanordnungen in hohem Maße von der Plattform abhängen, innerhalb der die Ausführungsform implementiert werden soll; das heißt, solche Besonderheiten dürften ohne Weiteres innerhalb des Kompetenzbereichs des Fachmanns liegen. Wenn spezifische Details (zum Beispiel Schaltkreise) dargelegt werden, um beispielhafte Ausführungsformen zu beschreiben, so sollte dem Fachmann klar sein, dass Ausführungsformen ohne oder mit Änderungen an diesen spezifischen Details praktiziert werden können. Die Beschreibung ist daher als veranschaulichend und nicht als einschränkend anzusehen.
Der Begriff „gekoppelt“ kann im vorliegenden Text für jede Art von Beziehung, ob direkt oder indirekt, zwischen den betreffenden Komponenten verwendet werden und kann sich auf elektrische, mechanische, fluidische, optische, elektromagnetische, elektromechanische oder andere Verbindungen beziehen. Darüber hinaus können die Begriffe „erster“, „zweiter“ usw. im vorliegenden Text lediglich zur Erleichterung der Besprechung verwendet worden sein, so dass sie keine besondere zeitliche oder chronologische Bedeutung haben, sofern nicht anders angegeben.
Dem Fachmann ist aus der obigen Beschreibung klar, dass die allgemeinen Techniken der Ausführungsformen in einer Vielfalt verschiedener Formen umgesetzt werden können. Das heißt, obgleich die Ausführungsformen in Verbindung mit konkreten Beispielen dieser Ausführungsformen beschrieben wurden, darf der wahre Geltungsbereich der Ausführungsformen nicht auf diese konkreten Beispiele beschränkt werden, da dem einschlägig bewanderten Fachmann beim Studium der Zeichnungen, der Spezifikation und der folgenden Ansprüche auch andere Modifizierungen einfallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 15682724 [0001]

Claims

Wir beanspruchen:
System zum Bereitstellen eines frühzeitigen Vorladens für Spitzenleistungsereignisse, das Folgendes umfasst: eine ruhemodusfähige elektronische Vorrichtung; einen Supercap, der mit einer oder mehreren Stromquellen gekoppelt ist; eine Energieverwaltungseinheit, die Folgendes enthält: eine digitale Einschaltvorrichtung, die eine erste Logik enthält, um Folgendes auszuführen: Empfangen eines qualifizierten System-Aufwachquellenauslösers ; Initiieren des Vorladens des Supercaps; und Initiieren eines Aufwachens der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung, wenn der Supercap auf einen gewünschten Ladepegel vorgeladen ist; und eine analoge Spitzenleistungssteuervorrichtung, die eine zweite Logik enthält, um Folgendes auszuführen: Ermöglichen des Vorladens des Supercaps; und Verbinden des Supercaps mit der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung, wenn die digitale Einschaltvorrichtung das Aufwachen der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung initiiert.
System nach Anspruch 1, wobei die zweite Logik dazu dient, den Supercap auf eine Klemmenspannung vorzuladen.
System nach Anspruch 1, wobei die erste Logik dazu dient, den Supercap über einen spezifizierten Zeitraum vorzuladen.
System nach Anspruch 1, wobei die erste Logik dazu dient, den Supercap vorzuladen, bis ein Zustand eines Ladezustands des Supercaps größer als eine spezifizierte Spannung ist.
System nach Anspruch 1, wobei die erste Logik des Weiteren dazu dient, das Aufwachen der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung auf der Grundlage eines Vorladekonfigurationswertes, der einen Aktivierungsindikator für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser hat, zu initiieren, ohne den Supercap vorzuladen.
System nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei der Vorladekonfigurationswert für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser des Weiteren einen Konfigurationsmoduswert und einen Konfigurationsvorladewert umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei die erste Logik einen oder mehrere qualifizierte System-Aufwachquellenauslöser empfangen soll und einen Vorladeaktivierungskonfigurationswert für jeden des einen oder der mehreren qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser aufrechterhält.
Energieverwaltungseinheit zum Bereitstellen eines frühzeitigen Vorladens für Spitzenleistungsereignisse, die Folgendes umfasst: eine digitale Einschaltlogik, die eine erste Logik enthält, die mindestens teilweise in einer konfigurierbaren Logik und/oder in einer Hardware-Logik mit fester Funktionalität implementiert ist, wobei die erste Logik zu Folgendem dient: Empfangen eines qualifizierten System-Aufwachquellenauslösers; Initiieren des Vorladens eines Supercaps, der mit einer oder mehreren Stromquellen gekoppelt ist; und Initiieren eines Aufwachens einer angeschlossenen ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung, wenn der Supercap auf einen gewünschten Ladepegel vorgeladen ist.
Einheit nach Anspruch 8, wobei die Einheit des Weiteren Folgendes umfasst: eine analoge Spitzenleistungssteuervorrichtung, die eine zweite Logik enthält, die mindestens teilweise in einer konfigurierbaren Logik und/oder in einer Hardware-Logik mit fester Funktionalität implementiert ist, wobei die zweite Logik zu Folgendem dient: Ermöglichen des Vorladens des Supercaps; und Verbinden des Supercaps mit der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung, wenn die digitale Einschaltvorrichtung das Aufwachen der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung initiiert.
Einheit nach den Ansprüchen 8 und 9, wobei die analoge Spitzenleistungssteuervorrichtung dazu dient, den Supercap auf eine Klemmenspannung vorzuladen.
Einheit nach den Ansprüchen 8 und 9, wobei die digitale Einschaltvorrichtung dazu dient, den Supercap über einen spezifizierten Zeitraum vorzuladen.
Einheit nach den Ansprüchen 8 und 9, wobei eine digitale Einschaltvorrichtung dazu dient, den Supercap vorzuladen, bis ein Zustand eines Ladezustands des Supercaps größer als eine spezifizierte Spannung ist.
Einheit nach den Ansprüchen 8 und 9, wobei eine digitale Einschaltvorrichtung des Weiteren dazu dient, das Aufwachen der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung auf der Grundlage eines Vorladekonfigurationswertes, der einen Aktivierungsindikator für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser hat, zu initiieren, ohne den Supercap vorzuladen.
Einheit nach Anspruch 13, wobei der Vorladekonfigurationswert für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser des Weiteren einen Konfigurationsmoduswert und einen Konfigurationsvorladewert umfasst.
Einheit nach den Ansprüchen 8 und 9, wobei die digitale Einschaltvorrichtung einen oder mehrere qualifizierte System-Aufwachquellenauslöser empfangen soll und einen Vorladeaktivierungskonfigurationswert für jeden des einen oder der mehreren qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser aufrechterhält.
Verfahren zum Bereitstellen eines frühzeitigen Vorladens für Spitzenleistungsereignisse, das Folgendes umfasst: Empfangen eines qualifizierten System-Aufwachquellenauslösers für eine ruhemodusfähige elektronische Vorrichtung; Initiieren des Vorladens eines Supercaps, der mit einer oder mehreren Stromquellen gekoppelt ist; und Initiieren eines Aufwachens der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung, wenn der Supercap auf einen vorgegebenen Ladepegel vorgeladen ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Supercap auf eine Klemmenspannung vorgeladen wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Supercap über einen spezifizierten Zeitraum vorgeladen wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Supercap vorgeladen wird, bis ein Zustand eines Ladezustands des Supercaps größer als eine spezifizierte Spannung ist.
Verfahren nach Anspruch 16, das des Weiteren umfasst, das Aufwachen der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung auf der Grundlage eines Vorladekonfigurationswertes, der einen Aktivierungsindikator für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser hat, zu initiieren, ohne den Supercap vorzuladen.
Verfahren nach den Ansprüchen 16 bis 20, wobei der Vorladekonfigurationswert für den empfangenen qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser des Weiteren einen Konfigurationsmoduswert und einen Konfigurationsvorladewert umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der qualifizierte System-Aufwachquellenauslöser einen oder mehrere qualifizierte System-Aufwachquellenauslöser enthält und jeder des einen oder der mehreren qualifizierten System-Aufwachquellenauslöser einen separaten Vorladeaktivierungskonfigurationswert verwendet.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Verfahren des Weiteren das Verbinden des Supercaps mit der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung umfasst, wenn der Supercap vorgeladen ist.
Energieverwaltungseinheit zum Bereitstellen einer zusätzlichen Spitzenleistungsladung für eine Hochleistungs-Computervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Mittel zum Empfangen eines qualifizierten System-Aufwachquellenauslösers für eine ruhemodusfähige elektronische Vorrichtung; ein Mittel zum Initiieren des Vorladens eines Supercaps, der mit einer oder mehreren Stromquellen gekoppelt ist; und ein Mittel zum Initiieren eines Aufwachens der ruhemodusfähigen elektronischen Vorrichtung, wenn der Supercap auf einen vorgegebenen Ladepegel vorgeladen ist.
Energieverwaltungseinheit nach Anspruch 24, wobei der Supercap auf eine Klemmenspannung vorgeladen wird.
Energieverwaltungseinheit nach Anspruch 24, wobei der Supercap über einen spezifizierten Zeitraum vorgeladen wird.