ES2830123T3 - Escalado de tensión adaptativo - Google Patents

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ES2830123T3 ES10712241T ES10712241T ES2830123T3 ES 2830123 T3 ES2830123 T3 ES 2830123T3 ES 10712241 T ES10712241 T ES 10712241T ES 10712241 T ES10712241 T ES 10712241T ES 2830123 T3 ES2830123 T3 ES 2830123T3
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Gerald Michalak
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Abstract

Un sistema escalador de tensión adaptativo (10), que comprende: un regulador de tensión (22), un generador de reloj (14) y un circuito funcional (15), el regulador de tensión (22) para proporcionar una señal de tensión (18) para alimentar el circuito funcional (15), y el generador de reloj (14) para proporcionar una señal de reloj (12) al circuito funcional (15), un escalador de tensión adaptativo, AVS (11), conectado para recibir la señal de reloj (12) y la señal de tensión (18), para generar una señal de establecimiento de nivel de tensión (20) como una entrada en el regulador de tensión (22) para controlar el nivel de tensión de la señal de tensión (18) y una señal de establecimiento de frecuencia de funcionamiento (16) como una entrada en el generador de reloj (14) para controlar la frecuencia de funcionamiento de la señal de reloj (12), comprendiendo el AVS (11): al menos un circuito de retardo (25) configurado para recibir la señal de reloj (12) como una señal de entrada y retardar la señal de entrada, en base a unas condiciones de variación de retardo proporcionadas en el circuito funcional (15), con una cantidad de retardo relacionada con al menos una ruta de retardo del circuito funcional (15), para facilitar una señal de salida de retardo (42) que representa el margen de retardo o de temporización en el circuito funcional (15); y un módulo de AVS (28) acoplado a una base de datos (44) y que responde a la señal de salida de retardo (42), en el que la base de datos (44) comprende una pluralidad de niveles de tensión inicial para cada frecuencia de funcionamiento del circuito funcional (15), y configurado para generar la señal de establecimiento de nivel de tensión (20) en base a un nivel de tensión establecido (p1) en la base de datos asociada con una frecuencia de funcionamiento de señal de reloj actual (12) para el circuito funcional (15) e información de retardo en la señal de salida de retardo (42), caracterizado por que el módulo de AVS (28) está configurado además: para incrementar de forma incremental el retardo del al menos un circuito de retardo (25) para simular una frecuencia de funcionamiento incrementada para el circuito funcional (15) hasta que el módulo de AVS (28) determina en base a la señal de salida de retardo (42) que se ha alcanzado una frecuencia de funcionamiento incrementada simulada (p2) para la cual el nivel de tensión correspondiente es menor que uno necesario para un funcionamiento apropiado del circuito funcional (15), para registrar el nivel de tensión actual y la frecuencia de funcionamiento incrementada simulada (p2) en la base de datos (44); para determinar un nuevo nivel de tensión (p3) para la frecuencia de funcionamiento actual debido al incremento en el retardo del al menos un circuito de retardo (25) siguiendo la pendiente de una curva característica de frecuencia de funcionamiento/nivel de tensión inicial en un diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión para los niveles de tensión inicial y las frecuencias de funcionamiento correspondientes almacenadas en la base de datos (44) a partir de la frecuencia de funcionamiento incrementada simulada hasta que se realiza la frecuencia de funcionamiento actual, para almacenar, en la base de datos (44), el nuevo nivel de tensión o una diferencia entre el nuevo nivel de tensión y el nivel de tensión establecido como una tolerancia de margen de tensión para establecer el nuevo nivel de tensión a la frecuencia de funcionamiento actual.

Description

DESCRIPCIÓN
Escalado de tensión adaptativo
ANTECEDENTES
I. Campo de la divulgación
[0001] La tecnología de la presente solicitud se refiere a escaladores de tensión adaptativos (AVS) y a sistemas relacionados para controlar el nivel de tensión que alimenta un circuito a una frecuencia de funcionamiento dada.
II. Antecedentes
[0002] Los circuitos digitales síncronos, tales como las unidades de procesamiento central (CPU) o los procesadores de señales digitales (DSP) como ejemplos, requieren una señal de reloj para coordinar la temporización de la lógica en el circuito. La frecuencia de la señal de reloj controla la velocidad de conmutación o la tasa de la lógica y, por tanto, el rendimiento del circuito. Existe una relación entre la frecuencia de funcionamiento y el nivel de tensión. Un incremento en la frecuencia de funcionamiento incrementa el nivel de tensión mínimo requerido para alimentar el circuito para un funcionamiento apropiado. Por tanto, un incremento en la frecuencia de funcionamiento en general da como resultado un mayor consumo de energía. El consumo de energía se puede reducir bajando el nivel de tensión que alimenta el circuito. Sin embargo, una disminución en el nivel de tensión disminuye la frecuencia de funcionamiento máxima posible para el circuito. El nivel de tensión se puede disminuir hasta que se alcanza un nivel de tensión de umbral mínimo para el circuito necesario para un funcionamiento apropiado.
[0003] Aunque en general se desea aumentar al máximo el rendimiento de un circuito aumentando al máximo la frecuencia de funcionamiento de un circuito, puede haber ocasiones en las que no se requiere o no se desea aumentar al máximo la frecuencia de funcionamiento. En este caso, el nivel de tensión que alimenta el circuito se podría reducir para ahorrar energía sin afectar al funcionamiento apropiado del circuito. A este respecto, se puede emplear un escalador de tensión dinámico (DVS). El DVS puede determinar la frecuencia de funcionamiento deseada para el circuito y controlar un generador de reloj para facilitar una señal de reloj para el circuito a la frecuencia de funcionamiento deseada. El DVS también puede usar la frecuencia de funcionamiento determinada para determinar un nivel de tensión mínimo para el circuito. El DVS puede a continuación controlar un regulador de tensión para generar el nivel de tensión mínimo deseado. De esta manera, el DVS puede ajustar la tensión a un nivel de tensión mínimo a una frecuencia de funcionamiento dada para ahorrar energía mientras se mantiene un funcionamiento apropiado del circuito.
[0004] Otros factores pueden elevar el nivel de tensión mínimo necesario para alimentar un circuito a una frecuencia de funcionamiento determinada. Por ejemplo, la variabilidad en los procesos de circuitos integrados (IC) nanométricos usados para fabricar circuitos digitales síncronos y sus componentes puede causar variaciones de retardo. Condiciones ambientales, tales como la temperatura de funcionamiento y el efecto de envejecimiento de los transistores, pueden afectar al retardo de propagación. Los niveles de tensión suministrados por las fuentes de tensión se pueden reducir momentáneamente debido a variaciones en el consumo de corriente, reduciéndose por tanto momentáneamente el rendimiento. A este respecto, un DVS puede estar configurado para controlar el nivel de tensión mínimo para el circuito de acuerdo con los peores casos de retardo para asegurar el funcionamiento apropiado del circuito, cuando en realidad los peores casos de retardo no están presentes en todo momento. Cuando no están presentes los peores casos de retardo, el nivel de tensión se podría reducir y el circuito funcionará apropiadamente. La diferencia entre el nivel de tensión mínimo en el peor de los casos y el nivel de tensión mínimo real necesario para alimentar un circuito para una frecuencia de funcionamiento dada en un momento en particular se conoce como tensión o margen de potencia. El margen de tensión representa la energía consumida que idealmente no se tenía que consumir para que un circuito funcione apropiadamente a una frecuencia de funcionamiento dada.
[0005] El documento WO 2006/073845 A2 divulga un escalador de tensión adaptativo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
BREVE EXPLICACIÓN DE LA DIVULGACIÓN
[0006] Un aspecto de la presente invención es un aparato como se define en la reivindicación independiente 1. Otro aspecto de la invención es un procedimiento como se define en la reivindicación independiente 7. Otro aspecto más de la invención está dirigido a un medio legible por ordenador que almacena un programa como se define en la reivindicación independiente 8. Otros modos de realización de la invención se especifican en las respectivas reivindicaciones dependientes adjuntas.
[0007] Los modos de realización que no están dentro del alcance de las reivindicaciones se deben interpretar como ejemplos útiles para comprender la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
[0008]
La figura 1 es un diagrama esquemático de un escalador de tensión adaptativo (AVS) ejemplar, un sistema y un(os) circuito(s) funcional(es) de AVS ejemplares;
La figura 2 es una tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS ejemplar almacenada en una base de datos de AVS;
La figura 3 es un diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión ejemplar que ilustra regiones de funcionamiento de un(os) circuito(s) funcional(es) para propósitos ilustrativos;
La figura 4 es un diagrama de flujo que proporciona un proceso ejemplar para utilizar una base de datos de AVS para almacenar y usar adaptativamente niveles de tensión averiguados para establecer el nivel de tensión del (de los) circuito(s) funcional(es) en base a la frecuencia de funcionamiento para evitar o reducir un margen de tensión para propósitos ilustrativos;
La figura 5 es un diagrama de temporización de frecuencia de funcionamiento ejemplar de una señal de reloj generada por un generador de reloj bajo control del AVS en la figura 1 para propósitos ilustrativos;
La figura 6A es un diagrama de temporización de nivel de tensión ejemplar de la señal de tensión generada por un regulador de tensión bajo control del AVS en la figura 1 para propósitos ilustrativos;
La figura 6B es un diagrama de temporización de nivel de tensión ejemplar de una señal de tensión si el AVS no puede establecer un nuevo nivel de tensión sin tener que esperar a que se asiente una nueva frecuencia de funcionamiento para propósitos ilustrativos;
La figura 7 es una tabla de valores averiguados de AVS ejemplar que puede estar incluida en una base de datos de AVS para almacenar niveles de tensión averiguados para frecuencias de funcionamiento exploradas para propósitos ilustrativos;
La figura 8 es un diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión ejemplar que ilustra diferentes regiones de funcionamiento para un(os) circuito(s) funcional(es) para propósitos ilustrativos;
La figura 9 es un diagrama de flujo que proporciona un proceso ejemplar para explorar la región no válida de funcionamiento de un(os) circuito(s) funcional(es) a una frecuencia de funcionamiento dada y almacenar un nivel de tensión revisado en base a dicha exploración de acuerdo con un modo de realización de la presente invención;
La figura 10 es un diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión ejemplar que ilustra regiones de funcionamiento de un(os) circuit(os) funcional(es) de acuerdo con un modo de realización de la presente invención;
La figura 11 es una tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS ejemplar almacenada en una base de datos de AVS de acuerdo con un modo de realización de la presente invención;
La figura 12 es una tabla de diferencia de nivel de tensión ejemplar almacenada en una base de datos de AVS de acuerdo con un modo de realización de la presente invención;
La figura 13 es un diagrama de flujo que proporciona un proceso ejemplar para acelerar la cumplimentación de niveles de tensión para frecuencias de funcionamiento dadas en una base de datos de AVS;
La figura 14 es un ejemplo de cumplimentación acelerada de niveles de tensión en una base de datos de AVS para propósitos ilustrativos;
La figura 15 son unas tablas de frecuencia de funcionamiento/nivel de tensión de AVS almacenadas en una base de datos de AVS para diferentes temperaturas de funcionamiento para propósitos ilustrativos;
La figura 16 es un diagrama de flujo que proporciona un proceso ejemplar para añadir un margen de tensión a un nivel de tensión cuando el (los) circuito(s) funcional(es) entran en una región no válida de funcionamiento para propósitos ilustrativos;
La figura 17 es una tabla de límite de nivel de tensión mínimo ejemplar almacenada en una base de datos de AVS correspondiente a diferentes frecuencias de funcionamiento para propósitos ilustrativos;
La figura 18 es un diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a tensión ejemplar que ilustra diferentes regiones de funcionamiento para un(os) circuito(s) funcional(es) para propósitos ilustrativos;
La figura 19 es un diagrama de flujo que proporciona un proceso ejemplar para añadir una corrección de nivel de tensión al (a los) nivel(es) de tensión en una base de datos de AVS en base a un efecto de inestabilidad de temperatura de polarización negativa (NBTI) para propósitos ilustrativos;
La figura 20 es un diagrama esquemático de otro sistema de AVS ejemplar para propósitos ilustrativos; y
La figura 21 es un diagrama de bloques de un circuito funcional de unidad de procesamiento central (CPU) ejemplar y un sistema relacionado que emplea un AVS para propósitos ilustrativos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
[0009] Con referencia ahora a las figuras de los dibujos, se describen varios modos de realización ejemplares de la presente divulgación. La palabra "ejemplar" se usa en el presente documento para significar "que sirve de ejemplo, caso o ilustración". Cualquier modo de realización descrito en el presente documento como "ejemplar" no se ha de interpretar necesariamente como preferente o ventajoso con respecto a otros modos de realización.
[0010] Los modos de realización divulgados en la descripción detallada incluyen escaladores de tensión adaptativos (AVS), sistemas de AVS y circuitos y procedimientos relacionados. Los AVS y los sistemas, circuitos y procedimientos de AVS están configurados para ajustar adaptativamente el nivel de tensión que alimenta un(os) circuito(s) funcional(es) en base a una frecuencia de funcionamiento objetivo o deseada y retardar las condiciones de variación para un(os) circuitos(s) funcional(es) para evitar o reducir un margen de tensión. Evitar o reducir un margen de tensión puede ahorrar energía mientras se mantiene el funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) funcional(es). Las variaciones de retardo pueden incluir una o más variaciones de fabricación específicas para cada AVS y circuito(s) funcional(es) y/o variaciones operativas causadas por variaciones en las condiciones ambientales. Las condiciones de variación de retardo pueden cambiar la relación entre la frecuencia de funcionamiento y el nivel de tensión mínimo necesario para el funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) funcional(es). El (los) circuito(s) funcional(es) puede(n) ser un(os) circuito(s) digital(es) síncrono(s) como ejemplo. El AVS también puede estar incluido como un escalador de tensión adicional en un escalador de tensión dinámico (DVS) para establecer la frecuencia de funcionamiento y el nivel de tensión para un(os) circuito(s) funcional(es).
[0011] A este respecto, en la figura 1 se ilustra esquemáticamente un sistema de escalador de tensión adaptativo (AVS) 10 ejemplar. El sistema de AVS 10 incluye un AVS 11 que está configurado para determinar y establecer una frecuencia de funcionamiento de una señal de reloj 12 generada por un generador de reloj 14 para controlar la velocidad de conmutación o la tasa de la lógica en un(os) circuito(s) funcional(es) 15. El (los) circuito(s) funcional(es) 15 puede(n) ser un(os) circuito(s) digital(es) síncrono(s), como ejemplo. El AVS 11 genera una señal de establecimiento de frecuencia de funcionamiento 16 como entrada en el generador de reloj 14 para controlar la frecuencia de funcionamiento de la señal de reloj 12. El generador de reloj 14 puede proporcionar una señal de reloj convencional, una señal de reloj sin impulsos espurios o cualquier otro tipo de señal de reloj deseada.
[0012] El AVS 11 también controla un nivel de tensión de una señal de tensión 18 proporcionada al (a los) circuito(s) funcional(es) 15 para alimentar el (los) circuito(s) funcional(es) 15. El AVS 11 genera una señal de establecimiento de nivel de tensión 20 como entrada en un regulador de tensión 22 para controlar el nivel de tensión de la señal de tensión 18. El nivel de tensión se determina en base a la frecuencia de funcionamiento determinada por el AVS 11 y las condiciones de variación de retardo. Existe una relación entre la frecuencia de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 y el nivel de tensión mínimo para alimentar el (los) circuito(s) funcional(es) 15 para un funcionamiento apropiado. Un incremento en la frecuencia de funcionamiento incrementa el nivel de tensión mínimo para alimentar el (los) circuito(s) funcional(es) 15 para un funcionamiento apropiado. Una disminución en la frecuencia de funcionamiento disminuye el nivel de tensión mínimo para alimentar el (los) circuito(s) funcional(es) 15 para un funcionamiento apropiado, al menos hasta que se alcanza una tensión de umbral mínimo necesaria para alimentar el (los) circuito(s) funcional(es) 15.
[0013] Continuando con referencia a la figura 1, el AVS 11 determina adaptativamente la frecuencia de funcionamiento y el nivel de tensión para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 repetidamente a lo largo del tiempo, ya sea de forma periódica o aperiódica, en un bucle de sintonización 24. La señal de establecimiento de frecuencia de funcionamiento 16 se controla adaptativamente para evitar o reducir un margen de rendimiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 sin sobrepasar las capacidades de rendimiento. La señal de establecimiento de nivel de tensión 20 también se controla adaptativamente para evitar o reducir un margen de tensión para ahorrar energía para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 mientras se mantiene la frecuencia de funcionamiento objetivo. El regulador de tensión 22 facilita la señal de tensión 18 de acuerdo con la señal de establecimiento de nivel de tensión 20 generada por un módulo de AVS 28 en el AVS 11. El módulo de AVS 28 es un circuito. El AVS 11 genera la señal de establecimiento de frecuencia de funcionamiento 16 y la señal de establecimiento de nivel de tensión 20 como respuesta a la estimación de carga de trabajo 27.
[0014] Se proporcionan uno o más circuitos de retardo 25 en el AVS 11 para facilitar un retardo en base a las condiciones de variación de retardo proporcionadas en el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Los retardos en el (los) circuito(s) funcional(es) 15 pueden variar debido a variaciones en el proceso de fabricación y/o las condiciones de funcionamiento. El circuito de retardo 25 incluye una lógica de reloj de línea de retardo 26 que recibe como una señal de entrada la señal de reloj 12 generada por el generador de reloj 14 como parte del bucle de sintonización 24. La lógica de reloj de línea de retardo 26 genera una señal de salida 29 que representa un retardo de la señal de reloj 12 de entrada en las líneas de retardo 30 y una señal de salida 32 que representa un retardo de la señal de reloj 12 de entrada en un retardo de período de reloj 34. Las líneas de retardo 30 tienen una pluralidad de rutas de retardo (no mostradas) configuradas para corresponderse con una o más rutas de retardo seleccionadas en el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Las rutas de retardo seleccionadas tienen retardos asociados que están configurados para simular y ajustarse de manera igual o similar a las rutas de retardo seleccionadas en el (los) circuito(s) funcional(es) 15 en base a las condiciones de variación de retardo durante el funcionamiento. Por ejemplo, las rutas de retardo pueden incluir trayectorias de retardo dominadas por compuerta, dominadas por cable y/o dominadas por capacitancia de difusión, en las que una de las trayectorias de retardo facilitará el mayor retardo dependiendo de las presentes condiciones de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. Las rutas de retardo seleccionadas también pueden corresponder a una o más rutas críticas en el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Las líneas de retardo 30 pueden ser programables para permitir que las rutas de retardo seleccionadas de las mismas se sintonicen con el (los) circuito(s) funcional(es) específicos 15 acoplados al AVS 11.
[0015] Las líneas de retardo 30 del circuito de retardo 25 generan salidas de línea de retardo 36 que se introducen en los comparadores 38 en este modo de realización. Los comparadores 38 pueden ser biestables de comparación, por ejemplo. Los comparadores 38 generan una señal de salida de retardo 42 al recibir una señal de retardo de período de reloj 40 desde el retardo de período de reloj 34. La señal de salida de retardo 42 se recibe desde el circuito de retardo 25 como una entrada en el módulo de AVS 28. La señal de salida de retardo 42 representa la selección de la ruta de retardo más larga en las líneas de retardo 30 y, por tanto, el retardo o margen de temporización en el (los) circuito(s) funcional(es) 15. El módulo de AVS 28 usa la información de margen de temporización para estimar la siguiente frecuencia de funcionamiento para mantener un funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 mientras se evita o reduce un margen de tensión. El módulo de AVS 28 selecciona la siguiente frecuencia de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. Más específicamente, el módulo de AVS 28 genera la señal de establecimiento de frecuencia de funcionamiento 16 para controlar el generador de reloj 14 para cambiar la señal de reloj 12 de acuerdo con la siguiente frecuencia de funcionamiento. En este modo de realización, el módulo de AVS 28 es un procesador o controlador controlado por software. Sin embargo, el módulo de AVS 28 también se podría proporcionar mediante lógica discreta sin un procesador o software o ser parcialmente controlable mediante software que se ejecuta en un circuito.
[0016] El módulo de AVS 28 determina a continuación un nuevo nivel de tensión para alimentar el (los) circuito(s) funcional(es) 15 en base a una nueva petición de frecuencia de funcionamiento. El nuevo nivel de tensión es un nivel de tensión mínimo seguro para que la frecuencia de funcionamiento haga funcionar apropiadamente el (los) circuito(s) funcional(es) 15, mientras que también se evita o reduce un margen de tensión. El módulo de AVS 28 puede ajustar el nivel de tensión en base a las condiciones de variación de retardo que pueden cambiar la relación entre la frecuencia de funcionamiento y el nivel de tensión en el (los) circuito(s) funcional(es) 15. En el presente documento se divulgan diversos modos de realización que ilustran ejemplos del módulo de AVS 28 que determina el nuevo nivel de tensión para la nueva frecuencia de funcionamiento. Una vez que el módulo de AVS 28 determina el nuevo nivel de tensión para la nueva frecuencia de funcionamiento, el módulo de AVS 28 aplica el nuevo nivel de tensión. El módulo de AVS 28 genera la señal de establecimiento de nivel de tensión 20 para proporcionar el nuevo nivel de tensión al regulador de tensión 22. El regulador de tensión 22 genera la señal de tensión 18 al nuevo nivel de tensión para alimentar el (los) circuito(s) funcional(es) 15. La señal de reloj 12 y la señal de tensión 18 también son entradas en el AVS 11 durante una siguiente iteración del bucle de sintonización 24 para proporcionar control adaptativo del nivel de tensión del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 en base a las condiciones de frecuencia de funcionamiento y de variación de retardo en el (los) circuito(s) funcional(es) 15.
[0017] El módulo de AVS 28 puede usar adicionalmente una señal de nivel de temperatura de funcionamiento 46 recibida desde un sensor de temperatura 48 opcionalmente incluido en el AVS 11 para ajustar todavía más el nivel de tensión para la siguiente frecuencia de funcionamiento. El nivel de temperatura puede cambiar el nivel de tensión mínimo para mantener un funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 a una frecuencia de funcionamiento dada. Más adelante en esta solicitud se proporcionará más información con respecto al uso de un nivel de temperatura de funcionamiento por el AVS 11 para determinar el siguiente valor de nivel de tensión.
[0018] Como se analiza anteriormente, el módulo de AVS 28 determina un nuevo nivel de tensión para alimentar el (los) circuito(s) funcional(es) 15 para una nueva frecuencia de funcionamiento determinada dada. Se proporciona un ejemplo del módulo de AVS 28 que determina el nuevo nivel de tensión en la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 de la figura 2. La tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 puede estar almacenada en una base de datos de AVS 44, y el módulo de AVS 28 puede acceder a esta para determinar el nuevo nivel de tensión. El módulo de AVS 28 también puede actualizar los niveles de tensión averiguados en la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50, como se describirá en el presente documento. El módulo de AVS 28 puede ser un módulo o un procesador controlado por software que ejecuta instrucciones de software para acceder a niveles de tensión en la tabla de niveles de frecuencia/tensión de AVS 50 para determinar el siguiente nivel de tensión. De forma alternativa, el módulo de AVS 28 puede ser parcialmente controlable por software ejecutado por el módulo de AVS 28. El módulo de AVS 28 también puede ejecutar instrucciones de software para determinar la siguiente frecuencia de funcionamiento y nivel de tensión. Al proporcionarse el módulo de AVS 28 como un módulo basado en software permite que los parámetros y algoritmos contenidos en el mismo para determinar la frecuencia de funcionamiento y los niveles de tensión, así como la información almacenada en la base de datos de AVS 44, se configuren o reconfiguren fácilmente después de diseñar y/o fabricar el AVS 11 y el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Sin embargo, el módulo de AVS 28 también se podría proporcionar en circuitos eléctricos sin el uso de módulos o dispositivos basados en software.
[0019] La tabla de frecuencia/nivel de tensión del AVS 50 de la figura 2 representa un nivel de tensión mínimo seguro preseleccionado para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 para diversas frecuencias de funcionamiento dadas para evitar o reducir un margen de tensión mientras se mantiene un funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. Por tanto, la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 es específica del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. La tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 en este modo de realización contiene un número finito de pares de frecuencia de funcionamiento y nivel de tensión 52. Por ejemplo, como se ilustra en la figura 2, el nivel de tensión mínimo almacenado en la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 para una frecuencia de funcionamiento de 1,0 gigahercios (GHz) es de 1,32 voltios (V). El nivel de tensión mínimo desciende a medida que la frecuencia de funcionamiento desciende. La tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 podría estar diseñada para contener cualquier número de pares de frecuencia de funcionamiento y nivel de tensión deseados en la base de datos de AVS 44. Los niveles de tensión para puntos de frecuencia de funcionamiento no contenidos en la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 se pueden interpolar mediante el módulo de AVS 28 en este modo de realización. Si no se desea asumir linealidad, el módulo de AVS 28 podría establecer el nivel de tensión para una frecuencia de funcionamiento no contenida en la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 en el nivel de tensión de la siguiente frecuencia de funcionamiento más alta contenida en la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50.
[0020] Al restablecer el AVS 11, el bucle de sintonización 24 aún no ha iterado para permitir que el módulo de AVS 28 determine adaptativamente el nivel de tensión. Por tanto, en un modo de realización, la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 se puede inicializar con niveles de tensión seguros y conocidos para cada punto de frecuencia de funcionamiento contenido en la misma hasta que se averiguan los niveles de tensión adaptativos. De forma alternativa, la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 podría registrar inicialmente todos los puntos de frecuencia de funcionamiento contenidos en la misma como no inicializados. El módulo de AVS 28 podría cumplimentar los niveles de tensión en la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 ya que el módulo de AVS 28 explora cada nueva frecuencia de funcionamiento contenida en la misma, y se determina un nuevo nivel de tensión para la nueva frecuencia de funcionamiento.
[0021] Aunque la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 de la figura 2 contiene un número finito de pares de frecuencia de funcionamiento y nivel de tensión 52, esta representación es simplemente una función del almacenamiento digital de puntos a lo largo de una curva característica de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. En la figura 3, se ilustra un ejemplo de curva característica de frecuencia de funcionamiento-nivel de tensión 54 ejemplar (también denominada en el presente documento "curva característica 54") para el (los) circuito(s) funcional(es) 15, en un diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión 55 proporcionado en la misma. La curva característica 54 representa el nivel de tensión mínimo requerido por el (los) circuito(s) funcional(es) 15 para una frecuencia de funcionamiento dada en el intervalo de posibles frecuencias de funcionamiento. Cualquier punto de frecuencia de funcionamiento-nivel de tensión por debajo de la curva característica 54 está en una región no válida de funcionamiento 56 para el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Cualquier punto de frecuencia de funcionamiento-nivel de tensión en o por encima de la curva característica 54 está en una región válida de funcionamiento 58 para el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Cabe señalar que la curva característica 54 también ilustra la tensión de funcionamiento mínima para hacer funcionar apropiadamente el (los) circuito(s) funcional(es) 15 independientemente de la frecuencia de funcionamiento, que es de 0,85 V en el ejemplo de la figura 3.
[0022] Como alternativa a la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50, los pares de frecuencia de funcionamiento y nivel de tensión 52 se podrían determinar mediante un polinomio proporcionado en la base de datos de AVS 44 o el módulo de AVS 28 que aproxima la curva característica 54. La curva característica 54 también podría estar representada por múltiples polinomios, cada uno de los cuales representa un subintervalo de frecuencias de funcionamiento en la curva característica 54, lo que puede permitir que se usen polinomios de orden menor para representar la curva característica 54.
[0023] Aunque la curva característica de frecuencia de funcionamiento-nivel de tensión 54 representa los niveles de tensión mínimos ideales para las frecuencias de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 en este ejemplo, las condiciones de variación de retardo pueden apartar la curva característica 54 de las condiciones ideales. Las condiciones de variación de retardo pueden ser unas condiciones cualesquiera que puedan cambiar el retardo en una ruta de retardo dada en un circuito funcional. Por ejemplo, las condiciones de variación de retardo pueden incluir variaciones de proceso a través de circuitos integrados individuales (CI) que se obtienen como resultado durante la fabricación de los IC. Las condiciones ambientales, tales como la temperatura de funcionamiento y el efecto de envejecimiento de los transistores, también pueden afectar al retardo de propagación en el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Los niveles de tensión suministrados por las fuentes de tensión se pueden reducir momentáneamente debido a variaciones en el consumo de corriente, reduciéndose por tanto momentáneamente el rendimiento del (de los) circuitos funcional(es) 15. Por tanto, el AVS 11 puede incluir un número de características y dispositivos adicionales de acuerdo con otros modos de realización para proporcionar beneficios y rendimiento adicionales para optimizar aún más adaptativamente la evitación o la reducción del margen de tensión mientras se mantiene un funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) 15 funcional(es). A continuación, se describirán estas características y modos de realización del dispositivo adicionales.
[0024] En un modo de realización, la base de datos de AVS 44 se puede utilizar para almacenar valores de nivel de tensión óptimos averiguados que el AVS 11 ya ha explorado para una frecuencia o unas frecuencias de funcionamiento dadas. De esta manera, el módulo de AVS 28 puede generar la señal de establecimiento de nivel de tensión 20 para volver a establecer el (los) circuito(s) funcional(es) 15 en un valor de nivel de tensión óptimo específico rápidamente para nuevas frecuencias de funcionamiento que se han explorado previamente sin tener que esperar a que la nueva frecuencia de funcionamiento se asiente. Cualquier margen de tensión adicional presente entre el momento del establecimiento de la nueva frecuencia de funcionamiento por el módulo de AVS 28 y el establecimiento de la nueva frecuencia de funcionamiento se puede evitar o reducir para ahorrar aún más en el consumo de energía total por el (los) circuito(s) funcional(es) 15.
[0025] A este respecto, la figura 4 proporciona un diagrama de flujo de un proceso ejemplar para propósitos ilustrativos que el módulo de AVS 28 puede realizar en el AVS 11 para determinar y establecer adaptativamente la frecuencia de funcionamiento y el nivel de tensión para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 en base a valores de nivel de tensión averiguados almacenados en la base de datos de AVS 44. El módulo de AVS 28 ejecuta el proceso de la figura 4 como parte del bucle de sintonización 24 en este ejemplo. El proceso comienza (bloque 59) cuando el módulo de AVS 28 recibe una nueva petición de frecuencia de funcionamiento para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 (bloque 60). El módulo de AVS 28 recibe la nueva petición de frecuencia de funcionamiento como la estimación de carga de trabajo 27, como se ilustra en la figura 1. En este ejemplo, el módulo de AVS 28 determina a continuación el nivel de tensión para la tensión de funcionamiento actual y actualiza la base de datos de AVS 44 en consecuencia, como se describirá con mayor detalle a continuación, antes de establecer una nueva frecuencia de funcionamiento y nivel de tensión (etapa 61). De forma alternativa, el módulo de AVS 28 podría estar configurado para ejecutar y actualizar la base de datos de AVS 44 después de que se haya establecido una nueva frecuencia de funcionamiento y nivel de tensión para el (los) circuito(s) funcional(es) 15. El módulo de AVS 28 puede realizar otras características y funciones, como también se describirá con más detalle a continuación. El módulo de AVS 28 determina a continuación si la nueva frecuencia de funcionamiento es mayor que la frecuencia de funcionamiento actual (bloque 62). Si la nueva frecuencia de funcionamiento no es mayor que la frecuencia de funcionamiento actual, el módulo de AVS 28 puede proceder de inmediato con el establecimiento de la señal de establecimiento de frecuencia de funcionamiento 16 para la nueva frecuencia de funcionamiento sin tener que determinar si se debe ajustar (bloque 63) el nivel de tensión para el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Se sabe que el (los) circuito(s) funcional(es) 15 pueden funcionar apropiadamente a una frecuencia de funcionamiento menor para el valor de nivel de tensión actual. Sin embargo, sigue siendo deseable reducir el nivel de tensión actual si es posible para evitar o reducir un margen de tensión. A este respecto, el módulo de AVS 28 espera a que la nueva frecuencia de funcionamiento se asiente en el (los) circuito(s) funcional(es) 15 (bloque 64) para determinar un nuevo nivel de tensión para el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Esto puede llevar varios ciclos de reloj e iteraciones del bucle de sintonización 24.
[0026] Una vez que se ha asentado la nueva frecuencia de funcionamiento, el módulo de AVS 28 determina si el módulo de AVS 28 ha explorado previamente la nueva frecuencia de funcionamiento en la base de datos de AVS 44 (bloque 65). De no ser así, el módulo de AVS 28 programa el nivel de tensión en un nivel de tensión seguro conocido para la nueva frecuencia de funcionamiento (bloque 66). El nivel de tensión seguro puede estar basado en un valor de DVS. Si el módulo de AVS 28 ha explorado previamente la nueva frecuencia de funcionamiento en la base de datos de AVS 44 (bloque 65), el módulo de AVS 28 establece la señal de establecimiento de nivel de tensión 20 al nuevo nivel de tensión para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 en base al nivel de tensión averiguado almacenado en la base de datos de AVS 44 (bloque 67). Como se analiza con más detalle a continuación, el módulo de AVS 28 está configurado para almacenar niveles de tensión averiguados correspondientes a las frecuencias de funcionamiento exploradas en la base de datos de AVS 44 para evitar o reducir un margen de tensión en base a la variación y las condiciones de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. El nivel de tensión averiguado será típicamente menor que el nivel de tensión seguro, reduciéndose por tanto el consumo de energía por el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Por tanto, el nivel de tensión se puede reducir en el (los) circuito(s) funcional(es) 15 con más rapidez que mediante el uso de la base de datos de AVS 44 para almacenar niveles de tensión averiguados. Esto se ilustra con un ejemplo en las figuras 5 y 6, analizadas a continuación.
[0027] La figura 5 ilustra un diagrama de temporización de frecuencia de funcionamiento ejemplar 80 de la señal de reloj 12 generada por el generador de reloj 14 bajo el control del AVS 11 en la figura 1. La figura 6A ilustra un correspondiente diagrama de temporización de nivel de tensión 82 ejemplar de la señal de tensión 18 generada por el regulador de tensión 22, también bajo el control del AVS 11 en la figura 1. Como se ilustra en la figura 5, la señal de reloj 12 está a la frecuencia de funcionamiento f3 desde el tiempo t3 hasta el tiempo t4. En el tiempo t4, el módulo de AVS 28 ha establecido la nueva frecuencia de funcionamiento para el generador de reloj 14 en f (véase, por ejemplo, figura 4, bloque 63). La frecuencia de funcionamiento de la señal de reloj 12 comienza a descender de f3 a f1 entre los tiempos t4 y t5 y se estabiliza a la frecuencia f en el tiempo t5. Una vez que el módulo de AVS 28 ha determinado que la nueva frecuencia de funcionamiento se ha asentado en el (los) circuito(s) funcional(es) 15 (véase, por ejemplo, figura 4, bloque 64), el módulo de AVS 28 consulta la base de datos de AVS 44. El módulo de AVS 28 consulta la base de datos de AVS 44 para determinar si se ha explorado y averiguado previamente (véase, por ejemplo, figura 4, bloque 65) un nivel de tensión para la nueva frecuencia de funcionamiento f1. En este ejemplo, la base de datos de AVS 44 contenía un nivel de tensión previamente explorado y averiguado para la nueva frecuencia de funcionamiento f (véase, por ejemplo, figura 4, bloque 67). Por tanto, como se ilustra en el diagrama de temporización de nivel de tensión 82 en la figura 6A, el módulo de AVS 28 pudo establecer la señal de establecimiento de nivel de tensión 20 en el nivel de tensión nuevo y previamente averiguado en un ciclo de reloj sin tener que esperar a que la nueva frecuencia de funcionamiento se asentara. De otro modo, el módulo de AVS 28 no podría establecer la señal de establecimiento de nivel de tensión 20 en el nuevo nivel de tensión en un ciclo de reloj como se ilustra en el diagrama de temporización de nivel de tensión 83 de la figura 6B. El proceso continúa volviendo al inicio (bloque 59) para repetir en bucle las etapas de la figura 4 cada vez que el módulo de AVS 28 recibe una nueva petición de frecuencia de funcionamiento.
[0028] Si la nueva frecuencia de funcionamiento es mayor que la frecuencia de funcionamiento actual (bloque 62), como se ilustra por ejemplo en el tiempo t1 en el diagrama de temporización de nivel de tensión 82 de la figura 6A, el módulo de AVS 28 no establece de inmediato la señal de establecimiento de frecuencia de funcionamiento 16 en la nueva frecuencia de funcionamiento. Esto se ilustra por ejemplo en el tiempo t 1 en el diagrama de temporización de frecuencia de funcionamiento 80 de la figura 5. Esto se debe a que el módulo de AVS 28 determina primero un nuevo nivel de tensión para asegurar que el (los) circuito(s) funcional(es) 15 funcionen apropiadamente antes de establecer la nueva frecuencia de funcionamiento. A este respecto, el módulo de AVS 28 determina si el módulo de AVS 28 ha explorado previamente la nueva frecuencia de funcionamiento en la base de datos de AVS 44 (bloque 70). De no ser así, el módulo de AVS 28 programa el nivel de tensión en un nivel de tensión seguro conocido para la nueva frecuencia de funcionamiento (bloque 71). El nivel de tensión seguro puede estar basado en un valor de DVS. Si el módulo de AVS 28 ha explorado previamente la nueva frecuencia de funcionamiento en la base de datos de AVS 44 (bloque 70), el módulo de AVS 28 establece la señal de establecimiento de nivel de tensión 20 en el nuevo nivel de tensión para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 en base al nivel de tensión averiguado almacenado en la base de datos de AVS 44 (bloque 72). Nuevamente, el módulo de AVS 28 está configurado para almacenar niveles de tensión averiguados correspondientes a frecuencias de funcionamiento exploradas en la base de datos de AVS 44 para reducir con más rapidez el nivel de tensión para evitar o reducir un margen de tensión en base a la variación y las condiciones de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. El nivel de tensión averiguado será típicamente menor que el nivel de tensión seguro, reduciéndose por tanto el consumo de energía por el (los) circuito(s) funcional(es) 15. A continuación, el módulo de AVS 28 espera a que se asiente el nuevo nivel de tensión en el (los) circuito(s) funcional(es) 15 (bloque 73) (por ejemplo, t1-t2). Puede estar presente un margen de frecuencia adicional mientras el módulo de AVS 28 espera a que se asiente el nuevo nivel de tensión antes de que se pueda establecer la nueva frecuencia de funcionamiento. Una vez que se ha asentado el nuevo nivel de tensión, el módulo de AVS 28 puede ajustar con seguridad la nueva frecuencia de funcionamiento para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 a la frecuencia de funcionamiento mayor (bloque 74) (por ejemplo, t1-t3). El proceso continúa volviendo al inicio (bloque 59) para repetir en bucle las etapas de la figura 4 cada vez que el módulo de AVS 28 recibe una nueva petición de frecuencia de funcionamiento.
[0029] La figura 7 ilustra un ejemplo de tabla de valores de AVS averiguados 90 que se puede almacenar y mantener en la base de datos de AVS 44 como parte de los niveles de tensión de AVS que se averiguan 11 para frecuencias de funcionamiento previamente exploradas. El módulo de AVS 28 en el AVS 11 puede consultar la tabla de valores de AVS averiguados 90 para determinar si se ha explorado y averiguado previamente un nivel de tensión para una frecuencia de funcionamiento en particular como se analiza previamente (véase, por ejemplo, figura 4, bloques 65 y 70). El módulo de AVS 28 puede actualizar la tabla de valores de AVS averiguados 90 como parte de un proceso de actualización de la base de datos de AVS 44 (por ejemplo, figura 4, bloque 69). En este ejemplo, como se ilustra en la figura 7, la tabla de valores de AVS averiguados 90 es similar a la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 de la figura 2. Sin embargo, la tabla de valores de AVS averiguados 90 contiene una columna de averiguado 92 que indica si el nivel de tensión correspondiente almacenado en una columna de nivel de tensión 94 se ha explorado y averiguado previamente para la frecuencia de funcionamiento correspondiente de una columna de frecuencia de funcionamiento 96. Por ejemplo, la columna de averiguado 92 podría estar configurada para almacenar un indicador que especifica si el valor almacenado en la columna de nivel de tensión 94 es un nivel de tensión válido previamente explorado y averiguado o contiene datos iniciales o no válidos. Por ejemplo, el indicador podría ser un bit de validez 98 como se ilustra en la figura 7. Un "1" lógico podría representar un valor válido y un "0" lógico podría representar un valor no válido, o viceversa. Como se ilustra en la figura 7, cada una de las frecuencias de funcionamiento excepto la de 400 MHz contiene niveles de tensión averiguados previamente.
[0030] El módulo de AVS 28 puede continuar actualizando la tabla de valores de AVS averiguados 90 en la base de datos de AVS 44 con valores de nivel de tensión averiguados. Como se analiza previamente, el módulo de AVS 28 puede estar configurado con un valor de nivel de tensión mínimo para todas las frecuencias de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 que no se puede vulnerar. En este caso, el módulo de AVS 28 puede estar configurado para no almacenar un valor de nivel de tensión averiguado en la base de datos de AVS 44 menor que el valor de nivel de tensión mínimo para todas las frecuencias de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15.
[0031] En este ejemplo, determinados niveles de tensión almacenados en la tabla de valores de AVS averiguados 90 de la figura 7 son menores que los niveles de tensión correspondientes en la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 de la figura 2. Esto se puede deber a que el AVS 11 toma en consideración las variaciones de retardo adicionales determinadas por el módulo de AVS 28 en la relación entre los niveles de tensión y las frecuencias de funcionamiento en el (los) circuito(s) funcional(es) 15. El módulo de AVS 28 puede estar configurado para cumplimentar los niveles de tensión en la tabla de valores de AVS averiguados 90 inicialmente con niveles de tensión seguros para el (los) circuito(s) funcional(es), tales como los niveles de tensión de la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 de la figura 2, hasta que el módulo de AVS 28 averigua adaptativamente otros niveles de tensión en base a unas condiciones de variación de retardo. Típicamente, los niveles de tensión averiguados serán menores en nivel de tensión que los niveles de tensión iniciales, ya que el propósito del AVS 11 es reducir el margen de tensión en base a los parámetros operativos y las condiciones de retardo en el (los) circuito(s) funcional(es) 15.
[0032] En otro modo de realización, el AVS 11 está configurado para explorar la región no válida de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 durante el tiempo de ejecución para evitar o reducir aún más un margen de tensión. Antes de analizar los modos de realización de exploración de la región no válida de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcionales(es) 15, se describe en primer lugar un diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a tensión 100 ejemplar en la figura 8. Como se ilustra en la figura 8, el (los) circuito(s) funcional(es) 15 tienen dos regiones de funcionamiento: una región válida de funcionamiento 102 y una región no válida de funcionamiento 104. Un conjunto de curvas características 106 del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 es una línea formada por los pares de valores de frecuencia de funcionamiento y nivel de tensión mínimo en la región válida de funcionamiento 102. La curva característica 106 separa la región válida de funcionamiento 102 de la región no válida de funcionamiento 104. Hay un nivel de tensión mínimo para el funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 independientemente de la frecuencia de funcionamiento, que se ilustra por ejemplo como 0,85 V en el diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a tensión 100 de la figura 8. Por encima de una frecuencia de funcionamiento definida, el nivel mínimo de tensión se debe incrementar para mantener el funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 en la región válida de funcionamiento 102.
[0033] Una línea de escalador de tensión dinámico (DVS) 108 indica el límite inferior de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 en caso de que se emplee un DVS para controlar el nivel de tensión en el (los) circuito(s) funcional(es) 15. La línea de DVS 108 proporciona el nivel de tensión mínimo para la región válida de funcionamiento 102 a través de todas las variaciones aceptables en los procesos y las condiciones de funcionamiento en el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Las líneas de AVS 110 ilustran límites de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 más bajos que la línea de DVS 108. Las líneas de AVS 110 representan una reducción en el margen de tensión debido a que el AVS 11 toma en consideración las variaciones de retardo en los procesos y las condiciones de funcionamiento en el (los) circuito(s) funcional(es) 15 cuando determina y establece el nivel de tensión en el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Hay dos líneas de AVS 112, 114 en el diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión 100 de la figura 8 que representan tres posibles decisiones del AVS 11 en la figura 1. Esto se debe a que los comparadores 38 incluyen biestables de comparación que pueden tener algo de histéresis incorporada. Las tres posibles decisiones son las siguientes:
• condición "Vabajo", que significa que el nivel de tensión actual es mayor que el necesario para el funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) funcional(es) 15;
• condición "sin cambios", que significa que el nivel de tensión actual es apropiado para el funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) 15; y
• condición "Varriba", que significa que el nivel de tensión actual es menor que el necesario para el funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) 15.
[0034] El punto en el que es deseable hacer funcionar el (los) circuito(s) funcional(es) 15 desde una perspectiva de consumo de energía es la línea de AVS 114 que define la transición desde la región de funcionamiento de "sin cambios" a ''Varriba''. En esta línea de AVS 114, se proporciona el nivel de tensión mínimo posible para mantener el funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. Sin embargo, se proporciona poca o ninguna tolerancia de margen de tensión en la línea de AVS 114. Si el módulo de AVS 28 ha usado la línea de AVS 114 para controlar el nivel de tensión, se podría producir una condición "Varriba" que indica un funcionamiento no válido para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 debido al retardo de temporización asociado a la medición por el AVS 11 de la frecuencia de funcionamiento. de la señal de reloj 12. Como resultado de lo anterior, el módulo de AVS 28 puede establecer el nivel de tensión en la región no válida de funcionamiento 104 durante determinados períodos de tiempo. Una condición "Varriba" puede hacer que el AVS 11 y el (los) circuito(s) funcional(es) 15 se restablezcan. Por tanto, en un modo de realización del AVS 11, la línea de AVS 112 se usa para determinar el nivel de tensión para una frecuencia de funcionamiento dada. La línea de AVS 112 reduce el margen de tensión con respecto a la línea de DVS 108, pero incluye tolerancia de margen de tensión con respecto a la línea de AVS 114 para evitar hacer funcionar el (los) circuito(s) funcional(es) 15 en la región no válida de funcionamiento 104. Los modos de realización descritos en mayor detalle en el presente documento reducen aún más el margen de tensión de la línea de AVS 112 al margen de tensión cero en la línea de AVS 114 o lo más cerca posible del margen de tensión cero.
[0035] A este respecto, un modo de realización del AVS 11 está configurado para explorar la región no válida de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 durante el tiempo de ejecución para reducir la tolerancia de margen de tensión, tal como de la línea de AVS 112 a la línea de AVS 114 en la figura 8, como ejemplo. La exploración de la región no válida de funcionamiento permite al módulo de AVS 28 determinar si la tolerancia de margen de tensión se puede reducir aún más dadas las limitaciones de medición del tiempo inherentes al AVS 11. Con referencia a la figura 8 como ejemplo, este modo de realización puede permitir al módulo de AVS 28 establecer el nivel de tensión por debajo de la línea de AVS 112 y/o entre las líneas de AVS 112, 114 o en la línea de AVS 114 para una tolerancia de margen de tensión cero, si se desea. A este respecto, la figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso ejemplar que el módulo de AVS 28 puede realizar para explorar la región no válida de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. Según lo dispuesto en el mismo, el módulo de AVS 28 puede iniciar periódicamente una región no válida de prueba de exploración de funcionamiento (bloque 120). El módulo de AVS 28 registra la frecuencia de funcionamiento y el nivel de tensión actuales como un primer punto en la base de datos de AVS 44 (bloque 122). Este primer punto se marca como p1 en la línea de AVS 112 ilustrada en el diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión 138 ejemplar en la figura 10. El diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión 138 ejemplar de la figura 10 es similar al diagrama 100 de la figura 8, pero sin la línea de DVS 108 y con alguna información adicional incluida a la que se hará referencia en el diagrama de flujo de la figura 9.
[0036] A continuación, el módulo de AVS 28 simula un incremento de la frecuencia de funcionamiento para determinar la región no válida de funcionamiento 104 (es decir, donde se produce una condición "Varriba") incrementando el retardo en las líneas de retardo 30 en el AVS 11 de la figura 1 (bloque 124). El módulo de AVS 28 determina a continuación si se presenta una condición "Varriba" en la señal de salida de retardo 42 como resultado del retardo incrementado (bloque 126). El módulo de AVS 28 continúa incrementando de forma incremental la cantidad de retardo proporcionada en las líneas de retardo 30 (bloque 128) hasta que se presenta una condición "Varriba" al módulo de AVS 28 (bloque 126). Una vez que se presenta una condición "Varriba", el módulo de AVS 28 registra el nivel de tensión actual y la frecuencia de funcionamiento incrementada simulada como un segundo punto en la base de datos de AVS 44 (bloque 130), que se ilustra, por ejemplo, como el punto p2 en la línea de AVS 114 de la figura 10. El objetivo de esta prueba de AVS es determinar si el nivel de tensión se puede reducir a la frecuencia de funcionamiento actual para reducir aún más el margen de tensión en o más cerca de la línea de AVS 114, pero el punto p2 está en la frecuencia de funcionamiento simulada más alta en la línea de AVS 114. Por tanto, el módulo de AVS 28 usa la pendiente de la línea de AVS 112, que se puede determinar a partir de los niveles de tensión almacenados en la base de datos de AVS 44, para calcular un tercer punto p3 en la línea de AVS 114 (bloque 132). Se supone que las líneas de AVS 112, 114 tienen la misma pendiente, por tanto el uso de la pendiente de la línea de AVS 112 junto con la frecuencia de funcionamiento en el punto p2 puede permitir al módulo de AVS 28 determinar el nivel de tensión menor en el punto p3 en la línea de AVS 114 para la frecuencia de funcionamiento actual.
[0037] El módulo de AVS 28 puede a continuación almacenar el nuevo punto de frecuencia de funcionamiento y nivel de tensión p3 en la base de datos de AVS 44 (bloque 134), y la prueba de AVS termina (bloque 136). Por ejemplo, el módulo de AVS 28 puede almacenar el punto p3 en la tabla de valores de AVS averiguados 90 (figura 7) o la tabla de frecuencia/nivel de tensión de AVS 50 (figura 2) para su uso para establecer el nuevo nivel de tensión a la frecuencia de funcionamiento actual. Por ejemplo, como se ilustra en una tabla de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión 140 en la figura 11, el módulo de AVS 28 puede sobrescribir con el nuevo nivel de tensión (por ejemplo, el punto p3) un nivel de tensión almacenado actualmente para la frecuencia de funcionamiento (por ejemplo, el punto p1) en una tabla existente en la base de datos de AVS 44. Como otro ejemplo, la base de datos de AVS 44 puede estar configurada para almacenar la diferencia entre el nivel de tensión actual (por ejemplo, el punto p1) y el nivel de tensión reducido para una frecuencia de funcionamiento dada proporcionada mediante esta prueba (por ejemplo, el punto p3) en una tabla de diferencia de nivel de tensión 142 ilustrada en la figura 12. El módulo de AVS 28 consultará la tabla de diferencia de nivel de tensión 142 para determinar si el nivel de tensión determinado en la línea de AVS 112 se podría reducir más.
[0038] Después de un restablecimiento, el módulo de AVS 28 aún no habrá descubierto los niveles de tensión para todas las posibles frecuencias de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. El módulo de AVS 28 solo puede determinar los niveles de tensión cuando se establece cada frecuencia de funcionamiento dada en la base de datos de AVS 44. Por tanto, cuando el módulo de AVS 28 establece una frecuencia de funcionamiento previamente no establecida, el módulo de AVS 28 puede seleccionar un nivel de tensión inicial almacenado en la base de datos de AVS 44 para esa frecuencia de funcionamiento, como se describe previamente. Puede estar presente un margen de tensión adicional para la nueva frecuencia de funcionamiento, ya que el valor de nivel de tensión inicial no es un nivel de tensión averiguado adaptativamente por el módulo de AVS 28. Sin embargo, una vez que el módulo de AVS 28 averigua un nivel de tensión para una frecuencia de funcionamiento dada, el módulo de AVS 28 podría acelerar la cumplimentación de niveles de tensión para las frecuencias de funcionamiento en la base de datos de AVS 44. El módulo de AVS 28 podría estar configurado para establecer automáticamente niveles de tensión en la base de datos de AVS 44 a frecuencias de funcionamiento menores cuyos niveles de tensión actuales son mayores que el nivel de tensión descubierto. Esto es posible debido a que si se sabe que el (los) circuito(s) funcional(es) puede(n) funcionar apropiadamente a un nivel de tensión averiguado adaptativamente para una frecuencia de funcionamiento mayor, entonces ese nivel de tensión también es apropiado para funcionar a frecuencias menores.
[0039] A este respecto, la figura 13 es un diagrama de flujo que proporciona un proceso ejemplar que el módulo de AVS 28 puede realizar para acelerar la cumplimentación de niveles de tensión para frecuencias de funcionamiento en la base de datos de AVS 44. El módulo de AVS 28 puede ejecutar el proceso en cualquier momento, incluyendo una vez que se establece una nueva frecuencia de funcionamiento o en cualquier momento después de esto. Como se ilustra en la figura 13, el proceso comienza (bloque 150), y el módulo de AVS 28 consulta en la base de datos de AVS 44 los niveles de tensión almacenados en la misma a frecuencias de funcionamiento que son menores que la frecuencia de funcionamiento actual establecida por el módulo de AVS 28 (bloque 152). Si los niveles de tensión almacenados en la base de datos de AVS 44 para cualquiera de las frecuencias de funcionamiento menores son mayores que el nivel de tensión actual (bloque 154), el módulo de AVS 28 puede reemplazar los niveles de tensión en la base de datos de AVS 44 para las frecuencias de funcionamiento menores por el nivel de tensión actual (bloque 156), y el proceso termina (bloque 158). De lo contrario, el proceso termina (bloque 158) sin alterar los niveles de tensión para las frecuencias de funcionamiento menores en la base de datos de AVS 44. De esta manera, los niveles de tensión para frecuencias de funcionamiento menores en la base de datos de AVS 44, que incluyen los niveles de tensión iniciales, por ejemplo, se pueden cumplimentar rápidamente con niveles de tensión más bajos que se sabe que mantienen el funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) funcional(es) 15.
[0040] La figura 14 ilustra una tabla de frecuencia de funcionamiento/nivel de tensión de AVS 160 ejemplar que puede estar almacenada en la base de datos de AVS 44 de la figura 1 para ilustrar en mayor detalle la cumplimentación acelerada de niveles de tensión. Se va a suponer para este ejemplo que el módulo de AVS 28 ha determinado un nivel de tensión de 1,0 V para una frecuencia de funcionamiento de 1 GHz, como se ilustra en la entrada 162 de la tabla de frecuencia de funcionamiento/nivel de tensión de AVS 160. Si cualquier nivel de tensión inicial de la tabla de frecuencia de funcionamiento/nivel de tensión de AVS 160 es mayor que 1,0 V, tal como las entradas 164, el módulo de AVS 28 podría reemplazar los niveles de tensión para las entradas 164 por 1,0 V, como se ilustra en la figura 14. El margen de tensión se reduce la primera vez que el módulo de AVS 28 establece la frecuencia de funcionamiento a la frecuencia de las entradas 164 en este ejemplo.
[0041] Otro ejemplo del AVS 11 incluye la incorporación de un sensor de temperatura en el AVS 11. Se ha analizado ya previamente un sensor de temperatura 48 como componente opcional del AVS 11 en la figura 1. Si el sensor de temperatura 48 está incluido en el AVS 11, el módulo de AVS 28 puede almacenar determinados niveles de tensión en base a la temperatura de funcionamiento actual en la base de datos de AVS 44. Como se analiza previamente, el nivel de temperatura de funcionamiento puede cambiar los niveles de tensión para el funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. Por tanto, al almacenar niveles de tensión en base además al nivel de temperatura de funcionamiento, el módulo de AVS 28 puede evitar o reducir un margen de tensión mientras asegura el funcionamiento apropiado del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. A este respecto, la figura 15 proporciona una pluralidad de tablas de frecuencia de funcionamiento/nivel de tensión de AVS 170 ejemplares, cada una de las cuales corresponde a una temperatura de funcionamiento T0 a TN diferente. Por tanto, cuando el módulo de AVS 28 consulta la base de datos de AVS 44, según lo dispuesto en los ejemplos divulgados en el presente documento, para determinar el nivel de tensión para una frecuencia de funcionamiento dada, el módulo de AVS 28 puede usar los niveles de temperatura de funcionamiento recibidos de la señal de nivel de temperatura recibida 46 desde el sensor de temperatura 48 para determinar qué tabla 170 de la base de datos de AVS 44 debe consultar. Además, el módulo de AVS 28 puede usar los niveles de temperatura de funcionamiento recibidos desde el sensor de temperatura 48 para determinar qué tabla 170 de la base de datos de AVS 44 debe cumplimentar con los niveles de tensión iniciales, averiguados, explorados y acelerados de acuerdo con los ejemplos divulgados en el presente documento, u otros niveles de tensión deseados cualesquiera. El módulo de AVS 28 puede estar configurado para interpolar o extrapolar niveles de tensión en base a múltiples tablas de frecuencia de funcionamiento/nivel de tensión de AVS 170 si no se proporciona una tabla de frecuencia de funcionamiento/nivel de tensión de AVS 170 en la base de datos de AVS 44 para un nivel de temperatura recibido desde el sensor de temperatura 48. Almacenando niveles de tensión en la base de datos de AVS 44 por nivel de temperatura de funcionamiento se podría prolongar la validez de los niveles de tensión en la base de datos de AVS 44, ya que es posible que determinadas temperaturas de funcionamiento no se produzcan a menudo en diferentes frecuencias de funcionamiento. Por tanto, se podría incorporar un elemento de tiempo opcional en la base de datos de AVS 44 para permitir al módulo de AVS 28 invalidar y/o presentar entradas de nivel de tensión más allá de una determinada antigüedad para los niveles de tensión iniciales.
[0042] Con cualquiera de los ejemplos mencionados anteriormente, es posible que el módulo de AVS 28 pueda recibir una condición "Varriba". Los parámetros y/o algoritmos en el módulo de AVS 28 y/o la base de datos de AVS 44 pueden no tener en cuenta perfectamente todas las variaciones de retardo para todas las frecuencias de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. Por tanto, en otro ejemplo, el AVS 11 está configurado para "ratificar" o "rechazar" un nivel de tensión previamente almacenado o averiguado para una frecuencia de funcionamiento actual si se ha generado una condición "Varriba" a la frecuencia de funcionamiento actual. Un "rechazo" o una "ratificación" de un nivel de tensión en la base de datos de AVS 44 incluye incrementar el nivel de tensión para una frecuencia de funcionamiento dada en la base de datos de AVS 44 para incrementar el margen de tensión si se ha obtenido como resultado una condición de "Varriba". Una condición "Varriba" es indicativa de un margen de tensión negativo, en el que una región válida de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15 requiere un margen de tensión cero o positivo.
[0043] A este respecto, la figura 16 proporciona un diagrama de flujo de un proceso ejemplar para incrementar el margen de tensión cuando se detecta un restablecimiento de hardware no intencionado que se considera causado por un nivel de tensión demasiado bajo. Por ejemplo, una característica del nivel de tensión bajo que ha causado un restablecimiento o fallo puede ser la generación de errores de paridad de memoria caché, que son detectables. Este restablecimiento o fallo de hardware puede dar como resultado una condición "Varriba" recibida por el módulo de AVS 28 en el AVS 11 de la figura 1. En este caso, si dichos errores se producen una o más veces a una frecuencia de funcionamiento dada, el módulo de AVS 28 puede incrementar el nivel de tensión correspondiente a la frecuencia de funcionamiento para incrementar el margen de tensión para evitar futuros restablecimientos.
[0044] A este respecto, como ejemplo, el módulo de AVS 28 puede estar configurado para saltar a un manejador de excepciones por medio de una interrupción o de otro modo cuando se recibe una condición "Varriba" (bloque 180), como se ilustra en la figura 16. En este caso, el módulo de AVS 28 añade a continuación el margen de tensión al nivel de tensión almacenado en la base de datos de AVS 44 asociado con la frecuencia de funcionamiento actual (bloque 182). El módulo de AVS 28 establece la señal de establecimiento de nivel de tensión 20 para hacer que el regulador de tensión 22 añada el margen de tensión al nivel de tensión proporcionado al (a los) circuito(s) funcional(es) 15 (bloque 184). El módulo de AVS 28 puede a continuación marcar el nuevo nivel de tensión a la frecuencia de funcionamiento actual como un nivel de tensión mínimo al que el módulo de AVS 28 no puede afectar tras el restablecimiento y el funcionamiento posterior en este ejemplo (bloque 186), y el proceso termina (bloque 188). En otras palabras, una vez que se averigua que un nivel de tensión dado ha generado una condición "Varriba" en el AVS 11, el módulo de AVS 28 no debería reducir el nivel de tensión para la frecuencia de funcionamiento actual en el futuro. De forma alternativa, el módulo de AVS 28 podría estar configurado para permitir que se sobrescriba el nivel de tensión en la base de datos de AVS 44 si se determina un nivel de tensión menor durante el funcionamiento normal futuro.
[0045] La base de datos de AVS 44 puede estar configurada para almacenar un nivel de tensión mínimo para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 para todas las frecuencias de funcionamiento para asegurar que el nivel de tensión establecido por el módulo de AVS 28 no descienda por debajo de un nivel de tensión mínimo para el funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15. A este respecto, la figura 17 ilustra una tabla de límite de nivel de tensión mínimo 190 ejemplar que puede estar almacenada en la base de datos de AVS 44. El módulo de AVS 28 puede estar configurado para consultar la tabla de límite de nivel de tensión mínimo 190 en la base de datos de AVS 44 para una frecuencia de funcionamiento actual dada antes de que se establezca un nivel de tensión. Si el nivel de tensión determinado por el módulo de AVS 28 es menor que el nivel de tensión mínimo de la tabla de límite de nivel de tensión mínimo 190 para la frecuencia de funcionamiento actual, el módulo de AVS 28 establecerá el nivel de tensión al nivel de tensión de la tabla de límite de nivel de tensión mínimo 190. La tabla de límite de nivel de tensión mínimo 90 puede contener inicialmente el mismo nivel de tensión para todas las frecuencias de funcionamiento (por ejemplo, 0,85 V). Sin embargo, si el módulo de AVS 28 está configurado para añadir un margen de tensión para una frecuencia de funcionamiento dada en una condición "Varriba", el margen de tensión añadido se puede añadir al nivel de tensión mínimo de la tabla de límite de nivel de tensión mínimo 190. Por ejemplo, si se ha recibido una condición "Varriba" a una frecuencia de funcionamiento de 600 MHz, el nivel de tensión es de 0,90 V y el margen de tensión añadido es de 0,05 V, se puede almacenar un nivel de tensión mínimo de 0,95 V para una frecuencia de funcionamiento de 600 MHz en la tabla de límite de nivel de tensión mínimo 190, como se ilustra en la figura 17.
[0046] En otro ejemplo, el AVS 11 puede estar configurado para compensar el nivel de tensión por la inestabilidad de temperatura de polarización negativa (NBTI). El efecto de NBTI eleva lentamente el nivel de tensión mínimo necesario para que algunos dispositivos semiconductores funcionen apropiadamente a lo largo del tiempo. Por ejemplo, un proceso de semiconductor específico puede estar caracterizado por que el efecto de NBTI eleva el nivel de tensión mínimo en 50 mV a lo largo de veinticuatro (24) meses de funcionamiento de encendido como se ilustra en el diagrama de frecuencia de funcionamiento/nivel de tensión ejemplar 192 en la figura 18. Como se ilustra en el mismo, un nivel de tensión mínimo inicial 194 es de 0,85 V para el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Sin embargo, debido al efecto de NBTI, un nivel de tensión mínimo posterior 196 se puede elevar hasta 0.9 V a lo largo del tiempo. El módulo de AVS 28 puede estar configurado para compensar la NBTI realizando un seguimiento del tiempo de potencia total y aplicando un factor de corrección a los de nivel de tensión mínimos previamente conocidos almacenados en la base de datos de AVS 44. El factor de corrección se puede aplicar a un nivel de tensión mínimo absoluto para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 en la base de datos de AVS 44, tal como en la tabla de límite de nivel de tensión mínimo 190 ilustrada en la figura 17, por ejemplo. De forma alternativa, el factor de corrección se puede aplicar a los niveles de tensión mínimos en una tabla de AVS, incluyendo cualquiera de las tablas descritas previamente en el presente documento. El módulo de AVS 28 puede estar configurado para imponer el valor de nivel de tensión mínimo compensado en la base de datos de AVS 44 si los valores de nivel de tensión para cualquiera de las frecuencias de funcionamiento almacenadas en la misma están por debajo del valor de nivel de tensión mínimo.
[0047] A este respecto, la figura 19 proporciona un diagrama de flujo de un proceso ejemplar de los niveles de tensión de compensación de AVS 11 para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 debido a la NBTI. El proceso se puede realizar periódicamente en cada iteración del bucle de sintonización 24 en el que el módulo de AVS 28 determina la siguiente frecuencia de funcionamiento para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 o con menos frecuencia. El proceso se puede iniciar en un indicador de envejecimiento, que pueden ser valores de tiempo predeterminados, ya sea en base al sondeo de un temporizador o de un manejador de interrupciones, como ejemplos. El módulo de AVS 28 puede iniciar y mantener un temporizador en la base de datos de AVS 44 tras restablecerse para realizar un seguimiento del tiempo de encendido (bloque 200). El temporizador puede estar contenido en una memoria no volátil en la base de datos de AVS 44 que se va a mantener durante los ciclos de encendido. Una vez que el módulo de AVS 28 determina que se debe aplicar una corrección de nivel de potencia en base al tiempo transcurrido (bloque 201), el módulo de AVS 28 determina que la corrección de nivel de tensión se debe aplicar para el tiempo de encendido total en base al valor del temporizador en la base de datos de AVS 44 (bloque 202). La corrección de nivel de tensión puede ser de 0 V o mayor que 0 V. Además, la corrección de nivel de tensión se puede desplazar solo hasta el nivel de tensión mínimo para el (los) circuito(s) funcional(es) 15 o tener un desplazamiento para todos los valores de nivel de tensión de AVS almacenados en la base de datos de AVS 44. Además, el módulo de AVS 28 también podría estar configurado para compensar los niveles de tensión almacenados en la base de datos de AVS 44 antes de aplicarlos durante el funcionamiento sin cambiar o sobrescribir los valores de nivel de tensión determinados por otros medios y almacenados en la base de datos de AVS 44, incluyendo los descritos previamente. La corrección de nivel de tensión se aplica a la base de datos de AVS 44 en cualquier caso (bloque 204). El proceso se repite (bloque 200).
[0048] La figura 20 ilustra otro sistema de AVS 210 ejemplar. El sistema de AVS 210 incluye un AVS 11' que es similar al AVS 11 de la figura 1. Los componentes comunes están marcados con números de elementos comunes. El AVS 11' incluye el módulo de AVS 28, la base de datos de AVS 44, la lógica de reloj de la línea de retardo 26, las líneas de retardo programable 30, el retardo de período de reloj 34, los comparadores 38 y el sensor de temperatura 48 de forma similar al AVS 11 de la figura 1. La funcionamiento del AVS para establecer el nivel de tensión mínimo puede tener lugar de acuerdo con cualquiera de los ejemplos descritos previamente. Sin embargo, el AVS 11' de la figura 20 también incluye un módulo escalador de tensión dinámico (DVS) 212 y una tabla de DVS 214. El AVS 11' de la figura 20 podría ser un diseño alterado o actualizado donde el módulo de AVS 28 y la base de datos de AVS 44 se han añadido a un sistema que ya incluía el módulo de DVS 212 y la tabla de DVS 214. El módulo de DVS 212 realiza un escalado de tensión dinámico comunicando una señal de establecimiento de nivel de tensión 216 al regulador de tensión 22 de acuerdo con una estimación de carga de trabajo 213 para el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Sin embargo, en este ejemplo, el módulo de AVS 28 también se proporciona para escalar adaptativamente el nivel de tensión en base a las condiciones de variación de retardo en el (los) circuito(s) funcional(es) 15. El módulo de AVS 28 proporciona un nivel de tensión de AVS o un ajuste del nivel de tensión determinados al módulo de DVS 212 como respuesta a una petición del módulo de DVS 212 al módulo de AVS 28. El módulo de AVS 28 consulta la base de datos de AVS 44 en base a una frecuencia de funcionamiento actual y objetivo proporcionada desde el módulo de DVS 212 al módulo de AVS 28. El módulo de DVS 212 está configurado para establecer la señal de establecimiento de nivel de tensión 20 en base al nivel de tensión almacenado en la tabla de DVS 214 que contiene los niveles de tensión correspondientes a las frecuencias de funcionamiento todavía más ajustadas mediante un nivel o margen de tensión proporcionado desde el módulo de AVS 28 de regreso al módulo de DVS 212. El módulo de DVS 212 también genera una señal de establecimiento de frecuencia de funcionamiento 218 para establecer la frecuencia de funcionamiento de la señal de reloj 12 generada por el generador de reloj 14 para controlar la conmutación del (de los) circuito(s) funcional(es) 15.
[0049] El nivel de tensión determinado por el módulo de AVS 28 idealmente deberá ser igual o menor que el nivel de tensión determinado por el módulo de DVS 212 ya que el módulo de AVS 28 está configurado para evitar o reducir todavía más adaptativamente un margen de tensión. El módulo de AVS 28 puede establecer el retardo en las líneas de retardo (DL) 30 del circuito de retardo 25 por medio de una señal de establecimiento de línea de retardo 220 como se ilustra en la figura 20 para encontrar la región no válida de funcionamiento del (de los) circuito(s) funcional(es) 15, como se describe previamente. En este ejemplo, la señal de establecimiento de línea de retardo 220 es un registro de retardo de 32 bits 222 que controla la cantidad de retardo. Los valores de retardo pueden ser lineales o no. La señal de establecimiento de línea de retardo 220 con el valor del registro de retardo de 32 bits 222 se comunica a las líneas de retardo 30, como se analiza previamente, en una pluralidad de circuitos 1 -N de AVS 224. Se puede proporcionar una pluralidad de registros de retardo 222, cada uno de los cuales controla la cantidad de retardo en un circuito de AVS 224 dado. Aunque no se muestra, cada circuito de AVS 224 incluye una lógica de reloj de línea de retardo 26, unas líneas de retardo 30, unos comparadores 38 y un retardo de período de reloj 34 similares a los proporcionados en el AVS 11 de la figura 1. Los circuitos de AVS 224 incluyen lógica de retardo para simular el retardo en diversos tipos de circuitos incluidos en el (los) circuito(s) funcional(es) 15. Se puede proporcionar cualquier número de circuitos de AVS 224 deseado. La frecuencia de funcionamiento de la lógica en el circuito de AVS 224 y la energía también se proporcionan a partir de la señal de reloj 12 y la señal de tensión 18 generadas por el generador de reloj 14 y el regulador de tensión 22, respectivamente. Los comparadores 38 proporcionan información de margen de temporización en otro registro de retardo de 32 bits 226 que se va a comunicar a través de la señal de salida de retardo 42 para proporcionar información de margen de temporización al módulo de AVS 28. La información de temporización se usa para determinar la siguiente frecuencia de funcionamiento y nivel de tensión como se describe previamente.
[0050] Los sistemas de AVS y los AVS y los procedimientos relacionados descritos en el presente documento se pueden proporcionar en hardware discreto, o en componentes tanto de hardware como de software. Los sistemas de AVS y los AVS y los procedimientos relacionados descritos en el presente documento se pueden usar para establecer una frecuencia de funcionamiento y un nivel de tensión para cualquier circuito o sistema, incluyendo pero sin limitarse a un circuito digital síncrono, un sistema de unidad central de procesamiento (CPU) y un circuito o sistema de memoria. Si se emplea en un circuito o sistema de memoria, el circuito o sistema de memoria puede emplear cualquier tipo de memoria. Los ejemplos incluyen, sin limitación, memoria de acceso aleatorio (RAM) estática (SRAM), RAM dinámica (DRAM), DRAM síncrona (SDRAM), SDrAm de doble velocidad de transferencia de datos (DDR), SDRAM de doble velocidad de transferencia de datos 2 (DDR2), SDRAM de doble velocidad de transferencia de datos 3 (DDR3), DDR móvil (MDDR), SDRAM de DDR de baja potencia (LP) y SDRAM de DDR2 de LP. Cualquiera de los componentes de un circuito o sistema de memoria cuya frecuencia de funcionamiento y nivel de tensión están controlados por los AVS puede estar en cualquier dominio de tensión de entre una pluralidad de dominios de tensión siempre que la memoria esté alimentada por un dominio de tensión que proporciona un nivel de tensión suficiente para mantener funcional la célula de memoria, si así lo requiere la tecnología y/o el diseño de la memoria.
[0051] Los sistemas de AVS y los AVS de acuerdo con los diseños y procedimientos analizados en el presente documento pueden estar incluidos o integrados en una microplaqueta semiconductora, un circuito integrado y/o un dispositivo, incluyendo un dispositivo electrónico y/o un dispositivo o un sistema basado en procesador. Los ejemplos de dichos dispositivos incluyen, sin limitación, un descodificador, una unidad de entretenimiento, un dispositivo de navegación, un dispositivo de comunicaciones, un asistente digital personal (PDA), una unidad de datos de ubicación fija, una unidad de datos de ubicación móvil, un teléfono móvil, un teléfono celular, un ordenador, un ordenador portátil, un ordenador de escritorio, un monitor, un monitor de ordenador, un televisor, un sintonizador, una radio, una radio por satélite, un reproductor de música, un reproductor de música digital, un reproductor de música portátil, un reproductor de vídeo, un reproductor de vídeo digital, un reproductor de disco de vídeo digital (DVD) y un reproductor de vídeo digital portátil.
[0052] La figura 21 ilustra un sistema basado en procesador 230 que puede emplear un AVS 232 y los circuitos relacionados descritos anteriormente. El sistema basado en procesador 230 puede estar incluido en un dispositivo electrónico 234. El AVS 232 puede estar incluido en una CPU 236 para controlar una frecuencia de funcionamiento de una señal de reloj y un nivel de tensión de una señal de tensión proporcionada a un(os) procesador(es) 238 en la CPU 236. La CPU 236 está acoplada a un bus de sistema 240, que interconecta los otros dispositivos incluidos en el sistema basado en procesador 230. Un AVS 241 también puede estar incluido en una unidad de procesador de gráficos (GPU) 243 acoplada al bus de sistema 240. Como se conoce bien, la CPU 236 y/o la g Pu 243 ser pueden comunicar con estos otros dispositivos intercambiando información de dirección, control y datos a través del bus de sistema 240. Estos dispositivos pueden incluir cualquier tipo de dispositivo. Como se ilustra en la figura 21, estos dispositivos pueden incluir una memoria de sistema 242, uno o más dispositivos de entrada 244, uno o más dispositivos de salida 246, un dispositivo de interfaz de red 248 y un controlador de pantalla 250, como ejemplos.
[0053] El uno o más dispositivos de entrada 244 pueden incluir cualquier tipo de dispositivo de entrada, incluyendo pero sin limitarse a teclas de entrada, interruptores, procesadores de voz, etc. El uno o más dispositivos de salida 246 pueden incluir cualquier tipo de dispositivo de salida, incluyendo pero sin limitarse a audio, vídeo, otros indicadores visuales, etc. El dispositivo de interfaz de red 248 puede ser cualquier dispositivo configurado para permitir el intercambio de datos a y desde una red 252. La red 252 puede ser cualquier tipo de red, incluyendo pero sin limitarse a una red alámbrica o inalámbrica, una red privada o pública, una red de área local (LAN), una red de área local amplia (WLAN) e Internet. El dispositivo de interfaz de red 248 puede admitir cualquier tipo de protocolo de comunicación deseado.
[0054] La CPU 236 también puede acceder a la memoria de sistema 242 a través del bus de sistema 240. La memoria de sistema 242 puede incluir memoria estática y/o memoria dinámica. La memoria del sistema 242 puede incluir un almacenamiento de programas 254 y un almacenamiento de datos 256 para la CPU 236. La CPU 236 también puede acceder al controlador de pantalla 250 a través del bus de sistema 240 para controlar la información enviada a una pantalla 258. El controlador de pantalla 250 puede incluir un controlador de memoria 260 y una memoria 262 para almacenar datos que se enviarán a la pantalla 258 como respuesta a las comunicaciones con la CPU 236. El controlador de pantalla 250 comunica la información de pantalla a la pantalla 258 por medio de un procesador de vídeo 264, que procesa la información que se va a visualizar en un formato apropiado para la pantalla 258. La pantalla 258 puede incluir cualquier tipo de pantalla, incluyendo pero sin limitarse a un tubo de rayos catódicos (CRT), una pantalla de cristal líquido (LCD), una pantalla de plasma, etc.
[0055] Los expertos en la técnica apreciarán además que los diversos bloques, módulos, circuitos y algoritmos lógicos ilustrativos descritos en relación con los ejemplos divulgados en el presente documento se pueden implementar como hardware electrónico, instrucciones almacenadas en memoria o en otro medio legible por ordenador y ejecutar mediante un procesador u otro dispositivo de procesamiento, o combinaciones de ambos. Para ilustrar claramente esta intercambiabilidad, anteriormente se han descrito en general diversos componentes, bloques, módulos, circuitos y etapas ilustrativos desde el punto de vista de su funcionalidad. La forma en que se implementa dicha funcionalidad depende de la aplicación, las opciones de diseño y/o las limitaciones de diseño en particular impuestas al sistema global. Los expertos en la técnica pueden implementar la funcionalidad descrita de diferentes formas para cada aplicación en particular, pero no se debe interpretar que dichas decisiones de implementación suponen apartarse del alcance del presente documento.
[0056] Los diversos bloques, módulos y circuitos lógicos ilustrativos descritos en relación con los modos de realización divulgados en el presente documento se pueden implementar o realizar con un procesador de uso general, un procesador de señales digitales (DSP), un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC), una matriz de puertas programables in situ (FPGA) u otro dispositivo de lógica programable, lógica de puertas o de transistores discretos, componentes de hardware discretos o cualquier combinación de los mismos diseñada para realizar las funciones descritas en el presente documento. Un procesador puede ser un microprocesador, pero de forma alternativa el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador o máquina de estados convencional. Un procesador también se puede implementar como una combinación de dispositivos informáticos, por ejemplo, una combinación de un DSP y un microprocesador, una pluralidad de microprocesadores, uno o más microprocesadores junto con un núcleo de DSP o cualquier otra configuración de este tipo.
[0057] Los modos de realización divulgados en el presente documento pueden estar incorporados en hardware y en instrucciones que están almacenadas en memoria, y pueden residir, por ejemplo, en memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria flash, memoria de solo lectura (ROM), ROM eléctricamente programable (EPROM), ROM programable y borrable eléctricamente (EEPROM), unos registros, un disco duro, un disco extraíble, un CD-ROM o cualquier otra forma de medio legible por ordenador conocido en la técnica. Un medio de almacenamiento ejemplar está acoplado al procesador de modo que un procesador puede leer información de, y escribir información en, el medio de almacenamiento. De forma alternativa, el medio de almacenamiento puede estar integrado en el procesador. El procesador y el medio de almacenamiento pueden residir en un ASIC. El ASIC puede residir en una estación remota. De forma alternativa, el procesador y el medio de almacenamiento pueden residir como componentes discretos en una estación remota, una estación base o un servidor.
[0058] Cabe señalar también que las etapas operativas descritas en cualquiera de los modos de realización ejemplares en el presente documento se describen para proporcionar ejemplos y un análisis. Las operaciones descritas se pueden realizar en numerosas secuencias diferentes aparte de las secuencias ilustradas. Además, las operaciones descritas en una sola etapa operativa se pueden realizar en realidad en varias etapas diferentes. Adicionalmente, se pueden combinar una o más etapas operativas analizadas en los modos de realización ejemplares. Se debe entender que las etapas operativas ilustradas en los diagramas de flujo pueden estar sujetos a numerosas modificaciones diferentes, como resultará fácilmente evidente para un experto en la técnica. Los expertos en la técnica entenderán también que la información y las señales se pueden representar usando cualquiera de una variedad de tecnologías y técnicas diferentes. Por ejemplo, los datos, las instrucciones, los mandatos, la información, las señales, los bits, los símbolos y los chips a los que se puede haber hecho referencia a lo largo de la descripción anterior se pueden representar mediante tensiones, corrientes, ondas electromagnéticas, campos o partículas magnéticos, campos o partículas ópticos o cualquier combinación de los mismos.
[0059] La descripción previa de la divulgación se proporciona para permitir que cualquier experto en la técnica realice o use la divulgación. No se pretende limitar la divulgación a los ejemplos y diseños descritos en el presente documento, sino que se le debe otorgar el alcance consecuente con las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema escalador de tensión adaptativo (10), que comprende:
un regulador de tensión (22), un generador de reloj (14) y un circuito funcional (15), el regulador de tensión (22) para proporcionar una señal de tensión (18) para alimentar el circuito funcional (15), y el generador de reloj (14) para proporcionar una señal de reloj (12) al circuito funcional (15),
un escalador de tensión adaptativo, AVS (11), conectado para recibir la señal de reloj (12) y la señal de tensión (18), para generar una señal de establecimiento de nivel de tensión (20) como una entrada en el regulador de tensión (22) para controlar el nivel de tensión de la señal de tensión (18) y una señal de establecimiento de frecuencia de funcionamiento (16) como una entrada en el generador de reloj (14) para controlar la frecuencia de funcionamiento de la señal de reloj (12), comprendiendo el AVS (11):
al menos un circuito de retardo (25) configurado para recibir la señal de reloj (12) como una señal de entrada y retardar la señal de entrada, en base a unas condiciones de variación de retardo proporcionadas en el circuito funcional (15), con una cantidad de retardo relacionada con al menos una ruta de retardo del circuito funcional (15), para facilitar una señal de salida de retardo (42) que representa el margen de retardo o de temporización en el circuito funcional (15); y
un módulo de AVS (28) acoplado a una base de datos (44) y que responde a la señal de salida de retardo (42), en el que la base de datos (44) comprende una pluralidad de niveles de tensión inicial para cada frecuencia de funcionamiento del circuito funcional (15), y configurado
para generar la señal de establecimiento de nivel de tensión (20) en base a un nivel de tensión establecido (p1) en la base de datos asociada con una frecuencia de funcionamiento de señal de reloj actual (12) para el circuito funcional (15) e información de retardo en la señal de salida de retardo (42),
caracterizado por que el módulo de AVS (28) está configurado además:
para incrementar de forma incremental el retardo del al menos un circuito de retardo (25) para simular una frecuencia de funcionamiento incrementada para el circuito funcional (15) hasta que el módulo de AVS (28) determina en base a la señal de salida de retardo (42) que se ha alcanzado una frecuencia de funcionamiento incrementada simulada (p2) para la cual el nivel de tensión correspondiente es menor que uno necesario para un funcionamiento apropiado del circuito funcional (15),
para registrar el nivel de tensión actual y la frecuencia de funcionamiento incrementada simulada (p2) en la base de datos (44);
para determinar un nuevo nivel de tensión (p3) para la frecuencia de funcionamiento actual debido al incremento en el retardo del al menos un circuito de retardo (25) siguiendo la pendiente de una curva característica de frecuencia de funcionamiento/nivel de tensión inicial en un diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión para los niveles de tensión inicial y las frecuencias de funcionamiento correspondientes almacenadas en la base de datos (44) a partir de la frecuencia de funcionamiento incrementada simulada hasta que se realiza la frecuencia de funcionamiento actual,
para almacenar, en la base de datos (44), el nuevo nivel de tensión o una diferencia entre el nuevo nivel de tensión y el nivel de tensión establecido como una tolerancia de margen de tensión para establecer el nuevo nivel de tensión a la frecuencia de funcionamiento actual.
2. El sistema escalador de tensión adaptativo (10) de la reivindicación 1, en el que el módulo de AVS es al menos parcialmente controlable mediante software.
3. El sistema escalador de tensión adaptativo (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que el al menos un circuito de retardo está compuesto de al menos un circuito de retardo programable.
4. El sistema escalador de tensión adaptativo (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que el módulo de AVS está configurado además para almacenar una pluralidad de niveles de tensión averiguados en la base de datos en base a la información de retardo en la señal de salida de retardo.
5. El sistema escalador de tensión adaptativo (10) de la reivindicación 4, en el que el módulo de AVS está configurado además para almacenar la pluralidad de niveles de tensión averiguados en la base de datos en base además a un nivel de temperatura de funcionamiento recibido desde un sensor de temperatura.
6. El sistema escalador de tensión adaptativo (10) de cualquier reivindicación precedente integrado en al menos una microplaqueta semiconductora.
7. Un procedimiento de escalado de un nivel de tensión para un circuito funcional (15) alimentado de acuerdo con una señal de tensión (18) a un nivel de tensión establecido por un regulador de tensión (22) y de acuerdo con una señal de reloj (12) a una frecuencia de funcionamiento establecida por un generador de reloj (14) de acuerdo con una señal de establecimiento de frecuencia (16), que comprende:
recibir la señal de reloj (12) como una señal de entrada en al menos un circuito de retardo (25);
retardar la señal de entrada, mediante el circuito de retardo (25), en base a unas condiciones de variación de retardo proporcionadas en el circuito funcional (15), con una cantidad de retardo relacionada con al menos una ruta de retardo del circuito funcional (15) para facilitar una señal de salida de retardo (42) que representa el margen de retardo o de temporización en el circuito funcional (15); y
generar una señal de establecimiento de nivel de tensión (20) en base a un nivel de tensión en una base de datos (44) asociada con una frecuencia de funcionamiento de señal de reloj actual (12) para el circuito funcional e información de retardo en la señal de salida de retardo (42), en el que la base de datos (44) comprende una pluralidad de niveles de tensión inicial para cada frecuencia de funcionamiento del circuito funcional,
caracterizado por las etapas de:
incrementar de forma incremental la cantidad de retardo del al menos un circuito de retardo para simular una frecuencia de funcionamiento incrementada para el circuito funcional (15) hasta que el módulo de AVS (28) determina en base a la señal de salida de retardo (42) que se ha alcanzado una frecuencia de funcionamiento incrementada simulada para la cual el nivel de tensión correspondiente es menor que uno necesario para un funcionamiento apropiado del circuito funcional;
registrar el nivel de tensión actual y la frecuencia de funcionamiento simulada (p2) en la base de datos (44);
determinar un nuevo nivel de tensión (p3) para la frecuencia de funcionamiento actual debido al incremento en el retardo del al menos un circuito de retardo (25) siguiendo la pendiente de una curva característica de frecuencia de funcionamiento/nivel de tensión inicial en un diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión para los niveles de tensión inicial y las frecuencias de funcionamiento correspondientes almacenados en la base de datos (44) a partir de la frecuencia de funcionamiento incrementada simulada hasta que se realiza la frecuencia de funcionamiento actual;
almacenar en la base de datos (44), el nuevo nivel de tensión o una diferencia entre el nuevo nivel de tensión y el nivel de tensión establecido como una tolerancia de margen de tensión para establecer el nuevo nivel de tensión a la frecuencia de funcionamiento actual.
8. Un medio legible por ordenador que tiene almacenadas en el mismo instrucciones ejecutables por ordenador para hacer que un sistema escalador de tensión adaptativo (10) genere una señal de establecimiento de nivel de tensión (20) en base a un nivel de tensión en una base de datos (44) asociado con una frecuencia de funcionamiento de señal de reloj actual (12) para un circuito funcional (15) e información de retardo en una señal de salida de retardo (42) que representa una cantidad de retardo relacionada con al menos una ruta de retardo del circuito funcional (15), en el que el sistema escalador de tensión adaptativo (10) comprende un regulador de tensión (22) y un generador de reloj (14), en el que el regulador de tensión (22) está adaptado para proporcionar una señal de tensión (18) para alimentar el circuito funcional (15), el generador de reloj (14) para proporcionar una señal de reloj (12) al circuito funcional (15), y un escalador de tensión adaptativo, AVS (11) está conectado para recibir la señal de reloj (12) y la señal de tensión (18), comprendiendo el AVS (11) un módulo de AVS (28) para generar la señal de establecimiento del nivel de tensión (20) como una entrada en el regulador de tensión (22) para controlar el nivel de tensión de la señal de tensión (18) y una señal de establecimiento de frecuencia de funcionamiento (16) como una entrada en el generador de reloj (14) para controlar la frecuencia de funcionamiento de la señal de reloj (12), comprendiendo el AVS (11) al menos un circuito de retardo (25), que recibe la señal de reloj (12) como una señal de entrada, el circuito de retardo (25) configurado para retardar la señal de entrada, en base a unas condiciones de variación de retardo proporcionadas en el circuito funcional (15), con una cantidad de retardo relacionada con al menos una ruta de retardo del circuito funcional (15) para facilitar una señal de salida de retardo (42) que representa el margen de retardo o de temporización en el circuito funcional (15) y en el que la base de datos comprende una pluralidad de niveles de tensión inicial cada uno para cada frecuencia de funcionamiento del circuito funcional, caracterizado por que las instrucciones además hacen que el módulo de AVS (28):
incremente de forma incrementa! la cantidad de retardo del al menos un circuito de retardo (25) para simular una frecuencia de funcionamiento incrementada para el circuito funciona! (15) hasta que el módulo de AVS (28) determina en base a una señal de salida de retardo (42) que una frecuencia de funcionamiento incrementada simulada para la cual el nivel de tensión correspondiente es menor que uno necesario para un funcionamiento apropiado del circuito funcional (15);
registre el nivel de tensión actual y la frecuencia de funcionamiento simulada (p2) en la base de datos (44);
determine un nuevo nivel de tensión (p3) para la frecuencia de funcionamiento actual debido al incremento en el retardo del al menos un circuito de retardo (25) siguiendo la pendiente de una curva característica de frecuencia de funcionamiento/nivel de tensión inicial en un diagrama de frecuencia de funcionamiento frente a nivel de tensión para los niveles de tensión inicial y las frecuencias de funcionamiento correspondientes almacenadas en la base de datos a partir de la frecuencia de funcionamiento incrementada simulada hasta que se realiza la frecuencia de funcionamiento actual,
almacene, en la base de datos (44), el nuevo nivel de tensión o una diferencia entre el nuevo nivel de tensión y el nivel de tensión establecido como una tolerancia de margen de tensión para establecer el nuevo nivel de tensión a la frecuencia de funcionamiento actual.
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