JP6231578B2

JP6231578B2 - ポータブルコンピューティングデバイスから周囲温度を推定するためのシステムおよび方法

Info

Publication number: JP6231578B2
Application number: JP2015546472A
Authority: JP
Inventors: アンクール・ジャイン; パラス・エス・ドシ; ユンニクリシュナン・ヴァダッカンマルヴィードゥ; ヴィナイ・ミッター
Original assignee: クアルコム，インコーポレイテッド
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: CN104838330A; KR101833601B1; WO2014088719A1; EP2929409A1; US20140163765A1; EP2929409B1; KR20150092290A; JP2016502671A

Description

本発明は、ポータブルコンピューティングデバイス(PCD)内で取られた温度測定値からPCDの環境周囲温度を推定するための方法およびシステムに関する。

ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD: portable computing device」)は、個人レベルおよび専門レベルにおいて人々に必要なものになりつつある。これらのデバイスには、携帯電話、携帯情報端末(「PDA」)、ポータブルゲームコンソール、パームトップコンピュータ、および他のポータブル電子デバイスが含まれ得る。

PCDの1つの特有の態様は、ラップトップコンピュータおよびデスクトップコンピュータなどより大型のコンピューティングデバイスで見られることが多い、ファンのような能動的な冷却デバイスを通常は有していないということである。ファンを使用する代わりに、PCDは、2つ以上の能動的かつ熱を発生させる構成要素が互いに近接して配置されないように、電子パッケージングの空間的な構成に依存し得る。多くのPCDはまた、それぞれのPCDを一緒に形成する複数の電子構成要素の間で熱エネルギーを管理するための、ヒートシンクなどの受動的な冷却デバイスに依存し得る。

現実には、PCDは、通常、サイズに制約があり、したがってPCD内の構成要素用の空間は貴重である場合が多い。そのため、通常、技術者および設計者が巧妙な空間的構成または受動的な冷却構成要素の戦略的配置を使用することによって、処理構成要素の熱的な劣化または障害を軽減するのに十分な空間が、PCD内には存在しない。したがって、現在のシステムおよび方法は、PCDチップに埋め込まれた様々な温度センサに依存して熱エネルギーの散逸を監視し、次いで測定値を使用して、作業負荷割振り、処理速度などを調整する熱管理技法の適用をトリガして、熱エネルギー生成を低減する。

特に、PCD内の熱エネルギー生成構成要素の近くで取られた温度測定値は、所与の熱管理技法に関する1つの潜在的に関連する入力にすぎない。いくつかの熱管理技法に関する別の関連入力は、たとえば、PCD外部の環境の周囲温度の測定値である。たとえば、環境周囲温度(すなわち、PCD全体がさらされる温度)を正確に測定および推定することができる場合、適用された熱管理技法がPCD性能を最適化し、高いサービス品質(「QoS: quality of service」)レベルをユーザに提供するのに役立つように、PCD内で監視される何らかの温度しきい値を調整することができる。

したがって、当技術分野で必要とされるのは、PCD内の温度センサから取られた温度測定値を使用して、PCDがさらされる環境周囲温度を推定するためのシステムおよび方法である。さらに、PCDがさらされる推定された環境周辺温度を熱管理アルゴリズム用の入力として使用するためのシステムおよび方法の必要が当技術分野でやはり存在する。

ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD: portable computing device」)内で取られた温度測定値からPCDの環境周囲温度を推定するための方法およびシステムの様々な実施形態が開示される。例示的な実施形態では、PCD内の様々な構成要素またはサブシステムに関連付けられた、処理活動を示すパラメータが監視される。それらのパラメータの監視に基づいて、アイドル状態修飾子(qualifier)シナリオまたはイベントを認識することができ、すなわち、様々な構成要素もしくはサブシステムが電力をほとんど散逸していないかまたはまったく散逸していないこと、したがって、熱エネルギーをほとんど引き起こしていないかまたはまったく引き起こしていないことを認識することができる。アイドル状態修飾子の認識は、PCDがアイドル状態にあることを判断する。

PCDがアイドル状態にあると判断されたとき、いくつかの実施形態は、PCDがさらされる環境の周囲温度に対するPCD内の温度の差分が一定であるよう、前に生成された熱エネルギーが散逸されるのを可能にするために、ある期間の間、待機することができる。たとえそうであっても、システムおよび方法のすべての実施形態が、アイドル状態修飾子の認識の後にそのような「冷却」期間を含むとは限らない。

次に、PCD内の温度センサから取られた温度測定値を受信する。特に、温度測定値を取る時点でPCDはアイドル状態にある(したがって、比較的相当量の熱エネルギーを能動的に引き起こしていない)ため、温度測定値は、PCDの環境周囲温度に対して一定であり得る。その結果、温度測定値から何らかのあらかじめ決定されたオフセットを差し引いたものを使用して、環境周囲温度を推定することができる。

いくつかの実施形態は、ユーザのために、推定周囲温度を単にレンダリングするか、またはPCD上で実行しているプログラムもしくはアプリケーションに対する入力として推定周囲温度を使用する。システムおよび方法のいくつかの実施形態は、推定周囲温度を使用してPCD内の温度しきい値を調整し、そのしきい値に対して熱管理ポリシーが熱アグレッシブ処理構成要素(thermally aggressive processing components)を制御することが想定される。

たとえば、いくつかの実施形態は、前の推定よりも比較的冷えた推定周囲温度に基づいて、PCDの表面温度に関連付けられた温度しきい値を上げることができる。同様に、他の実施形態は、熱エネルギーがより冷えた周囲環境に散逸する効率が高まったことを認識して、PCD内の熱アグレッシブ構成要素が比較的高い処理速度で実行するのを可能にし得る。PCDはより冷えた周囲環境にさらされると判断されるため、過剰な熱エネルギーの散逸は、PCDの表面温度の上昇がユーザ体験に大きくは影響を与えない範囲内でより効率的であり得る。有利には、したがって、システムおよび方法の実施形態は、より冷えた周囲環境を認識して、表面温度しきい値または許容可能な処理速度を上方に調整することによって、熱アグレッシブ処理構成要素に追加の処理ヘッドルームを提供することができる。

図面では、別段に規定されていない限り、様々な図の全体を通して、同様の参照番号は同様の部分を指す。「102A」または「102B」などの文字指定を伴う参照番号の場合、文字指定は、同じ図に存在する2つの同様の部分または要素を区別することができる。参照番号がすべての図において同じ参照番号を有するすべての部分を包含することが意図されるとき、参照番号の文字指定は省略される場合がある。

ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD」)内の温度センサから環境周囲温度を推定して、その推定を熱管理技法に対する入力として使用するためのオンチップシステムの実施形態を示す機能ブロック図である。環境周囲温度を推定して、その推定を熱管理技法に対する入力として使用するための方法およびシステムを実装するためのワイヤレス電話の形の、図1のPCDの例示的な非限定的な態様を示す機能ブロック図である。図2に示すチップのための、ハードウェアの例示的な空間構成を示す機能ブロック図である。図2のPCD内のセンサによって取られた測定値から環境周囲温度を推定して、その推定を熱管理技法に対する入力として使用するための、PCDの例示的なソフトウェアアーキテクチャを示す概略図である。図1のPCD内のセンサによって取られた測定値から環境周囲温度を推定して、その推定を熱管理技法に対する入力として使用するための方法を示す論理フローチャートである。推定された環境周辺温度に基づいて調整された温度しきい値を使用する動的電圧周波数スケーリング(「DVFS: dynamic voltage and frequency scaling」)熱軽減技法を適用するための副方法またはサブルーチンを示す論理フローチャートである。

「例示的な」という言葉は、「例、事例、または例示として機能すること」を意味するように本明細書で使用される。「例示的な」ものとして本明細書に記載されるいずれの態様も、必ずしも他の態様に対して排他的であるか、他の態様よりも好ましいか、または有利であると解釈されるべきではない。

本明細書では、「アプリケーション」という用語は、オブジェクトコード、スクリプト、バイトコード、マークアップ言語ファイル、およびパッチなどの実行可能なコンテンツを有するファイルも含むことができる。加えて、本明細書で言及する「アプリケーション」は、開封される必要があり得るドキュメント、またはアクセスされる必要がある他のデータファイルなどの本質的に実行可能ではないファイルも含むことができる。

本明細書で使用される場合、「構成要素」、「データベース」、「モジュール」、「システム」などの用語は、ハードウェア、ファームウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合せ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェアを問わず、コンピュータ関連のエンティティを指し、かつ機能を提供して、本明細書で説明されるプロセスまたはプロセスフローの一定のステップを実行するための例示的な手段を表すことが意図されている。たとえば、構成要素は、プロセッサ上で作動しているプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行ファイル、実行スレッド、プログラム、および/またはコンピュータであり得るが、これらに限定されない。例を挙げると、コンピューティングデバイス上で作動しているアプリケーションとコンピューティングデバイスの両方が構成要素であり得る。1つまたは複数の構成要素は、プロセスおよび/または実行スレッド内に存在してよく、1つの構成要素を1つのコンピュータに局在化すること、および/または2つ以上のコンピュータ間に分散することが可能である。加えて、これらの構成要素は、様々なデータ構造を記憶している様々なコンピュータ可読媒体から実行することができる。構成要素は、1つまたは複数のデータパケット(たとえば、信号によって、ローカルシステム、分散システム中の別の構成要素と、かつ/または、インターネットのようなネットワークにわたって他のシステムと対話する、1つの構成要素からのデータ)を有する信号に従うなどして、ローカルプロセスおよび/またはリモートプロセスによって通信することができる。

本明細書では、「中央処理装置(「CPU:central processing unit」)」、「デジタル信号プロセッサ(「DSP:digital signal processor」)」、「グラフィカル処理装置(「GPU:graphical processing unit」)」、および「チップ」という用語は互換的に使用される。その上、CPU、DSP、GPUまたはチップは、「コア」と本明細書では全般的に呼ばれる1つまたは複数の別個の処理構成要素からなることができる。

本明細書では、「熱」および「熱エネルギー」という用語は、「温度」の単位で測定され得るエネルギーを生成または散逸することが可能なデバイスまたは構成要素に関連付けられて使用され得ることが理解されるだろう。その結果、「温度」という用語は、「熱エネルギー」を生成するデバイスまたは構成要素の、相対的な暖かさまたは熱の欠如を示すことができる、何らかの基準値に対する任意の測定値を想定することがさらに理解されるだろう。たとえば、2つの構成要素の「温度」は、2つの構成要素が「熱的に」平衡であるとき同じである。

何らかの標準値を参照した「周囲温度」という用語は、本明細書では、PCDがさらされる環境の相対的な暖かさ、または熱の欠如の測定値を指すために使用されることをやはり理解されよう。たとえば、PCDがユーザの空調管理された事務所内の机の上に置かれているとき、PCDの「周囲温度」は、およそ華氏68度(68°F)である可能性があるのに対して、8月に、ユーザがPCDを取り上げて、自らの事務所ビルの外に持ち出すとき、同じPCDの「周囲温度」は、およそ華氏90度(90°F)になる可能性がある。したがって、PCDの「周囲温度」は、PCD自体の影響を受けないが、PCDの物理的位置とともに変化し得ることを当業者は理解されよう。

本明細書では、「表面温度」および「外殻温度」などの用語は、PCDの外殻部分またはカバー部分に関連付けられた温度を指すために交換可能に使用される。当業者が理解するように、ユーザがPCDに物理的に接触しているとき、PCDの表面温度はユーザの感覚的体験に関連付けられ得る。

本明細書では、「作業負荷」、「プロセス負荷」および「プロセス作業負荷」という用語は互換的に使用され、一般に、所与の実施形態の所与の処理構成要素に関連付けられた処理負担または処理負担のパーセンテージを対象にする。上記に定義されたものに加えて、「処理構成要素」または「熱エネルギー生成構成要素」または「熱アグレッサ」は、限定はしないが、中央処理装置、グラフィカル処理装置、コア、メインコア、サブコア、処理エリア、ハードウェアエンジンなど、またはポータブルコンピューティングデバイス内の集積回路の内部もしくは外部にある任意の構成要素であり得る。

本明細書では、「熱軽減技法」、「熱ポリシー」、「熱管理」、「熱軽減対策」などという用語は、交換可能に使用される。特に、特定の使用コンテキストによっては、この段落で列挙する用語のいずれも、熱エネルギー生成を犠牲にして性能を高め、性能を犠牲にして熱エネルギー生成を低下させ、またはそのような目標の間で交替するように動作可能なハードウェアおよび/またはソフトウェアを記述するのに役立ち得ることが当業者には認識されよう。

本明細書では、「ポータブルコンピューティングデバイス」(「PCD」)という用語は、バッテリーなどの限られた容量の電源で動作する任意のデバイスを記載するために使用される。何十年もの間バッテリー式PCDが使用されてきたが、第3世代(「3G」)および第4世代(「4G」)ワイヤレス技術の出現とともにもたらされた充電式バッテリーの技術的進歩は、複数の機能を有する多数のPCDを可能にした。したがって、PCDは、とりわけ、携帯電話、衛星電話、ページャ、PDA、スマートフォン、ナビゲーションデバイス、スマートブックまたはリーダー、メディアプレーヤ、上述のデバイスの組合せ、およびワイヤレス接続を有するラップトップコンピュータであり得る。

ポータブルコンピューティングデバイス内で熱アグレッシブ構成要素が高い性能レベルで作業負荷を処理するように要求されるとき、これらの構成要素の密な空間構成は過剰な量の熱を引き起こす。多くの場合、PCDの外面の温度しきい値、すなわち、「表面温度」は、単に、PCD内の構成要素がどの程度の熱エネルギーを引き起こすことが可能にされるかという点で制限要素である。特に、表面温度しきい値は、構成要素自体がさらされ得る最大温度ではなく、ユーザがさらされ得る最大温度によって規定されることが多い。すなわち、PCDの表面温度によって測定されるユーザ体験は、そこから熱軽減アルゴリズムがPCD内の構成要素の処理性能を戻されなければならないと判断する要因であることが多い。

大変興味深いことに、ある表面温度にさらされるときのユーザ体験は環境の周囲温度に応じて変化するにもかかわらず、PCD内の表面温度しきい値は事前設定および固定されることが多い。たとえば、華氏55°の表面温度を有するPCDは、ユーザが温度調節された事務所内にいるとき、ユーザ体験に悪影響を与える可能性があるが、同じユーザがにわか雪の中を外に立っているとき、そのユーザはその表面温度に気づかないことになる。すなわち、PCDが比較的冷えた周囲環境にさらされるとき、PCD内の熱アグレッシブ処理構成要素によって生成される熱エネルギーはより効率的に散逸される可能性があり、したがって、PCDがより冷えた周囲温度にさらされていることが認識されるいくつかのシナリオでは、PCD内の処理構成要素はより高い処理周波数で作動し得ることを当業者は認識されよう。このために、本明細書で開示するシステムおよび方法の例示的な実施形態では、PCDの表面温度しきい値は、1つまたは複数の熱軽減技法の適用を推進するためにその入力を使用する熱軽減アルゴリズムに対する、推定周囲温度と相関した動的入力であり得る。

上述のように、システムおよび方法の実施形態は、周囲温度推定に基づいて、PCDの事前設定された表面温度しきい値を上げることまたは下げることができる。表面温度しきい値が調整されると、PCD内の処理構成要素の性能レベルはQoSを最適化するために調整され得る。例示的な実施形態は、PCD内の熱エネルギー生成サブシステムに関連付けられた温度センサを監視することによって、PCDが存在する環境の周囲温度を推定する。

特に、PCD内の熱アグレッシブ構成要素およびサブシステムは、作業負荷を能動的に処理するとき、熱エネルギーを生成する。したがって、実施形態は、PCD内のセンサからの温度測定値のタイミングをそのセンサに関連付けられた熱アグレッシブ構成要素の非能動的な期間、すなわち、アイドル状態修飾子の認識に合わせて調整する。これらのアイドル期間中、熱アグレッシブ構成要素が(もしあれば)大きな作業負荷を処理していないとき、それらの構成要素によって熱エネルギーは引き起こされておらず、したがって、温度測定値はPCDの環境周囲温度と相関され得る。

いくつかの実施形態によって認識される例示的なアイドル状態修飾子は、非能動的なビデオ表示、非能動的なバッテリー充電周期の欠如、母線上の電流レベル、CPU周波数などを含むが、これらに限定されず、本質的に、アイドル状態修飾子は、PCD内の所与の熱アグレッシブ構成要素または熱アグレッシブ活動が熱エネルギーを能動的に生成していないという何らかの表示であり得る。1つのアイドル状態修飾子、または、複数のアイドル状態修飾子の組合せが認識されると、いくつかの実施形態は、「冷却」期間の間、温度測定を延期することができる。いくつかの例示的な実施形態では、冷却期間の持続期間は事前設定され得ることが想定されるが、冷却期間は、持続期間の点で、かつ所与の温度センサの周囲の領域内の熱エネルギーレベルが安定したことを示す温度測定値の傾向に基づいて、可変であり得ることも想定される。

アイドル状態を認識するために、いくつかの実施形態は、機能の点で無関係な、PCD内の構成要素またはサブシステムの活動レベルを監視および比較することが想定される。このようにして、PCDのアイドル状態全体の正確な識別を得ることができる。監視されるすべてのシステムが「オフ」である場合、例示的な実施形態は、PCDがアイドル状態であると判断し得る。非限定的な例として、例示的な実施形態は、グラフィックス処理ユニット(「GPU: graphics processing unit」)、電力管理集積回路(「PMIC: power management integrated circuit」)、および無線周波数(「RF: radio frequency」)トランシーバを監視することができる。PCDのほとんどの使用事例シナリオは、GPU、PMIC、およびRFトランシーバが同時に能動的であることを規定しないことになるため、システムの各々が「オフ」であるという認識は有効なアイドル状態修飾子であり得る。

アイドル状態修飾子が認識されて、待機期間が経過すると、アイドル熱アグレッサに関連付けられた温度センサから温度測定値を取ることができる。特に、温度センサは、PCDの処理コアに関連付けられたセンサ、PCDのメモリ構成要素に関連付けられたセンサ、PCDの表面(すなわち、外殻)部分に関連付けられたセンサなどを含むが、これらに限定されない、PCD内の任意の温度センサであり得ることが想定される。当業者が認識するように、温度測定値は、アイドル状態修飾子の認識の後、冷却期間の終結時に取られるため、温度測定値から何らかの調整値を差し引いたものが環境周囲温度の正確な推定であり得る。

冷却期間の終了時に取られた温度測定値に対するあらかじめ決定された調整量は、そこからその測定値が取られた特定のセンサと、その測定値を取る前の待機時間とに依存することが想定される。たとえば、所与の実施形態では、例示的なダイ温度センサ測定値は、数秒の冷却期間後、華氏およそ7度またはおよそ8度だけ調整され得るが、より長い待機期間が経過した後、同じ温度センサからの温度値は華氏およそ3度からおよそ4度だけ調整され得る。同様に、PCDの外殻付近の温度(すなわち、PCDの「表面温度」)を測定するように配置されたPCD内の温度センサは、数秒の冷却期間後、華氏およそ1度またはおよそ2度だけ調整され得るが、より長い待機期間の経過後はまったく調整されなくてよい。

推定されると、システムおよび方法の実施形態は、推定周囲温度を使用して、表面温度入力に関する許容可能なしきい値を熱軽減アルゴリズムに合わせて調整することができる。しかし、他の実施形態は、推定周囲温度を、限定はしないが、ユーザのために天気アプリケーションなどのアプリケーションに対する入力を表示することなど、他の目的で使用し得ることが想定される。加えて、本明細書では、推定周囲温度を、表面温度しきい値を調整するための入力として使用することに関する例示的な実施形態が説明されるが、いくつかの実施形態は、推定周囲温度を活用して、様々な処理構成要素に関連付けられた温度しきい値を含むが、これに限定されない、PCD内の他の温度関連しきい値を調整し得ることが想定される。

PCDの推定周囲温度に基づいて許容可能な表面温度しきい値を調整する実施形態の場合、表面温度しきい値の調整は、PCDの外殻部分の実際の温度に関するのとは対照的に、ユーザ知覚によって推進され得る。上述のように、環境周囲温度の変化にさらされることは、PCDが過剰な熱エネルギーを散逸する効率に直接影響を与え、したがって、より低い周囲温度にさらされることはPCDからの熱エネルギーのより効率的な散逸を促すことになることを当業者は認識されよう。この現実を認識して、実施形態は、より低い環境周囲温度推定を利用して、たとえば、通常ならば、表面温度の上昇により、ユーザ体験に悪影響を与える可能性がある過剰な熱エネルギーの生成を避けるために拒否されることになる処理負荷のショートバーストを可能にし得る。

PCDの推定周囲温度に基づいて許容可能な表面温度しきい値を調整する他の実施形態の場合、表面温度しきい値の調整は、相手先商標製造会社(「OEM: original equipment manufacturer」)仕様限界に鑑みて、許容可能な表面温度しきい値を最適化する目標によって推進され得る。たとえば、PCD表面温度に関するOEM仕様限界は、華氏55°、および周囲温度より華氏20°上回る温度のいずれか低い方であり得る。そのようなシナリオでは、推定周囲温度が華氏25°から華氏35°に上昇するとき、たとえば、最大許容表面温度しきい値は、華氏45°ではなく、華氏55°になる。これを認識して、いくつかの実施形態は、追加の熱ヘッドルームを利用するために、推定周囲温度に鑑みて、この仕様書限度変更を活用することができる。

当業者が理解するように、表面温度しきい値の調整など、推定周囲温度に基づく温度しきい値の調整は、熱管理アルゴリズムが最適な性能レベルに対してコアを上昇または下降制御するための手段を活用するのを可能にする。以下でより詳細に説明するように、抑制戦略は、中央処理装置(「CPU」)のクロック速度などのようなハードウェアおよび/またはソフトウェアパラメータの調整を通じてPCDの性能を高めるためにPCDによって用いられ得る様々な方法、アプリケーションおよび/またはアルゴリズムである。いくつかの抑制戦略は、熱エネルギー生成の増加という犠牲を払ってPCDの性能を高めることができるが、いくつかの他の抑制戦略は、PCD性能を低減することによって動作温度の有害な上昇を軽減することができる。システムおよび方法の実施形態によって使用され得る例示的な抑制方法は、図5に関してより詳細に説明する動的電圧周波数スケーリング(「DVFS」)方法である。本明細書で説明する様々な例示的な実施形態は、熱アグレッシブ処理構成要素による熱エネルギー生成を管理するために、DVFSなどの抑制方法を利用するが、これらのシステムおよび方法は、周囲温度測定値に基づいて調整されている温度しきい値に照らして、性能を最適化するために、抑制技法を使用することに限定されないことが想定される。すなわち、いくつかの実装形態は追加的または排他的に、限定はしないが、作業負荷移行技法などのオペレーティングシステムレベル熱軽減技法を活用することができることが想定される。

図1は、ポータブルコンピューティングデバイス(「PCD」)100内の温度センサ157から環境周囲温度を推定して、その推定を熱管理技法に対する入力として使用するためのオンチップシステム102の実施形態を示す機能ブロック図である。最大許容温度しきい値に対して動作温度を監視するために、オンチップシステム102は、コア222、224、226、228、パッケージオンパッケージ(PoP: package-on-package)メモリ112A、およびPCD外殻24など、様々な構成要素に関連付けられた温度を測定するための様々なセンサ157を用いることができる。有利なことに、様々な構成要素に関連付けられた温度を監視し、最大許容温度しきい値に基づいて、熱アグレッサ222、224、226、228の性能レベルを漸進的に抑制することによって、PCD100のユーザによって経験されるQoSは、単に必要な限り、抑制性能によって最適化され得る。

概して、例示的なシステムは、3つの主要モジュールを用い、これらはいくつかの実施形態では、2つのモジュールまたは単一のモジュールに含まれ得る。(1)アイドル状態修飾子を認識して、センサ157からの温度測定値を監視して、環境周囲温度を推定するための監視モジュール114、(2)監視モジュール114から周囲温度推定を受信して、周囲温度推定に基づいて温度しきい値を調整して、熱軽減技法を導く熱ポリシー管理(「TPM」)モジュール101(特に、いくつかの実施形態では、監視モジュール114およびTPMモジュール101は1つの同じモジュールであり得る)、ならびに(3)TPMモジュール101から受信した命令に従って、個々の処理構成要素に関する抑制戦略を実装するためのDVFSモジュール26。有利なことに、3つの主要モジュールを含む、システムおよび方法の実施形態は、温度データを利用して、PCD100がさらされる環境の周囲温度を推定し、次いで、周囲温度にさらすことによって影響される温度しきい値を調整することによって、PCD100内の構成要素110に許可された性能レベルを最適化する。

図1の例示的な構成では、監視モジュール114は、PMIC188、PoPメモリ112A、および外殻部分24など、PCD100の複数の構成要素またはサブシステムと通信している。特に、例示的な実施形態は、所与の実施形態によって周囲温度を推定するために使用され得る熱エネルギー生成構成要素または熱敏感構成要素の例示として、PMIC188、PoPメモリ112A、および外殻部分24を使用して説明され、これらの特定の構成要素が所与の実施形態によって監視され得る唯一の構成要素であることを暗示または示唆するために提供されない。

例示的な図1の実施形態では、監視モジュール114は、構成要素、すなわち、PMIC188、PoPメモリ112A、および外殻部分24の各々を監視して、構成要素188、112A、24が、PCD100がアイドル状態にあることをいつ示しているかを認識しようとする。特に、監視モジュール114によって監視される特定の1つまたは複数のパラメータは、監視されている特定の構成要素に応じて異なり得ることを当業者は認識するであろう。たとえば、PMIC188の場合、監視モジュール114は、母線上の電流レベルを監視して、バッテリー188が充電されているかどうかを判断することができる(これは、PCD100がアイドル状態にないというインジケータであり得、すなわち、母線上に何の電流も存在しないという認識はアイドル状態修飾子であり得る)。同様に、PoPメモリ112Aの場合、監視モジュール114は、読取り/書込みまたは移動活動を監視して、PoPメモリ112A構成要素が能動的であるかどうかを判定することができる。さらに、外殻部分24の場合、監視モジュール114は、センサ157Cによって測定された温度を単に監視することができる。

構成要素188、112A、24のうちの1つまたは複数に関連付けられた様々なパラメータの監視に基づいて、監視モジュール114は、PCD100がアイドル状態にあり、したがって、相当量の熱エネルギーを生成していないと判断することができる。いくつかの実施形態では、監視モジュール114は、それらの構成要素に関連付けられた1つまたは複数の温度センサ157から温度測定値を受信する前に、PCD100がアイドル状態、すなわち、冷却期間に入るのに先立って、PCD100内で生成された何らかの残留熱エネルギーの散逸を可能にするためにある持続期間の間、待機することができる。有利なことに、冷却期間が経過した後、様々なセンサ157から温度測定値を取ることによって、監視モジュールは、PCD100がさらされる環境の周囲温度を推定することが可能であり得る。上述のように、いくつかの実施形態は、温度読取値を調整して、所与の温度読取値と実際の周囲温度との間のデルタを表し得る、PCD100内の何らかの残留熱エネルギーに対応することによって、推定周囲温度を判断することができることが想定される。

推定周囲温度をTPMモジュール101に提供することができ、TPMモジュール101は、温度しきい値ルックアップテーブル(「LUT」)25に問い合わせて、その推定周囲温度に基づいて、最適な温度しきい値設定を判断する。たとえば、当業者が理解するように、推定周囲温度が前の推定よりも相当冷えている場合、TPMモジュール101は、LUT25に問い合わせ、より冷えた周囲環境は外殻部分24を通した効率的な熱エネルギー散逸につながることになるため、外殻部分24に関連付けられた温度しきい値を上げることができると判断し得る。すなわち、周囲環境はQoSに悪影響を及ぼさずに構成要素を処理することによって生成され得る何らかの追加の熱エネルギーを克服するのに足りるほど十分冷えているため、外殻部分24の接触温度しきい値を上げることができる。

有利なことに、外殻部分24に関連付けられた温度しきい値を上げることによって、外殻部分24のセンサ157Cから監視モジュール114を介して受信された温度読取値が外殻24の温度が調整されたしきい値に満たないことを示すとき、TPMモジュール101は、CPU110内のコア222、224、226、および228のうちの1つまたは複数の処理速度を上げる許可をDVFSモジュール26に与えることができる。同様に、監視モジュール114からTPMモジュール101に提供された推定周囲温度が前の推定よりもかなり暖かい場合、TPMモジュール101は、LUT25に問い合わせ、より暖かい環境はPCDからの熱エネルギーの効率的な散逸を妨げることになるため、表面温度しきい値(または、何らかの他のしきい値)を下げることができると判断し得る。

図2は、環境周囲温度を推定して、その推定を熱管理技法に対する入力として使用するための方法およびシステムを実装するためのワイヤレス電話の形の、図1のPCDの例示的な非限定的な態様を示す機能ブロック図である。特に、いくつかの実施形態では、PCD100は、推定周囲温度をディスプレイ132上に単にレンダリングするか、または推定周囲温度を、処理性能の最適化に無関係な機能を提供するように構成されたアプリケーションに対する入力として使用することができる。

図示されたように、PCD100は、互いに結合されたマルチコア中央処理装置(「CPU」)110およびアナログ信号プロセッサ126を含むオンチップシステム102を含む。当業者によって理解されるように、CPU110は、第0のコア222、第1のコア224、および第Nのコア230を備えることができる。さらに、当業者によって理解されるように、CPU110の代わりに、デジタル信号プロセッサ(「DSP」)も利用され得る。

概して、動的電圧周波数スケーリング(「DVFS」)モジュール26は、不利な形でいくつかの温度しきい値を上回ることなくPCD100がその電力レベルを最適化し高レベルの機能を維持するのを支援するために漸進的にコア222、224、230などの個別の処理構成要素に対して抑制技法を実施することを担い得る。

監視モジュール114は、オンチップシステム102全体を通して分散された複数の動作するセンサ(たとえば、熱センサ157A、157B)、およびPCD100のCPU110、ならびにTPMモジュール101と通信する。いくつかの実施形態では、監視モジュール114は、PCD100の接触温度に関連する温度読取値に関して表面温度センサ157Cを監視することもできる。さらに、監視モジュール114は、オンチップ温度センサ157A、157B、および/または157Cによって取られた読取値により予想されるデルタに基づいて環境周囲温度を推測または推定することができる。TPMモジュール101は、監視モジュール114から周囲温度推定を受信して、その周囲温度推定に基づいて、許容可能な温度しきい値のレベルを調整し、監視モジュール114と共働して、超過された温度しきい値を識別し、性能およびQoSを最適化する目的で、チップ102内の識別された構成要素に対する抑制戦略の適用を命令することができる。特に、PCD100がさらされる推定周囲温度の変化を認識することによって、TPMモジュール101は、PCD100が熱エネルギーを散逸する全体的な能力に対する周囲温度変化の影響を判断して、それに応じて、様々な処理構成要素の許容可能な温度しきい値を調整することによって、ユーザに提供されるQoSを最適化することができる。

図2に示すように、ディスプレイコントローラ128およびタッチスクリーンコントローラ130がデジタル信号プロセッサ110に結合される。オンチップシステム102の外部にあるタッチスクリーンディスプレイ132が、ディスプレイコントローラ128およびタッチスクリーンコントローラ130に結合される。PCD100はさらに、ビデオエンコーダ134、たとえば位相反転線(「PAL」)エンコーダ、順次式カラーメモリ(「SECAM」)エンコーダ、全国テレビジョン方式委員会(「NTSC」)エンコーダ、または任意の他のタイプのビデオエンコーダ134を含むことができる。ビデオエンコーダ134は、マルチコア中央処理装置(「CPU」)110に結合される。ビデオ増幅器136がビデオエンコーダ134およびタッチスクリーンディスプレイ132に結合される。ビデオポート138がビデオ増幅器136に結合される。図2に示すように、ユニバーサルシリアルバス(「USB:universal serial bus」)コントローラ140がCPU110に結合される。また、USBポート142は、USBコントローラ140に結合される。メモリ112および加入者識別モジュール(SIM)カード146も、CPU110に結合され得る。さらに、図2に示すように、デジタルカメラ148がCPU110に結合され得る。例示的な態様では、デジタルカメラ148は、電荷結合デバイス(「CCD」)カメラまたは相補型金属酸化膜半導体(「CMOS」)カメラである。

図2にさらに示すように、ステレオオーディオコーデック150がアナログ信号プロセッサ126に結合され得る。さらに、オーディオ増幅器152がステレオオーディオコーデック150に結合され得る。例示的な態様では、第1のステレオスピーカー154および第2のステレオスピーカー156がオーディオ増幅器152に結合される。図2は、マイクロフォン増幅器158もステレオオーディオコーデック150に結合され得ることを示す。加えて、マイクロフォン160がマイクロフォン増幅器158に結合され得る。特定の態様では、周波数変調(「FM:frequency modulation」)ラジオチューナ162がステレオオーディオコーデック150に結合され得る。また、FMアンテナ164がFMラジオチューナ162に結合される。さらに、ステレオヘッドフォン166がステレオオーディオコーデック150に結合され得る。

図2は、さらに、無線周波(「RF:radio frequency」)送受信機168がアナログ信号プロセッサ126に結合され得ることを示す。RFスイッチ170がRF送受信機168およびRFアンテナ172に結合され得る。図2に示すように、キーパッド174がアナログ信号プロセッサ126に結合され得る。また、マイクロフォン付きモノヘッドセット176がアナログ信号プロセッサ126に結合され得る。さらに、バイブレータデバイス178がアナログ信号プロセッサ126に結合され得る。図2は、たとえばバッテリーなどの電源188が、PMIC180を介してオンチップシステム102に結合されることも示す。ある特定の態様では、電源は、充電式DCバッテリー、または交流(「AC:alternating current」)電源に接続されたAC-DC変換器から取り出されるDC電源を含む。

CPU110はまた、1つまたは複数の内部のオンチップ熱センサ157A、157Bならびに、1つまたは複数の外部のオフチップ熱センサ157Cに結合され得る。オンチップ熱センサ157Aは、垂直のPNP構造に基づく、通常は相補型金属酸化膜半導体(「CMOS」)超大規模集積(「VLSI」)回路に専用の、1つまたは複数の絶対温度に比例する(「PTAT」)温度センサを備えることができる。オフチップ熱センサ157Cは、1つまたは複数のサーミスタを備えることができる。熱センサ157Cは、アナログデジタル変換器(「ADC:analog-to-digital converter」)コントローラ103でデジタル信号に変換される電圧降下を引き起こす場合がある。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、他のタイプの熱センサ157A、157B、157Cを利用することができる。

DVFSモジュール26およびTPMモジュール101は、CPU110によって実行されるソフトウェアを備えることができる。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、DVFSモジュール26およびTPMモジュール101は、ハードウェアおよび/またはファームウェアから形成されてもよい。TPMモジュール101は、DVFSモジュール26と連携して、PCD100が高レベルの機能およびユーザ体験を維持しつつ熱的な劣化を回避するのを支援し得る抑制ポリシーを適用することを担い得る。

タッチスクリーンディスプレイ132、ビデオポート138、USBポート142、カメラ148、第1のステレオスピーカー154、第2のステレオスピーカー156、マイクロフォン160、FMアンテナ164、ステレオヘッドフォン166、RFスイッチ170、RFアンテナ172、キーパッド174、モノヘッドセット176、バイブレータ178、電源188、PMIC180、および熱センサ157Cは、オンチップシステム102の外部にある。しかしながら、監視モジュール114は、PCD100上で動作可能なリソースのリアルタイム管理を援助するために、アナログ信号プロセッサ126およびCPU110によって、これらの外部デバイスのうちの1つまたは複数から1つまたは複数の指示または信号を受信することもできることを理解されたい。

ある特定の態様では、本明細書で説明する方法ステップのうちの1つまたは複数は、1つまたは複数のTPMモジュール101、監視モジュール114およびDVFSモジュール26を形成する、メモリ112に記憶された実行可能命令およびパラメータによって実施され得る。モジュール101、114、26を形成するこれらの命令は、本明細書で説明する方法を実行するために、ADCコントローラ103に加えて、CPU110、アナログ信号プロセッサ126、または別のプロセッサによって実行され得る。さらに、プロセッサ110、126、メモリ112、メモリ112に記憶された命令、またはそれらの組合せは、本明細書で説明する方法ステップのうちの1つまたは複数を実行するための手段として機能し得る。

図3Aは、図2に示すチップ102のための、ハードウェアの例示的な空間配置を示す機能ブロック図である。この例示的な実施形態によれば、アプリケーションCPU110がチップ102の遠く左側の領域に配置され、一方モデムCPU168、126がチップ102の遠く右側の領域に配置される。アプリケーションCPU110は、第0のコア222、第1のコア224、および第Nのコア230を含む、マルチコアプロセッサを含み得る。アプリケーションCPU110は、(ソフトウェアで具現化される場合)TPMモジュール101Aおよび/またはDVFSモジュール26Aを実行していてよく、または、(ハードウェアで具現化される場合)TPMモジュール101Aおよび/またはDVFSモジュール26Aを含んでよい。アプリケーションCPU110は、オペレーティングシステム(「O/S」)モジュール207および監視モジュール114を含むように、さらに例示される。監視モジュール114についてのさらなる詳細は、図3Bに関して以下で説明される。

アプリケーションCPU110は、アプリケーションCPU110に隣接して配置されチップ102の左側の領域にある、1つまたは複数の位相ロックループ(「PLL」)209A、209Bに結合され得る。PLL209A、209Bの隣、またアプリケーションCPU110の下には、アナログデジタル(「ADC」)コントローラ103があってもよく、このADCコントローラ103は、アプリケーションCPU110の主要なモジュール101A、26Aとともに動作する固有のTPMモジュール101Bおよび/またはDVFSモジュール26Bを含み得る。

ADCコントローラ103の監視モジュール114Bは、「チップ102上」および「チップ102外」に設けられ得る複数の熱センサ157を監視し追跡することを担い得る。オンチップまたは内部熱センサ157A、157Bは、様々なロケーションに配置されてよく、そのロケーションの近傍にある熱アグレッサに関連付けられる場合(第2の熱グラフィックプロセッサ135Bおよび第3の熱グラフィックプロセッサ135Cの隣にあるセンサ157A3など)または熱敏感構成要素に関連付けられる場合(メモリ112の隣にあるセンサ157B1など)がある。監視モジュール114Bはまた、アイドル状態を示す、PCD100の構成要素に関連付けられた様々なパラメータを監視および認識することを担い得る。

非限定的な例として、第1の内部熱センサ157B1は、アプリケーションCPU110とモデムCPU168、126との間に、かつ内部メモリ112に隣接して、チップ102の上部の中心領域に配置され得る。第2の内部熱センサ157A2は、モデムCPU168、126の下の、チップ102の右側領域に配置され得る。この第2の内部熱センサ157A2はまた、進化した縮小命令セットコンピュータ(「RISC」)命令セットマシン(「ARM」)177と第1のグラフィックプロセッサ135Aとの間にも配置され得る。デジタルアナログコントローラ(「DAC:digital-to-analog controller」)173は、第2の内部熱センサ157A2とモデムCPU168、126との間に配置され得る。

第3の内部熱センサ157A3は、第2のグラフィックプロセッサ135Bと第3のグラフィックプロセッサ135Cとの間の、チップ102の遠く右側の領域に配置され得る。第4の内部熱センサ157A4は、チップ102の遠く右側の領域に、かつ第4のグラフィックプロセッサ135Dの下に配置され得る。第5の内部熱センサ157A5は、チップ102の遠く左側の領域に、かつPLL209およびADCコントローラ103に隣接して配置され得る。

1つまたは複数の外部熱センサ157Cも、ADCコントローラ103に結合され得る。第1の外部熱センサ157C1は、チップの外部に、かつ、モデムCPU168、126、ARM177、およびDAC173を含み得るチップ102の右上4分の1の領域に隣接して配置され得る。第2の外部熱センサ157C2は、チップの外部に、かつ、第3のグラフィックプロセッサ135Cおよび第4のグラフィックプロセッサ135Dを含み得るチップ102の右下4分の1の領域に隣接して配置され得る。特に、外部熱センサ157Cのうちの1つまたは複数は、PCD100の接触温度、すなわちユーザがPCD100に接触する際に受け得る温度を示すのに活用され得る。さらに、センサ157のうちの任意の1つまたは複数は、1つまたは複数のセンサ157によって引き起こされた測定読取値が環境周囲温度を推定するために有用であるように、PCD100の認識されたアイドル状態の間、監視モジュール114によって監視され得る。

図3Aに示すハードウェアの様々な他の空間構成が、本発明の範囲から逸脱することなく実現され得ることを、当業者は認識するだろう。図3Aは、さらなる1つの例示的な空間構成を示し、主要なTPMモジュール、監視モジュール、およびDVFSモジュール101A、114A、26Aと、そのTPMモジュール、監視モジュール、およびDVFSモジュール101B、114B、26Bを有するADCコントローラ103とが、どのように、アイドル状態に入ることを認識し、図3Aに示す例示的な空間構成により決まる熱条件を監視し、監視された熱条件に基づいて、環境周囲温度を推定して、推定周囲温度に基づいて温度しきい値を調整し、調整された温度しきい値によって制御された抑制戦略を適用するかを示す。

図3Bは、図2のPCD100内のセンサ157によって取られた測定値から環境周囲温度を推定して、その推定を熱管理技法に対する入力として使用するための、PCDの例示的なソフトウェアアーキテクチャを示す概略図である。任意の数のアルゴリズムは、いくつかの熱条件が満たされたときにTPMモジュール101によって適用され得る少なくとも1つの熱管理ポリシーを形成するか、またはその一部になることができるが、好ましい実施形態では、TPMモジュール101はDVFSモジュール26と連携して、限定はしないがコア222、224および230を含むチップ102における個別の熱アグレッサに電圧周波数スケーリングポリシーを漸進的に適用する。

図3Bに示すように、CPUまたはデジタル信号プロセッサ110は、バス211を介してメモリ112に結合される。上述のように、CPU110は、N個のコアプロセッサを有するマルチコアプロセッサである。すなわち、CPU110は、第0のコア222、第1のコア224、および第Nのコア230を含む。当業者には知られているように、第0のコア222、第1のコア224、および第Nのコア230の各々は、専用のアプリケーションまたはプログラムをサポートするために利用可能である。あるいは、利用可能なコアの2つ以上にわたる処理のために、1つまたは複数のアプリケーションまたはプログラムは分散していてよい。

CPU110は、ソフトウェアおよび/またはハードウェアを備え得るTPMモジュール101および/またはDVFSモジュール26から、コマンドを受け取ることができる。ソフトウェアとして具現化される場合、モジュール101、26は、CPU110および他のプロセッサによって実行されている他のアプリケーションプログラムにコマンドを出す、CPU110によって実行される命令を備える。

CPU110の第0のコア222、第1のコア224〜第Nのコア230は、単一の集積回路ダイに集積されてよく、または、複数回路のパッケージにおいて別個のダイ上で集積または結合されてよい。設計者は、第0のコア222、第1のコア224〜第Nのコア230を、1つまたは複数の共有キャッシュを介して結合することができ、バス、リング、メッシュ、およびクロスバートポロジのようなネットワークトポロジを介して、メッセージまたは命令の伝達を実施することができる。

当技術分野で知られているように、バス211は、1つまたは複数のワイヤード接続またはワイヤレス接続を介した複数の通信経路を含み得る。バス211は、通信を可能にするために、コントローラ、バッファ(キャッシュ)、ドライバ、レピータ、および受信機のような、簡単にするために省略される追加の要素を有してもよい。さらに、バス211は、上述の構成要素の間での適切な通信を可能にするために、アドレス、制御、および/またはデータ接続を含み得る。

図3Bに示すように、PCD100によって使用される論理がソフトウェアで実装されるとき、開始論理250、管理論理260、熱ポリシー管理インターフェース論理270、アプリケーションストア280内のアプリケーション、およびファイルシステム290の部分のうちの1つまたは複数が、任意のコンピュータ関連のシステムまたは方法によって、またはそれと関連して使用するために、任意のコンピュータ可読媒体に記憶され得ることに留意されたい。

この文書の文脈では、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ関連のシステムまたは方法によって、またはそれと関連して使用するために、コンピュータプログラムおよびデータを格納または記憶することができる、電子式、磁気式、光学式、または他の物理デバイスまたは手段である。様々な論理素子およびデータストアは、たとえばコンピュータベースのシステム、プロセッサを含むシステム、または命令実行システム、装置、もしくはデバイスから命令をフェッチし、命令を実行することができる他のシステムのような、命令実行システム、装置、またはデバイスによって、またはそれと関連して使用するために、任意のコンピュータ可読媒体に組み込まれ得る。この文書の文脈では、「コンピュータ可読媒体」は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって、またはそれと関連して使用するために、プログラムを記憶、通信、伝搬、または移送することができる任意の手段であってよい。

コンピュータ可読媒体は、限定はされないがたとえば、電子式、磁気式、光学式、電磁式、赤外線式、または半導体の、システム、装置、デバイス、または伝搬媒体であってよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例(非網羅的なリスト)には、1つまたは複数の配線を有する電気的接続(電子式)、ポータブルコンピュータディスケット(磁気式)、ランダムアクセスメモリ(RAM)(電子式)、読取り専用メモリ(ROM)(電子式)、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ(EPROM、EEPROM、またはフラッシュメモリ)(電子式)、光ファイバ(光学式)、および携帯式コンパクトディスク読取り専用メモリ(CD-ROM)(光学式)が含まれよう。プログラムは、たとえば紙または他の媒体の光学走査を介して、電子的に記録され、次いで、コンパイルされ、解釈され、または場合によっては、必要に応じて適切な方法で処理され、次いでコンピュータメモリに記憶され得るので、コンピュータ可読媒体は、プログラムが印刷される紙または別の適切な媒体でさえあり得ることに留意されたい。

代替の実施形態では、開始論理250、管理論理260、および場合によっては熱ポリシー管理インターフェース論理270のうちの1つまたは複数がハードウェアに実装されるとき、様々な論理は、各々当技術分野でよく知られている以下の技術、すなわち、データ信号に対する論理機能を実装するための論理ゲートを有する個別の論理回路、適切な組合せの論理ゲートを有する特定用途向け集積回路(ASIC)、プログラマブルゲートアレイ(PGA)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)などのうちのいずれか、またはその組合せによって実装することができる。

メモリ112は、フラッシュメモリまたはソリッドステートメモリデバイスなどの不揮発性データ記憶デバイスである。単一のデバイスとして示されているが、メモリ112は、デジタル信号プロセッサ110(または追加のプロセッサコア)に結合された別個のデータストアを有する分散型メモリデバイスでもよい。

開始論理250は、第0のコア222、第1のコア224〜第Nのコア230のような、利用可能なコアのうちの1つまたは複数の性能を管理または制御するための選択プログラムを選択的に識別し、ロードし、実行するための1つまたは複数の実行可能命令を含む。開始論理250は、推定周囲温度の受信に基づいて、PCD構成要素または部分に関連付けられたしきい値温度設定のTPMモジュール101による調整に基づいて、選択プログラムを識別し、ロードし、実行することができる。例示的な選択プログラムは、組込みファイルシステム290のプログラムストア296で見つけることができ、性能スケーリングアルゴリズム297とパラメータのセット298との特定の組合せによって定義される。例示的な選択プログラムは、CPU110内のコアプロセッサのうちの1つまたは複数によって実行されると、1つまたは複数のTPMモジュール101およびDVFSモジュール26によって提供される制御信号とともに、監視モジュール114によって提供される1つまたは複数の信号に従って、それぞれのプロセッサコアの性能を「アップ」または「ダウン」方向でスケーリングするように動作することができる。

管理論理260は、それぞれのプロセッサコアのうちの1つまたは複数において熱管理プログラムを終了し、さらに、利用可能なコアのうちの1つまたは複数の性能を管理または制御するためのより適切な交換プログラムを選択的に識別し、ロードし、実行するための、1つまたは複数の実行可能命令を含む。管理論理260は、実行時に、またはPCD100が電力供給されデバイスの操作者によって使用されている間に、これらの機能を実行するように構成される。交換プログラムは、組込みファイルシステム290のプログラムストア296で見つけることができ、いくつかの実施形態では、性能スケーリングアルゴリズム297とパラメータのセット298との特定の組合せによって定義され得る。

交換プログラムは、デジタル信号プロセッサ110内のコアプロセッサのうちの1つもしくは複数によって実行されると、監視モジュール114によって提供される1つもしくは複数の信号、または様々なプロセッサコアのそれぞれの制御入力で提供される1つもしくは複数の信号に従って、それぞれのプロセッサコアの性能をスケーリングするように動作することができる。この点について、監視モジュール114は、TPM101から発せられる制御信号に応答して、イベント、プロセス、アプリケーション、リソース状態の条件、経過時間、温度などの、1つまたは複数のインジケータを提供することができる。

インターフェース論理270は、組込みファイルシステム290に記憶された情報を観察し、構成し、または場合によっては更新するために、外部入力を提示し、管理し、それと対話するための1つまたは複数の実行可能命令を含む。一実施形態では、インターフェース論理270は、USBポート142を介して受信された製造業者の入力とともに動作することができる。これらの入力は、プログラムストア296から削除されるべき、またはプログラムストア296に追加されるべき、1つまたは複数のプログラムを含むことができる。あるいは、入力は、プログラムストア296内のプログラムのうちの1つまたは複数に対する編集または変更を含むことができる。その上、入力は、開始論理250と管理論理260の一方または両方に対する1つまたは複数の変更、または全交換を識別することができる。例として、入力は、受信信号電力が識別されたしきい値を下回ると、RF送受信機168内のすべての性能スケーリングを中断するようにPCD100に命令する管理論理260に対する変更を含むことができる。さらなる例として、入力は、ビデオコーデック134がアクティブであるとき、所望のプログラムを適用するようにPCD100に命令する管理論理260に対する変更を含むことができる。

インターフェース論理270により、製造業者が、PCD100の定義された動作状態の下で、エンドユーザの体験を制御可能に構成および調整することが可能になる。メモリ112がフラッシュメモリであるとき、開始論理250、管理論理260、インターフェース論理270、アプリケーションストア280におけるアプリケーションプログラム、または組込みファイルシステム290における情報のうちの1つまたは複数は、編集され、置き換えられ、または場合によっては修正され得る。いくつかの実施形態では、インターフェース論理270によって、PCD100のエンドユーザまたは操作者は、開始論理250、管理論理260、アプリケーションストア280中のアプリケーション、および組込みファイルシステム290中の情報を検索し、見つけ、修正し、または置き換えることができる。操作者は、結果として生じるインターフェースを使用して、PCD100の次の開始時に実装される変更を加えることができる。あるいは、操作者は、結果として生じるインターフェースを使用して、実行時に実装される変更を加えることができる。

組込みファイルシステム290は、階層的に構成された熱技法ストア292を含む。この点について、ファイルシステム290は、PCD100が使用する様々なパラメータ298および熱管理アルゴリズム297の構成および管理のための情報を格納するための、その全ファイルシステム容量の確保された部分を含むことができる。図3Bに示すように、ストア292はコアストア294を含み、コアストア294はプログラムストア296を含み、プログラムストア296は1つまたは複数の熱管理プログラムを含む。

図4は、図1のPCD100内のセンサ157によって取られた測定値から環境周囲温度を推定して、その推定を熱管理技法に対する入力として使用するための方法400を示す論理フローチャートである。図4の方法400は、第1のブロック405で始まり、ここで、監視モジュール114は、非活動識別子に関して、PCD100内の1つもしくは複数の構成要素またはサブシステムを監視する。PCD100のアイドル状態全体を識別する目的で、様々な監視されるサブシステムに関連付けられた任意の数のパラメータを監視モジュールによって監視することができる。たとえば、電流レベル、電圧レベル、温度、周波数などを監視して、任意の1つまたは複数のサブシステムの活動レベルを判断することができる。上述のように、好ましい実施形態では、監視された構成要素は、概して、機能の点で無関係であり得、したがって、構成要素の各々の非活動の認識はPCD100のアイドル状態全体の正確な予測子として機能し得る。

判定ブロック410で、様々なサブシステムが能動的であると判断された場合、「no」分岐がブロック405に戻り、サブシステムの監視が継続する。判定ブロック410で、監視されるサブシステムの活動レベルがあらかじめ定義されたアイドル状態修飾子の要件を満たすと判断された場合、すなわち、各監視されるサブシステムに関連付けられた監視されたパラメータが、それらのシステムが非能動的であること、あるいはアイドルであることを示す場合、PCD100は、比較的低い熱エネルギー生成レベルを表すアイドル状態であると仮定され、「yes」分岐がブロック415に進む。

ブロック415で、システムおよび方法のいくつかの実施形態は、前に生成された熱エネルギーが散逸するのを可能にするためにあらかじめ決定された待機期間を適用することができる。有利なことに、待機期間を経過させることによって、前に生成された熱エネルギーは、所与のセンサ157から取られた任意の温度読取値が、PCD100がさらされる周囲温度を推定するのに有用であり得るレベルまで散逸し得る。特に、当業者が理解するように、より長い待機期間は、アイドルPCD100の総合温度がその環境の実際の周囲温度と平衡状態に近づくのを可能にし得る。

方法400に戻ると、ブロック415の待機期間が経過すると、ブロック420で、PCD100内の様々な温度センサ157から温度読取値を取ることができる。当業者が理解するように、PCD100内の処理構成要素が処理作業負荷を能動的に処理しているとき、様々な温度センサ157から取られた温度読取値は、各々に関連付けられた処理構成要素の動作温度を示すことができる。しかしながら、PCD100が、処理構成要素の処理負担が軽いか、または無視できるアイドル状態にあると判断されたとき、同じセンサから取られた温度読取値は、PCD100全体がさらされる環境の周囲温度を推定するために有用であり得る。

ブロック425で、ブロック420で取られた温度読取値と環境の実際の周囲温度との間の予想される温度デルタを考慮に入れるために、その読取値をあらかじめ決定された定数によって調整することができる。その後、ブロック430で、推定周囲温度を調整された温度読取値に設定する。特に、いくつかの実施形態では、推定周囲温度は、平均温度読取値など、PCD100を通して様々な温度センサ157から取られた複数の温度読取値により決まることが想定される。

ブロック435で、推定周囲温度に基づいて、温度しきい値ルックアップテーブル25に問い合わせて、最適表面温度しきい値設定を判断することができる。特に、いくつかの実施形態では、推定周囲温度に基づいて、表面温度以外の温度しきい値設定を調整することも可能であることが想定され、したがって、本開示の範囲、および本明細書で説明する実施形態は、表面温度しきい値の調整を含むように限定されるものではない。

ブロック440で、LUT25問合せに基づいて、表面温度しきい値(または、他の温度しきい値)を調整する。上述のように、表面温度しきい値を上方に調整することができ、それによって、推定周囲温度が前の推定よりも冷えているとき、1つまたは複数の処理構成要素に追加の熱エネルギー生成ヘッドルームを提供する。同様に、表面温度しきい値を下方に調整することができ、それによって、推定周囲温度が前の推定よりも高いとき、1つまたは複数の処理構成要素によって生成され得る熱エネルギー量を削減する。

ブロック450で、入力として調整された温度しきい値に基づいて、1つまたは複数の処理構成要素によって引き起こされた熱エネルギーを管理するための熱管理技法が適用されるように、ブロック445で、調整された表面温度に基づいて、熱ポリシーを修正することができる。たとえば、ブロック440で、表面温度しきい値を上げるのに伴って、ブロック450で適用される熱管理技法は、PCD100内の1つまたは複数の処理構成要素の処理速度を上げることができ、それによって、PCD100のユーザに提供されるQoSを高める。同様に、ブロック440で、表面温度しきい値を下げるのに伴って、ブロック450で適用される熱管理技法は、PCD100内の1つまたは複数の処理構成要素の処理速度を下げることができ、それによって、PCD100の健全性を保護すると同時に、PCD100のユーザに提供されるQoSを最適化する。

図5は、推定された環境周辺温度に基づいて調整された温度しきい値を使用する動的電圧周波数スケーリング(「DVFS」)熱軽減技法を適用するための例示的な副方法またはサブルーチン450を示す論理フローチャートである。いくつかの実施形態では、DVFS抑制技法を個々の処理構成要素に適用して、温度しきい値内で熱エネルギー生成を管理することができる。

当業者が理解するように、高性能と低消費電力を実現するプロセッサに対する需要により、プロセッサ設計において、動的電圧電流スケーリング(「DVCS: dynamic voltage and current scaling」)と呼ばれることもある動的電圧周波数スケーリングのような様々な電力管理技法が使用されるようになった。DVFSは、電力消費と性能との間のトレードオフを可能にする。たとえば、プロセッサ110および126は、各プロセッサのクロック周波数を、電圧の対応する調整によって調整できるようにすることによって、DVFSを利用するように設計され得る。

動作電圧を低減すると、通常それに比例して消費電力が節減され、熱エネルギーが生成される。DVFS対応のプロセッサ110、126の1つの主要な問題は、性能と電力節減との間のバランスをどのように制御するかということである。

ブロック505は、調整可能な温度しきい値を含む熱管理フレームワークにDVFS熱軽減技法を適用するためのサブルーチン450の第1のステップである。この第1のブロック505で、TPMモジュール101は、PCD100が存在する環境の周囲温度の推定に基づいて、表面温度しきい値などの温度しきい値を調整することができると判断し得る。したがって、TPMモジュール101は、ブロック510において現在のDVFS設定を見直すよう求めるDVFSモジュール26への命令を開始することができる。

次に、ブロック515において、DVFSモジュール26は、調整された温度しきい値が規定または許可し得るように、処理構成要素の電力レベルを下げるかまたは上げることができると判断し得る。そうする際、DVFSモジュール26は、熱負荷状態を管理するために、電圧および/または周波数を含み得る現在のDVFS設定を調整する、または漸進的に調整するためのコマンドを出すことができる。設定を調整することは、DVFSアルゴリズムにおいて許容される最大クロック周波数を調整または「スケーリング」することを含み得る。特に、監視モジュール114、TPMモジュール101およびDVFSモジュール26が本開示では別個の機能を有する別個のモジュールとして説明されているが、いくつかの実施において、様々なモジュールまたは様々なモジュールの態様が、適応型熱管理ポリシーを実施するための共通のモジュールに結合され得ることが理解されよう。

本発明が説明通りに機能するように、本明細書に記載されたプロセスまたはプロセスフロー内のある特定のステップが他のステップよりも前に行われるのは当然である。しかしながら、そのような順序またはシーケンスが本発明の機能を変えない場合、本発明は記載されたステップの順序に限定されない。すなわち、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、あるステップは、他のステップの前に実行されるか、後に実行されるか、または他のステップと並行して(実質的に同時に)実行される場合があることを認識されたい。いくつかの例では、ある特定のステップは、本発明から逸脱することなく、省略されるか、または実行されない場合がある。さらに、「その後」、「次いで」、「次に」などの語は、ステップの順序を限定することを意図していない。これらの語は、単に例示的な方法の説明を通じて読者を導くために使用されている。

加えて、プログラミングの当業者は、たとえば本明細書内のフローチャートおよび関連する説明に基づいて、コンピュータコードを書くか、または適切なハードウェアおよび/もしくは回路を識別して、開示された発明を容易に実施することができる。したがって、特定の1組のプログラムコード命令または詳細なハードウェアデバイスの開示は、本発明をどのように製作および使用すべきかについて適切に理解するために必要であるとは見なされない。特許請求されるコンピュータ実装プロセスの発明性のある機能は、上記の説明において、かつ、様々なプロセスフローを示すことができる図面とともに、より詳細に説明される。

1つまたは複数の例示的な態様では、記載された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せに実装することができる。ソフトウェアに実装される場合、機能は、1つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶されるか、またはコンピュータ可読媒体上で送信され得る。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を可能にする任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であってよい。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または、命令もしくはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを搬送もしくは記憶するために使用され得るとともに、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を備えることができる。

また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる。たとえば、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線(「DSL:digital subscriber line」)、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースからソフトウェアが送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、DSL、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。

本明細書で使用する場合、ディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(「CD」)、レーザーディスク（登録商標）(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(「DVD」)、フロッピー（登録商標）ディスク(disk)、およびブルーレイディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は、通常、磁気的にデータを再生し、ディスク(disc)は、レーザーで光学的にデータを再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含めるべきである。

したがって、選択された態様が詳細に図示および説明されたが、以下の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、各態様において様々な置換および改変を実施できることが理解されよう。

24 PCD外殻、外殻部分
25 温度しきい値ルックアップテーブル(「LUT」)
26 動的電圧周波数スケーリング(「DVFS」)モジュール、モジュール
26A DVFSモジュール、主要なモジュール
26B DVFSモジュール
100 ポータブルコンピューティングデバイス、PCD
101 熱ポリシー管理(TPM)モジュール
101A TPMモジュール、主要なモジュール
101B TPMモジュール
102 オンチップシステム、チップ
103 アナログデジタル(「ADC」)コントローラ
110 CPU、構成要素、マルチコア中央処理装置(「CPU」)、デジタル信号プロセッサ、プロセッサ、アプリケーションCPU
112 メモリ、内部メモリ
112A パッケージオンパッケージ(PoP)メモリ、構成要素
114 監視モジュール
114A 監視モジュール
114B 監視モジュール
126 アナログ信号プロセッサ、プロセッサ、モデムCPU
128 ディスプレイコントローラ
130 タッチスクリーンコントローラ
132 タッチスクリーンディスプレイ
134 ビデオエンコーダ、ビデオコーデック
135A 第1のグラフィックプロセッサ
135B 第2の熱グラフィックプロセッサ、第2のグラフィックプロセッサ
135C 第3の熱グラフィックプロセッサ、第3のグラフィックプロセッサ
135D 第4のグラフィックプロセッサ
136 ビデオ増幅器
138 ビデオポート
140 ユニバーサルシリアルバス(「USB」)コントローラ
142 USBポート
146 加入者識別モジュール(SIM)カード
148 デジタルカメラ、カメラ
150 ステレオオーディオコーデック
152 オーディオ増幅器
154 第1のステレオスピーカー
156 第2のステレオスピーカー
157 センサ、熱センサ、温度センサ
157A 熱センサ、オンチップ熱センサ、内部熱センサ、温度センサ
157A2 第2の内部熱センサ
157A3 センサ、第3の内部熱センサ
157A4 第4の内部熱センサ
157A5 第5の内部熱センサ
157B 熱センサ、内部熱センサ
157B1 センサ、第1の内部熱センサ
157C 表面温度センサ、オフチップ熱センサ、熱センサ、外部熱センサ、センサ、オンチップ温度センサ
157C1 第1の外部熱センサ
157C2 第2の外部熱センサ
158 マイクロフォン増幅器
160 マイクロフォン
162 周波数変調(「FM」)ラジオチューナ
164 FMアンテナ
166 ステレオヘッドフォン
168 無線周波(「RF」)送受信機、モデムCPU
170 RFスイッチ
172 RFアンテナ
173 デジタルアナログコントローラ(「DAC」)
174 キーパッド
176 マイクロフォン付きモノヘッドセット、モノヘッドセット
177 進化した縮小命令セットコンピュータ(「RISC」)命令セットマシン(「ARM」)
178 バイブレータデバイス、バイブレータ
180 PMIC
188 電源、PMIC、構成要素、バッテリー
207 オペレーティングシステム(「O/S」)モジュール
209 PLL
209A 位相ロックループ(「PLL」)
209B 位相ロックループ(「PLL」)
211 バス
222 コア、熱アグレッサ、第0のコア
224 コア、熱アグレッサ、第1のコア
226 コア、熱アグレッサ
228 コア、熱アグレッサ
230 第Nのコア、コア
250 開始論理
260 管理論理
270 熱ポリシー管理インターフェース論理、インターフェース論理
280 アプリケーションストア
290 ファイルシステム、組込みファイルシステム
292 熱技法ストア、ストア
294 コアストア
296 プログラムストア
297 性能スケーリングアルゴリズム、熱管理アルゴリズム
298 パラメータのセット、パラメータ
400 方法

Claims

ポータブルコンピューティングデバイス(PCD)内で取られた温度測定値から前記PCDの環境周囲温度を推定するための方法であって、
前記PCDの1つまたは複数のサブシステムに関連付けられたパラメータを監視するステップであって、前記パラメータが、前記パラメータが関連付けられた1つのサブシステムの活動レベルを示す、監視するステップと、
前記サブシステムのうちの1つまたは複数の前記活動レベルが、前記PCDがアイドルであることを示すことを認識するステップと、これに応答して、
前記PCD内の1つまたは複数の温度センサから温度測定値を受信するステップと、
前記受信された温度測定値に基づいて、前記PCDの前記環境周囲温度を推定するステップと
を含む方法。
前記PCD内の前記1つまたは複数の温度センサから温度測定値を受信する前に、あらかじめ決定された時間の間、待機するステップであって、前記あらかじめ決定された時間の間待機することが、前記温度測定値を受信するのに先立って、前に生成された熱エネルギーが散逸するのを可能にする、ステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
前記環境周囲温度を推定するステップが、前記受信された温度測定値を調整するステップを含む、請求項1に記載の方法。
前記推定された環境周辺温度の表示をレンダリングするステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
前記推定された環境周辺温度に基づいて、前記PCDに関連付けられた温度しきい値を調整するステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
前記温度しきい値が前記PCDの外殻部分の温度しきい値を含む、請求項5に記載の方法。
環境周囲温度が低下した場合に、前記温度しきい値が上げられる、請求項5に記載の方法。
ポータブルコンピューティングデバイス(PCD)内で取られた温度測定値から前記PCDの環境周囲温度を推定するためのコンピュータシステムであって、
前記PCDの1つまたは複数のサブシステムの各々に関連付けられたパラメータを監視するための手段であって、前記パラメータが、前記パラメータが関連付けられた前記サブシステムの活動レベルを示す、監視するための手段と、
前記サブシステムのうちの1つまたは複数の前記活動レベルが、前記PCDがアイドルであることを示すことを認識するための手段と、
これに応答して、前記PCD内の1つまたは複数の温度センサから温度測定値を受信するための手段と、前記受信された温度測定値に基づいて、前記ポータブルコンピューティングデバイスの前記環境周囲温度を推定するための手段と
を含むコンピュータシステム。
前記PCD内の前記1つまたは複数の温度センサから温度測定値を受信する前に、あらかじめ決定された時間の間、待機するための手段であって、前記あらかじめ決定された時間の間待機することが、前記温度測定値を受信するのに先立って、前に生成された熱エネルギーが散逸するのを可能にする、手段
をさらに含む、請求項8に記載のコンピュータシステム。
前記環境周囲温度を推定することが、前記受信された温度測定値を調整することを含む、請求項8に記載のコンピュータシステム。
前記推定された環境周辺温度の表示をレンダリングするための手段
をさらに含む、請求項8に記載のコンピュータシステム。
前記推定された環境周辺温度に基づいて、前記PCDに関連付けられた温度しきい値を調整するための手段
をさらに含む、請求項8に記載のコンピュータシステム。
前記温度しきい値が前記PCDの外殻部分の温度しきい値を含む、請求項12に記載のコンピュータシステム。
環境周囲温度が低下した場合に、前記温度しきい値が上げられる、請求項12に記載のコンピュータシステム。
コンピュータ上で実行されるときに、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実行するための命令を含むコンピュータプログラム。