KR100767163B1 - 프로세서에 공급 전압들을 제공하는 방법 및 장치 - Google Patents

프로세서에 공급 전압들을 제공하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에서, 프로세서는 외부 전압 조정기에 의해 전력공급받으며, 프로세서를 위해 하나 이상의 로컬 공급 전압을 생성하는 하나 이상의 집적된 전압 조정기들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 로컬 공급 전압들은 로컬 공급 전압(들)에 의해 전력공급받는 하나 이상의 회로들이 타이밍 요건을 만족할 수 있도록 설정될 수 있다. 로컬 공급 전압(들)은 전력 관리 정책에 따라 프로세서에 의해 조절될 수 있다.
전압 조정기, 프로세서, 전력 관리 정책, 디지탈화된 저항기, 연산 증폭기

Description

프로세서에 공급 전압들을 제공하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING SUPPLY VOLTAGES FOR A PROCESSOR}
본 발명은 컴퓨터 시스템에 관한 것으로, 특히 프로세서와 같은 집적 회로의 하나 이상의 회로들에 전력을 공급하기 위한 하나 이상의 공급 전압들을 제어하는 것에 관한 것이다.
PDA(personal data assistants) 및 셀룰러 전화기와 같은 소형의 휴대형 전자 디바이스들로부터, 셋탑 박스 및 그외의 소비재 전자기기 같은 어플리케이션 특정 전자 컴포넌트들, 중형 사이즈의 이동형 및 데스크탑 시스템, 워크스테이션 및 서버들까지의 모든 것을 포함하는 컴퓨터 시스템들이 우리 사회에 급속하게 퍼지고 있다. 컴퓨터 시스템은 통상적으로 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 프로세서는 컴퓨터 내의 데이타의 흐름을 조작하고 제어한다. 소비자들에게 더욱 강력한 컴퓨터 시스템을 제공하기 위하여, 프로세서 설계자들은 프로세서의 동작 속도를 증가시키기 위해 계속해서 노력한다. 불행하게도, 프로세서 속도가 증가함에 따라, 프로세서가 소비하는 전력은 마찬가지로 증가하는 경향이 있다. 역사적으로, 컴퓨터 시스템이 소비하는 전력은 두가지 요소들에 의해 제한되어 왔다. 첫번째는, 전력 소비가 증가함에 따라, 컴퓨터는 점점 더 가열되어 열 방출 문제점을 발 생시키는 경향이 있다. 두번째로는, 컴퓨터 시스템이 소비하는 전력은 시스템의 동작을 유지시키는데 사용되는 전원의 한계에 부담을 주어, 이동 시스템에서는 배터리 수명을 줄이고 보다 큰 시스템에서는 비용을 증가시키면서 신뢰성을 감소시킨다.
본 발명은 종래의 기술과 관련된 이러한 문제점 및 그외의 문제점들을 다루는 것이다.
본 발명은 첨부하는 도면들에서 예시로서 설명되는 것이고 한정하는 것은 아니며, 이 도면들에서 유사한 참조 번호는 유사한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 컴퓨터 시스템의 도면.
도 2A는 본 발명의 실시예에 따라 형성된 프로세서의 도면.
도 2B는 본 발명의 다른 실시예에 따라 형성된 프로세서의 도면.
도 2C는 본 발명의 대안의 실시예에 따라 형성된 프로세서의 도면.
도 3A는 본 발명의 실시예에 따라 형성된 회로도.
도 3B는 본 발명의 다른 실시예에 따라 형성된 회로도.
도 4는 본 발명의 방법을 나타내는 흐름도.
본 발명의 실시예에 따라, 프로세서는 하나 이상의 연산 증폭기(op amps)를 포함하는 아날로그 회로를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 연산 증폭기는 외부 전압 조정기에 의해 제공된 공급 전압 Vcc에 연결된 입력부를 포함 하는 차동(differential) 구성일 수 있다. 이 방식에 있어서, 연산 증폭기는 전압 센서의 일부일 수 있으며, 연산 증폭기의 출력은 공급 전압이 목표값을 초과하는지 그 아래인지의 여부를 나타내는 제어 신호이다. 이 목표값은 전력 관리 정책에 따라 프로세서에 의해 조절될 수 있다. 외부 전압 조정기에 제어 신호가 제공되어 이에 따라 공급 전압을 조절할 수 있다.
본 발명의 이 실시예 및 다른 실시예에서는, 연산 증폭기는 집적된 전압 조정기(voltage regulator)의 일부를 형성할 수 있으며, 이 연산 증폭기는 외부 전압 조정기에 의해 전력공급받아 프로세서를 위한 로컬 공급 전압을 생성할 수 있다. 이 로컬 공급 전압은 로컬 공급 전압에 의해 전력공급된 회로가 타이밍 요건을 만족시킬 수 있도록 설정될 수 있다. 로컬 공급 전압은 전력 관리 정책(power management policy)에 따라 프로세서에 의해 조절될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서는 다수의 로컬 공급 전압들을 생성하는 다수의 집적된 전압 조정기들을 포함할 수 있다. 각각의 로컬 공급 전압은 독립적으로 조절되어, 대응하는 회로들이 타이밍 요건들 및 전력 관리를 만족하게 할 수 있다.
다양한 구성 및 구현을 포함하는 본 발명의 실시예들에 대한 더욱 상세한 설명이 이하에 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성될 수 있는 컴퓨터 시스템을 포함한다. 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템은 허브(hub)(110)에 연결된 프로세서(100)를 포함할 수 있다. 프로세서(100)에는 전압 조정기(150)로부터의 하나 이상의 전압들이 전력공급될 수 있다. 프로세서(100)는 허브(110)를 통하여 그래픽 제어기(105), 주 메모리(115), 및 허브(125)와 통신할 수 있다. 허브(125)는 주변 장치(120), 스토리지 디바이스(130), 오디오 디바이스(135), 비디오 디바이스(145), 및 브리지(bridge)(140)를 허브(110)에 연결시킬 수 있다. 브리지(140)는 하나 이상의 추가의 주변 장치들에 결합된 하나 이상의 추가의 버스들에 허브(125)를 연결시킬 수 있다. 본 발명의 대안의 실시예들에 따르면 컴퓨터 시스템은 도 1에 도시된 컴포넌트들보다 더 많거나 또는 더 적은 컴포넌트들을 포함할 수 있다는 점을 유의한다. 또한, 도 1의 컴포넌트들은 다르게 분배될 수도 있음을 유의한다. 예를 들면, 다수의 컴포넌트들은 단일 컴포넌트로 집적될 수 있으며, 단일 컴포넌트는 다수의 컴포넌트들로 분할될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 전압 조정기(150)는 도 1의 프로세서(100)의 외부에 있는 별도의 전압 조정기(discrete voltage regulator)이다. 전압 조정기(150)는 하나 이상의 공급 전압들을 프로세서(100)에만, 또는 하나 이상의 공급 전압들을 컴퓨터 시스템의 그외의 컴포넌트들에 추가하여 제공할 수 있다. 또한, 프로세서(100)에게 하나 이상의 추가의 공급 전압들을 제공하는 하나 이상의 추가의 전압 조정기들이 있을 수 있다. 용어 "Vcc"는 여기에서 공급 전압을 나타내기 위해 사용될 수 있음을 유의한다.
본 발명의 실시예들이 여기에서는 프로세서와 연관되어 기술되었지만, 본 발명의 실시예들은 다른 컴포넌트들에서도 마찬가지로 구현될 수 있음을 유의한다. 따라서, 편의를 위하여, 용어 "프로세서"는 여기에서 프로세서(예를 들어, 중앙 처리 장치 또는 멀티 프로세싱 유닛, 디지탈 신호 프로세서, 마이크로콘트롤러 등) 뿐만이 아니라 허브(예를 들어, 브리지, 칩세트 등) 또는 제어기(예를 들어, 그래픽 제어기, 메모리 제어기 등) 등의 다른 컴포넌트들을 지칭하는 것으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1의 프로세서(100) 및 전압 조정기(150)는 도 2A의 프로세서(200) 및 전압 조정기(205)로서 구현될 수 있다. 전압 조정기(205)는, 전압 조정기(205)를 프로세서(200)의 하나 이상의 공급 전압 입력 포트들에 연결하는 하나 이상의 전압/전력 공급 라인들을 통해서 프로세서(200)에게 공급 전압 Vcc를 제공한다. 이 Vcc는 프로세서(200)의 다양한 회로들에 분배되어 그 회로들에 전력공급할 수 있다. 또한, 프로세서(200)는 Vcc를 수신하기 위해 프로세서(200)의 하나 이상의 공급 전압 입력 포트들에 연결된 전압 센서(201)를 포함한다. 전압 센서(201)는 전압 조정기로부터 수신된 Vcc를 모니터하고, 응답하여, 공급 전압이 목표값을 초과하는지 또는 그 아래인지의 여부를 나타내는 제어 신호를 제공한다. 제어 신호는, 프로세서(200)의 하나 이상의 제어 신호 포트들을 전압 조정기(205)에 연결하는 하나 이상의 제어 신호 라인들을 통해 전압 조정기(205)에 다시 제공될 수 있다.
도 2A의 전압 센서(201)로부터의 제어 신호에 기초하여, 전압 조정기(205)는 전압 센서가 측정한 목표값을 달성하기 위해서 Vcc를 높게 또는 낮게 조절할 수 있다. 정상 동작 중에(예를 들어, 프로세서가 웨이크(wake)/활성 상태에 있어서 명령어들을 실행할 때), Vcc는 프로세서 또는 그의 일부가 소정의 주파수에서 타이밍 요건을 만족할 수 있도록 하는 목표값으로 설정될 수 있다. 이 목표값은 전력 관 리 정책에 따라 프로세서에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 프로세서가 슬립(sleep)/비활성 상태에 있을 때, 목표값은 프로세서에 의해 감소될 수 있다. 다른 예로서, 목표값은 프로세서의 동작 주파수의 변경에 응답하여 조절될 수 있다.
전압 센서(201)를 프로세서(200)와 동일한 집적 회로의 일부로서 포함함으로써, Vcc 모니터링의 정확도는 전압 센서를 도 2A의 전압 조정기(205)로 집적화하는 것과 비교하여 개선될 수 있다. 이러한 정확도가 개선된 한가지 이유는, 전압 조정기에서보다는 오히려 프로세서에서 공급 전압을 모니터하는 것이 예를 들어 전압 조정기와 프로세서 사이의 전압/전력 공급 라인 라우팅에서의 변동에 기인하는 Vcc 변화를 감소시킬 수 있기 때문이다. Vcc 모니터링의 정확도가 증가됨으로써 더욱 엄격한 Vcc 설계 마진을 구현하기 위한 능력을 개선시킬 수 있다. 보다 엄격한 Vcc 설계 마진은 Vcc의 감소를 발생시켜서, 프로세서에 의해 소비되는 전체 전력이 감소되게 한다.
도 2A의 전압 센서(201)는 하나 이상의 연산 증폭기, 비교기들, 또는 스위칭 조정기들을 사용하여 설계될 수 있으며, 이들은 동일한 반도체 기판 상에 프로세서(200)의 디지탈 회로와 함께 집적된(즉, 단일의 집적 회로로서) 아날로그 회로들을 포함할 수 있다. 전압 센서(201)의 연산 증폭기는 이하에서 더욱 상세히 설명되어질 도 3A의 회로와 같이, 차동 또는 비교기 구성으로 설계될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 전압 센서는 프로세서와 동일한 반도체 기판 상에 집적될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1의 프로세서(100) 및 전압 조정기(150)는 도 2B의 프로세서(210) 및 전압 조정기(215)로서 구현될 수 있다. 전압 조정기(215)는, 전압 조정기(215)를 프로세서(210)의 하나 이상의 공급 전압 입력 포트들에 연결하는 하나 이상의 전압/전력 공급 라인들을 통해서 프로세서(210)에게 공급 전압 Vcc(글로벌)을 제공한다. 프로세서(200)는 Vcc(글로벌)을 수신하기 위해 프로세서(210)의 하나 이상의 공급 전압 입력 포트들에 연결된 로컬 전압 조정기(211)를 포함한다. 전압 조정기(211)는 Vcc(글로벌)에 의해 전력공급을 받고 프로세서에 대해 로컬 공급 전압 Vcc(로컬)을 제공한다. 이 Vcc(로컬)은 프로세서(210)의 다양한 회로들에 분배되어 그 회로들에 전력공급할 수 있다. 또한, Vcc(글로벌)은 프로세서(210)의 다양한 회로들에 분배되어 그 회로들에 전력공급할 수 있다. 예를 들면, Vcc(로컬)은 프로세서(210)의 코어의 전체 또는 그의 일부에 전력공급하는데 사용될 수 있고, Vcc(글로벌)은 프로세서(210)의 입력/출력 링의 전체 또는 그의 일부에 전력공급하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, Vcc(로컬)은 Vcc(글로벌)보다 작을 수 있다.
도 2B의 전압 조정기(211)에 의해 제공된 로컬 공급 전압 Vcc(로컬)은 전압 조정기(211)의 제어 하에 프로세서(210)에 의해 조절될 수 있다. 정상 동작 중에(예를 들어, 프로세서가 웨이크(wake)/활성 상태에 있어서 명령어들을 실행할 때), Vcc(로컬)은 프로세서 또는 그의 일부가 소정의 주파수에서 타이밍 요건을 만족할 수 있도록 하는 값으로 설정될 수 있다. 이 값은 전력 관리 정책에 따라 프로세서에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 프로세서가 슬립/비활성 상태에 있을 때, Vcc(로컬)은 프로세서에 의해 감소될 수 있다. 다른 예로서, Vcc(로컬)은 프로세서의 동작 주파수의 변경에 응답하여 조절될 수 있다.
전압 조정기(211)를 프로세서(210)와 동일한 집적 회로의 일부로서 포함함으로써, 2개 이상의 상이한 공급 전압들은 프로세서의 다양한 회로들에 라우팅될 수 있다. 프로세서(210)에게 상이한 전압 레벨들에 있는 상이한 공급 전압들을 제공함으로써, 각각의 공급 전압은 전력공급하는 회로로 개별적으로 튜닝될 수 있어서, 프로세서에 의해 소비되는 전체 전력이 감소되게 한다.
도 2B의 전압 조정기(211)는 하나 이상의 연산 증폭기, 비교기들, 또는 스위칭 조정기들을 사용하여 설계될 수 있으며, 이들은 동일한 반도체 기판 상에 프로세서(200)의 디지탈 회로와 함께 집적된 아날로그 회로들을 포함할 수 있다. 전압 조정기(211)의 연산 증폭기는 도 3B와 함께 이하에서 기술되는 것처럼 설계될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 전압 조정기들은 프로세서와 동일한 반도체 기판 상에 집적될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 전압 조정기들은 프로세서와 동일한 반도체 기판 상에 하나 이상의 전압 센서들과 함께 집적될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1의 프로세서(100) 및 전압 조정기(150)는 도 2C의 프로세서(250) 및 전압 조정기(270)로서 구현될 수 있다. 전압 조정기(270)는, 전압 조정기(270)를 프로세서(250)의 하나 이상의 공급 전압 입력 포트들에 연결하는 하나 이상의 전압/전력 공급 라인들을 통해서 프로세서(250)에게 공급 전압 Vcc(글로벌)을 제공한다. 프로세서(250)는 Vcc(글로벌)을 수신하기 위해 프로세서(250)의 하나 이상의 공급 전압 입력 포트들에 연결된 글로벌 전력 그리드(280)를 포함한다. 글로벌 전력 그리드(280)는 프로세서(250) 전체에, 특히 다수의 로컬 전압 조정기들(251-254)에게 Vcc(글로벌)을 분배시킬 수 있다.
도 2C의 각 로컬 전압 조정기(251-254)는 글로벌 전력 그리드(280)를 통해 Vcc(글로벌)에 의해 전력공급받을 수 있으며, 각각은 프로세서에 대해 로컬 공급 전압 Vcc(로컬)을 제공한다. 각 Vcc(로컬)은 로컬 전력 그리드를 통해 프로세서(250)의 회로에 분배되어 회로에 전력공급할 수 있다. 예를 들면, 로컬 전압 조정기(251)는 글로벌 전력 그리드(280)를 통해 Vcc(로컬)을 전력공급받고, 로컬 전력 그리드(285)를 통해 전력 회로(261)에게 Vcc(로컬)을 제공한다. 마찬가지로, 로컬 전압 조정기들(252-254)은 글로벌 전력 그리드(280)를 통해 Vcc(글로벌)을 전력공급받고, 전력 회로들(262-264) 각각에게, 로컬 전력 그리드(286-288) 각각을 통해 독립적인 로컬 공급 전압들을 제공한다.
도 2C의 각 로컬 전압 조정기(251-254)에 의해 제공된 각각의 로컬 공급 전압은 프로세서(250)에 의해 독립적으로 조절될 수 있다. 정상 동작 중에(예를 들어, 관련된 회로가 활성일 때), 각 Vcc(로컬)은 관련 회로 또는 그의 일부가 소정의 주파수에서 타이밍 요건을 만족할 수 있도록 하는 값으로 설정될 수 있다. 이 값은 전력 관리 정책에 따라 프로세서에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 로컬 전압 조정기에 의해 전력공급받은 회로가 비활성 상태에 있을 때, 로컬 전압 조정기에 의해 제공된 로컬 공급 전압은 프로세서에 의해 감소될 수 있다. 로컬 공급 전압은 프로세서의 동작 주파수의 변경에 응답하여 추가로 조절될 수 있다.
일 예로서, 로컬 전압 조정기(251)와 같은 로컬 전압 조정기가 제공한 로컬 공급 전압에 의해 전력공급받는 도 2C의 회로(261)와 같은 회로는 프로세서의 분기 예측 유닛(branch prediction unit)일 수 있다. 분기 예측 유닛이 활성인 경우(예를 들어, 유닛이 분기 명령어를 처리하고 있을 때), 분기 예측 유닛에게 전력공급하는 로컬 공급 전압을 그 유닛이 동작 주파수에서 최소한의 타이밍 요건을 만족시킬 수 있는 값으로 설정할 수 있다. 분기 예측 유닛이 비활성인 경우(예를 들어, 분기 명령어들 사이에 있을 때), 로컬 공급 전압은 감소될 수 있다. 마찬가지로, 로컬 전압 조정기(252)와 같은 로컬 전압 조정기가 제공한 로컬 공급 전압에 의해 전력공급받는, 회로(262)와 같은 개별 회로는 프로세서의 부동 소수점 유닛(floating point unit)일 수 있다. 부동 소수점 유닛이 활성인 경우(예를 들어, 그 유닛이 부동 소수점 명령어를 처리하고 있을 때), 부동 소수점 유닛에 전력공급하는 로컬 공급 전압을 그 유닛이 동작 주파수에서 최소한의 타이밍 요건을 만족시킬 수 있는 값으로 설정할 수 있다. 부동 소수점 유닛이 비활성인 경우(예를 들어, 부동 소수점 명령어들 사이에 있을 때), 로컬 공급 전압은 감소될 수 있다.
이 방식으로, 로컬 전압 조정기들은 서로 다른 전압 레벨들의, 프로세서의 서로 다른 회로들에게 로컬 공급 전압들을 제공할 수 있다. 각 로컬 공급 전압은 전력공급하는 회로로 개별적으로 튜닝될 수 있다. 예를 들면, 중요한, 고성능의 회로에게 전력공급하는 로컬 공급 전압은, 보다 덜 중요한, 저성능의 회로에 전력공급하는 로컬 공급 전압 보다 높은 전압으로 설정될 수 있다. 이것은 두 회로들이 각각의 회로에 대해 개별적으로 적합한 최저의(또는 최저에 가깝게) 로컬 공급 전압에서 그들의 타이밍 요건들을 만족시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 이것에 의해 프로세서가 소비하는 전체 전력이 감소될 수 있다.
본 발명의 대안의 실시예에 있어서, 회로들(261-264)은 도 2C의 프로세서(250)의 임의의 다른 기능 유닛 또는 다른 회로일 수 있다. 일 실시예에 대해서, 회로들(261-264) 중 하나 이상의 회로들은 캐쉬 같은 메모리 영역들 또는 하나 이상의 프로세서 코어의 전체 또는 일부일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따라, 프로세서는 임의의 수의 로컬 전압 조정기들을 포함할 수 있으며, 각각은 프로세서의 임의의 수의 회로들에 전력공급하기 위해 Vcc(로컬)을 제공한다.
도 2C의 전압 조정기들(251-254)은 하나 이상의 연산 증폭기, 비교기들, 또는 스위칭 조정기들을 사용하여 설계될 수 있으며, 이들은 동일한 반도체 기판 상에 프로세서(250)의 디지탈 회로와 함께 집적된 아날로그 회로들을 포함할 수 있다. 전압 조정기들(251-254)의 연산 증폭기는 도 3B와 함께 이하에서 기술되는 것과 같이 설계될 수 있다.
도 3A는 본 발명의 실시예에 따라 형성된 차동 구성의 연산 증폭기이다. 연산 증폭기(300)의 출력(325)은 저항기(315)를 통하여 연산 증폭기의 반전 입력부로 다시 공급되고, 입력 전압(320)은 저항기(310)를 통하여 연산 증폭기의 반전 입력부로 제공된다. 입력 전압(330)은 저항기(335)를 통해 연산 증폭기(300)의 비반전 입력부로 제공되고, 연산 증폭기의 비반전 입력부는 저항기(340)를 통해 접지(또는 Vss)로 연결된다. 저항기들(310, 315, 335, 및 340)은 디지탈화된 저항기들이며, 이들의 저항은 제어 레지스터(305)(단일의 또는 다수의 레지스터로서 구현될 수 있 음)로 입력되는 값들에 의해 설정될 수 있다. 도 3A의 회로가 집적된 프로세서는 325에서 출력을 제어하도록 제어 레지스터(305)의 값을 설정할 수 있다.
도 3A의 회로가 전압 센서로서 사용되는 본 발명의 실시예에 따르면, 안정한 기준 전압 Vref가 입력 전압(320)으로서 제공될 수 있다. 입력 전압(330)으로서 Vcc(또는 감지되는 전압)이 제공될 수 있고, 제어 신호가 출력부(325)에 제공될 수 있다. 저항기(315)의 저항은 저항기(340)의 저항과 동일하게 유지될 수 있으며, 저항기(310)의 저항은 저항기(335)의 저항과 동일하게 유지될 수 있다. 이러한 상황에서, 출력부(325)에 제공되는 제어 신호는 공식 315/310×(Vcc-Vref)에 의해 결정될 수 있으며, 여기서 315 및 310은 저항기들(315 및 310) 각각의 저항이다.
도 3B는 본 발명의 실시예에 따라 형성된 회로를 포함한다. 연산 증폭기(350)의 출력(360)은 저항기(375)를 통해 연산 증폭기의 반전 입력부로 다시 입력되고, 연산 증폭기의 반전 입력은 저항기(370)를 통해 접지(또는 Vss)와 연결된다. 연산 증폭기(350)의 반전 입력부에 입력 전압(365)이 제공된다. 회로에 전력공급하기 위해 공급 전압(355)이 제공된다. 저항기들(370 및 375)은 디지탈화된 저항기들이며 이들의 저항은 제어 레지스터(380)(단일의 또는 다수의 레지스터로서 구현될 수 있음)로 입력되는 값들에 의해 설정될 수 있다. 도 3B의 회로가 집적되는 프로세서는 360에서 출력을 제어하도록 제어 레지스터(380)의 값들을 설정할 수 있다.
도 3B의 회로가 로컬 전압 조정기로서 사용되는 본 발명의 실시예에 따라, 안정한 기준 전압 Vref가 입력 전압(365)으로서 제공될 수 있다. 공급 전압(355) 으로서 Vcc(글로벌)이 제공될 수 있으며, Vcc(로컬)이 출력부(360)에 제공될 수 있다. 출력부(360)에서의 Vcc(로컬)은 공식 Vref×(1+375/370)에 의해 결정될 수 있으며, 여기서 375 및 370은 저항기들(375 및 370) 각각의 저항이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 프로세서의 하나 이상의 전압 조정기들은 예를 들어 상술한 것처럼, 하나 이상의 연산 증폭기들을 포함하여, 하나 이상의 로컬 공급 전압들을 제공한다. 대안으로 프로세서의 하나 이상의 전압 조정기들은 하나 이상의 비교기들 또는 스위칭 조정기들을 개별적으로 또는 하나 이상의 연산 증폭기에 추가하여 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, Vcc(로컬)은 Vcc(글로벌)보다 작을 수 있다. 다른 실시예에서는, Vcc(로컬)은 Vcc(글로벌)보다 클 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 전압 조정기용 소스 전류에 대한 통과(pass) 소자로서 스위치가 사용될 수 있어, 예를 들어 조정기의 크기를 감소시키는 것을 돕는다.
도 4는 본 발명의 방법을 나타내는 흐름도를 포함한다. 단계 405에 도시된 바와 같이, 글로벌 공급 전압 Vcc(글로벌)은 외부의 별개의 전압 조정기로부터 프로세서의 글로벌 전력 그리드로 제공될 수 있다. 단계 410에서, 프로세서의 제1 회로에 전력공급하기 위해 제1 로컬 공급 전압 Vcc(로컬)이 제1 로컬 전력 그리드에 제공된다. 이 제1 Vcc(로컬)은 제1 회로가 타이밍 요건을 만족시킬 수 있을 만큼 충분히 높게 설정된다. 단계 415에서, 프로세서의 제2 회로에 전력공급하기 위해 제2 로컬 공급 전압 Vcc(로컬)이 제2 로컬 전력 그리드에 제공된다. 이 제2 Vcc(로컬)은 제2 회로가 타이밍 요건을 만족시킬 수 있을 만큼 충분히 높게 설정된 다. 제1 및 제2 로컬 공급 전압들은 서로 다른 값으로 설정될 수 있으며 서로 독립적으로 조절될 수 있음을 유의한다.
도 4의 단계 420에서 제1 회로가 비활성인지의 여부가 결정된다. 제1 회로가 비활성이면, 제1 회로로의 로컬 공급 전압은 단계 425에서 감소된다. 다음에, 단계 430에서, 제2 회로가 비활성인지의 여부가 결정된다. 제2 회로가 비활성이면, 제2 회로로의 로컬 공급 전압은 단계 435에서 감소된다.
본 발명은 특정 예시의 실시예들에 관련하여 서술되었다. 그러나, 본 개시의 이익을 갖는 당업자들에게는 본 발명의 보다 넓은 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 이들 실시예들에 다양한 변경 및 변화를 행할 수 있음은 명백하다. 따라서, 상세한 설명과 도면들은 한정적인 의미라기보다는 예시적으로 간주되어야 한다.

Claims (18)

  1. 제1 스트림의 명령어들(first stream of instructions)을 실행하기 위한 제1 기능 유닛(first functional unit);
    제2 스트림의 명령어들을 실행하기 위한 제2 기능 유닛;
    상기 제1 기능 유닛에 제1 로컬 전원 전압을 제공하기 위한 제1 로컬 전압 조정기(first local voltage regulator) - 상기 제1 로컬 전압 조정기는 상기 제1 스트림의 명령어들 내의 명령어들 사이의 갭에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 로컬 전원 전압을 감소시킴 -;
    상기 제2 기능 유닛에 제2 로컬 전원 전압을 제공하기 위한 제2 로컬 전압 조정기 - 상기 제2 로컬 전압 조정기는 상기 제2 스트림의 명령어들 내의 명령어들 사이의 갭에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제2 로컬 전원 전압을 감소시킴 -; 및
    글로벌 전원 전압을 이용하여 상기 제1 및 제2 로컬 전압 조정기에 전력을 공급하는 글로벌 전력 그리드(global power grid)
    를 포함하는 프로세서로서,
    상기 제1 및 제2 로컬 전압 조정기 중 적어도 하나는 상기 프로세서에 의해 설정되는 디지털화된 저항기를 포함하는 프로세서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 로컬 전원 전압 중 적어도 하나는 상기 프로세서에 의해서 조절가능한 프로세서.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 로컬 전원 전압 중 적어도 하나는 상기 각각의 기능 유닛이 타이밍 요건을 만족시킬 수 있게 설정되는 프로세서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 글로벌 전원 전압을 외부 전압 조정기로부터 수신하는 포트를 더 포함하는 프로세서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 로컬 전압 조정기 중 적어도 하나는 연산 증폭기(op amp)를 포함하는 프로세서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기능 유닛은 브랜치 예측 유닛(branch prediction unit), 부동 소수점 유닛(floating point unit), 및 정수 유닛(integer unit)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 프로세서.
  8. 글로벌 전원 전압을 제공하는 개별적인 전압 조정기(discrete voltage regulator); 및
    프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    제1 스트림의 명령어들을 실행하기 위한 제1 기능 유닛;
    제2 스트림의 명령어들을 실행하기 위한 제2 기능 유닛;
    상기 제1 기능 유닛에 제1 로컬 전원 전압을 제공하기 위한 제1 로컬 전압 조정기 - 상기 제1 로컬 전압 조정기는 상기 제1 스트림의 명령어들 내의 명령어들 사이의 갭에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 로컬 전원 전압을 감소시킴 -;
    상기 제2 기능 유닛에 제2 로컬 전원 전압을 제공하기 위한 제2 로컬 전압 조정기 - 상기 제2 로컬 전압 조정기는 상기 제2 스트림의 명령어들 내의 명령어들 사이의 갭에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제2 로컬 전원 전압을 감소시킴 -; 및
    글로벌 전원 전압을 이용하여 상기 제1 및 제2 로컬 전압 조정기에 전력을 공급하는 글로벌 전력 그리드
    를 포함하는 컴퓨터 시스템으로서,
    상기 제1 및 제2 로컬 전압 조정기 중 적어도 하나는 상기 프로세서에 의해 설정되는 디지털화된 저항기를 포함하는 컴퓨터 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 로컬 전원 전압 중 적어도 하나는 상기 프로세서에 의해서 조절가능한 컴퓨터 시스템.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 그래픽 제어기인 컴퓨터 시스템.
  12. 프로세서 내의 제1 로컬 전압 조정기 및 제2 로컬 전압 조정기에 글로벌 전원 전압을 제공하는 단계;
    제1 스트림의 명령어들을 실행하기 위한 제1 기능 유닛으로 상기 제1 로컬
    전압 조정기로부터 제1 로컬 전원 전압을 제공하는 단계;
    상기 제1 스트림의 명령어들 내의 명령어들 사이의 갭에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 로컬 전원 전압을 감소시키는 단계;
    제2 스트림의 명령어들을 실행하기 위한 제2 기능 유닛으로 상기 제2 로컬 전압 조정기로부터 2 로컬 전원 전압을 제공하는 단계; 및
    상기 제2 스트림의 명령어들 내의 명령어들 사이의 갭에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제2 로컬 전원 전압을 감소시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 로컬 전원 전압을 제공하는 상기 단계는, 상기 프로세서에 의해서 상기 제1 로컬 전원 전압을 조절하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 기능 유닛은 상기 프로세서의 부동 소수점 유닛을 포함하며, 상기 제1 로컬 전원 전압을 제공하는 상기 단계는 상기 부동 소수점 유닛에 전력을 공급하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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