TWI243982B - Method and apparatus for configuring a voltage regulator based on current information - Google Patents

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1243982 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電腦系統，更具體地說，係關於藉由自動 碉整一電壓調整器之負載線來降低一電腦系統耗電量。 【先前技術】 電腦系統已經越來越多地滲入到了我們社會中之各種事 物’從很小的掌上型電子裝置（如個人數位助理和行動電話） 到專用電子裝置（如視訊轉換盒、數位攝影機及其他消費型 電子產品），到中等大小之行動系統（如筆記本型電腦、次筆 *己本型電腦及平板電腦），到桌上型系統、工作站及伺服器。 電腦系統通常包括一個或多個處理器。一伺服器藉由執行 指令來管理並控制一電腦内之資料流程。為了給消費者提 供功能更強大之電腦系統，處理器設計者致力於連續不: 地加快處理器之操作速度。不幸地是，隨著處理器速率之 加快，該處理器耗電量也易於增大。 μ:歷錄而言，電腦系統耗電量受兩個因素之限制。 厂隨著耗電量增加’電腦容易變得很熱，從而導致散 熱問題。m - 士 x ^ $、靈从、 笔腦系統耗電量會影響用於維持該系統正 =兒/原限制、縮短行動系統中電池之壽命，並在增 -系統成本之同時降低其可靠性。 曰 耗電量的方法之-是設"根據-特 壓供應器/電壓源周整^或者稱為電源供應器/電源、電 CC供應咨/Vcc電源）。該負載線可設計 86351 ^43982 為滿足一組件之規定供 α兒壓與供應電流特性。 不幸地疋，並非所有組 同頻率運作之處理器會表不、目同特性。例如，以不 —種適於供電肖㈣性。因此， 供電至另一組件。 n态負载線可能不適於 本發明之一個或多個實施 此問題以及其他問題。 了场決與先前技術相關之 【發明内容】 根據本發明之-個實施例， 一組件（如一虛理哭、、不广 句示，.无包括一供電至 策，田、 碉整器。該處理器還提供—信 U。λ指η理器在高利用率操作條件下所消耗之; a %壓雜$可利用該信號來決定—負載線之斜率。 括：：本發明之實施例進行更詳盡之說明，這些實施例包 括各種結構與實現方式。 【實施方式】 I裏用词當……時”用於表示一事件之時間本質。 例如這樣-個句子·· “當事彳‘B’發生時，發生事件 ’’ 。該句應當解釋為··事件A可以發生於事件6發生 之前、發生期間以及發生之後，但它仍然與事件3之發生相 關。例如，如果事件A之發生是為了回應事件B之發生，或 者疋為了回應一表示事件B已發生、正在發生或將要發生之 信號，那麼就可以說：當事件B發生時，事件A發生。 圖1包括一電腦系統之一實例。如圖所示，該電腦系統可 以包括一處理器1〇〇，處理器1〇〇耦合至集線器ιι〇與電壓調 86351 1243982 整器150。電壓調整器150可以供電至處理器100，並可接收 一來自處理器100之信號，該信號表示處理器1〇〇可能消耗 之電流量。時脈1 55可為處理器1 〇〇提供一時脈信號。處理 器1 00可以經集線器11 〇同圖形控制器1 〇5、主記憶體丨丨5及 集線杏1 2 5通訊。集線器12 5可以將周邊裝置1 2 0、儲存裝置 130、音頻裝置135、視訊裝置145、天線160與橋接器140耦 合至集線器11 〇。電壓調整器丨52可以供電至圖形控制器 105、周邊裝置120及集線器110。 例如，圖1之音頻裝置135可以包括一揚聲器、一話筒、 或其他輸入/輸出裝置。例如，視訊裝置1 45可以包括一顯 不幕、一攝影機或其他視訊輸入/輸出裝置。橋接器14〇可 將集線器125耦合至一個或多個其他匯流排，這些匯流排耦 口 土一個或多個其他周邊裝置。天線i 6〇可以根據一個或多 個無線通訊協定將該電腦系統耦合至一個或多個無線網 路。周邊裝置120可以是一個或多個其他周邊裝置。 圖1中之電壓調整器15〇與152(可能還有未顯示出之調整 如）可以供電至琢電腦系統之一個或多個組件。該電壓調整 為遂可以接收用於表示由該調整器供電之一個或多個組件 I能消耗之電流量的信號。用於表示一組件消耗電流量之 七唬稱作#應電流識別信號或“ kcjD”。類似地，該電 壓調整器可以接收用於表示要提供給由該電壓調整器供電 之:個或多個組件之正確供應電壓位準的信號。用於表示 可提供給一組件之正確供應電壓位準的信號可以稱作一供 應電壓識別信號，或“VccID，，。 86351 1243982 根據一貫施例，—雷日“ 、 兒騎糸統所包括之組件數目可以多於 或少於圖1所示組件士叙 、 、 、 數目’並且可以用不同方式來分隔圖 1之組件。例如，可[、/狀々 了以將多個組件整合為單個組件，也可以 將單個組件分隔為多個 、 η 7 W、、且件。〉王意，‘處理器，，一詞可以 指一個或多個中本旁叾田一 、一 _ 處里早兀、一對稱或非對稱多處理系統 、處。數位^號處理器、一微控制器等等。

應注意，儘管下+ + A A ^ 中曰配合一種處理器來說明實施例， 但是應注意，也可0献人# ， 、 以配合其他組件來實現這些實施例。為 方便見，這裏所用用詞“處 、身^ 知里态 了以不僅像上面所述那 樣表示一處理器，也可]A + T以表777其他需要電力之組件，如集 線奈（即橋接器、晶片組等等）、 _ 、 ^ ^ } 口匕月豆或一控制器（如一圖 形控制器、儲存控制器等等）。 圖2包括處理器2〇1之—個 1 J ^ 3處理态經由一 IccID信 號線20作合至電壓調整器加。對於某—實施例，電壓調 整可以為-開關調整器。處理器2()1可以包括一組保 險絲202。在對處理器2〇1進行 、、 仃"、j忒期間，可以選擇性熔斷 這些保險絲，以指示處理哭2 〇】縣噹如、、 & 〇口 201將垧耗< 電流量。根據某一 實施例，保險絲202所指示之電汚洁訌b b 士 < 私/礼吶耗夏是處理器2〇 j在言 利用率操作條件下所消耗之電流量。 门 -種高利用率操作條件可以是指該處理器在執行大量产 令時以所規定頻率範圍之上限運作 里a 、 # 1亍。例如，執行大 之平均利用率大於90%。或者 器 量指定可以定義為平均每個時脈循環撤回至少—停指人。 -種高利用率操作條件也可以定義為在一段時間里 種高利用率操作條件 86351 1243982 可以足義為該處理器執行足夠多之指I，使該處理哭迅速 達到針對該處理器規定之溫度上限。執行名為^病毒 (thermal virus)”摩欠體序列可以獲得此條件。或纟，—種高 利用率操作條件可以是該處理器在指定電流或電力範圍之 上限運作之條件。 在圖2中，用於編碼表示處理器2〇1電流消耗量之保險絲 2〇2的數目越多，該電流消耗量之編碼表示就可以越精確。 例^，如果使用了單個保險絲，▼以、編碼表示兩個電流消 耗量。如果使用兩個保險絲，就可以編碼表示四個電流消 耗！。如果使用三個保險絲’就可以編碼表示八個電流消 耗里以此3推。對於—替代實施例，可以用替代方式在 處理器201内編碼該處理器所消耗之電流量。例如，可以在 處里20 1代非揮發性記憶體部分來編碼該電流消耗 量，或者，（如果能夠預先知道該處理器將要消耗之電流量） 也可以.在遮罩（mask)層級來編碼該電流消耗量。 可以將保險絲202耦合至處理器201之一個或多個輸出 埠，以指示該IccID信號。這些輸出埠可以經電阻器2〇4被 耦合至一私壓V。其結果是，如果與一輸出埠相關聯之保險 絲被熔斷（該保險絲指示處理器2〇1所消耗之電流量），就會 將該輸出埠拉至邏輯高值。但如果該保險絲沒有被熔斷， 則會將該輸出埠拉至一邏輯低值（如接地位準）。根據一實施 例，電阻器204可以位於處理器201之外。例如，電阻器2〇4 可以包含於一支承處理器2〇1及電壓調整器21〇之母板上。 或者，電阻器204可以與處理器201或電壓調整器21〇集成於 86351 -10- 1243982 一體。 根據某一貫施例’經由圖2中之icclD信號線203將該IccID 仏遽從處理器201提供給電壓調整器21〇。該1^1〇信號線可 月色是並列信號’用於將處理器2〇1之並列輸出璋連接至電壓 凋整杏210足並列輸入埠。或者，信號線2〇3可以是一連接 串列埠之串列信號。 對於某一貫施例’圖2中電壓調整器21〇之一輸入埠所接 收义孫IccID信號可被用於決定電壓調整器21〇在該輸出埠 所k供之電力特性。例如，可使用該IccID信號來決定電壓 凋整咨210(—負載線。可以將該Icc][D信號提供給電壓調 整态210炙控制器/驅動器211之一數位電阻器212，以調整 該電壓調整器之輸出電阻值。一數位電阻器係一電路元件， 其電阻值可以由在其控制輸入埠所提供之一數位信號決 定。 對於一實施例，圖2中電壓調整器21〇輸出埠所提供之供 應電壓Vcc被耦合至處理器2〇1而得以供電至該處理器。也 可以經由上拉電阻器22丨與下拉電阻器222所組成之一電阻 梯，將Vcc反饋至電壓調整器21〇之控制器/驅動器2ιι之輸 入。可以選擇電阻器221與222之電阻值，以藉由正確設定 要施加至控制器/驅動器211之輸入參考電壓Vref之增益，提 供適當供應電壓位準之供應電壓Vcc。根據本發明之一實2 例’處理器201還可以將—指示該處理器之—規定標稱供應 電壓位準的VccID信號提供給電壓調整器21〇。電壓調整器 210可使用該VccID信號來調整電阻器222之電阻值，以正確 86351 1243982 設定供應電壓Vcc之供應電壓位準。對此實施例，電阻器222 可以是一數位電阻器。 圖3包括一曲線圖，描繪一電壓調整器（如圖2之電壓調整 器210)所提供之Vcc相對於Icc之電力特性曲線。電壓位準321 可以表示針對一處理器所規定之供應電壓上限，而電壓位 準323則表示規定供應電壓之下限。電壓位準322可以表示 一指定標稱供應電壓位準。例如，如果規定一處理器接收 一 1土10% V之供應電壓位準，那麼電壓位準321可能為1.1V， 電壓位準322可能為IV，而電壓位準323可能為0.9V。 圖3中之電流位準3 11可以表示一第一處理器在高利用率 操作條件下所消耗之電流量。根據某一實施例，可以在該 第一處理器内編碼該電流消耗量，並作為該IccID信號提供 給該電壓調整器。電流位準3 12可以表示一第二處理器在一 高利用率操作條件下所消耗之電流量。根據某一實施例， 可以在該第二處理器内編碼該電流消耗量，並作為該IccID 信號提供給該電壓調整器。根據某一實施例，該第一、第 二處理器可以在各自之高利用率操作條件下以相同或不同 之操作頻率運作。 根據本發明之一實施例，可以使用相同電壓調整器供電 至該第一處理器或該第二。當使用相同電壓調整器供電至 該第一處理器時，該第一處理器可以將其IccID信號發送至 該電壓調整器，以將該電壓調整器之負載線調整至線302所 示之負載線。當使用該相同電壓調整器供電至該第二處理 器時，該第二處理器可以將其IccID信號發送至該電壓調整 86351 12 1243982 器，以將該電壓調整器之負載線調整至線3〇1所示之負載 線。 注意，圖3中之負載線301與302斜率不同。對於此實例， 或第一處理益與蔹第二處理器具有相同之規定標定供應電 壓位準與供應電壓極限。在該電壓調整器供電至該第一處 理器供電之一實施例中，負載線3〇2在由該第一處理器之 ICCID信號所指示之電流位準311處與該規定電壓位準下限 323相交。在該電壓調整器供電至該第二處理器供電之一實 施例中’負載線301在由該第二處理器之IeeID信號所指示 之電流位準312處與該規定電壓位準下限323相交。兩負載 線都可以在供應電泥位準為〇處與該規定標稱供應電壓位準 相人換而s之，對於此貫施例，當該處理器所引出之電 流很小或為零時，該電壓調整器可以提供電壓位準322, ^ 如當該處理器進入睡眠狀態或其他低電力狀態時就是這種 情況。這-很小之電流值可能是該處理器的漏戌電流。 根據本發明之一實施例’一種用於供電至一組件之—電 壓調整器可以接近於—理想負載線，該理想負載線與在Z 對該组件所規^之電壓位準之25%範圍内的—供應電壓位 準相交。該電壓調整器可以與在針對該組件七⑽信 規定之電流位準之1G%範圍内與—供應電流位準相交。， 圖4包括一流程圖。名女德Λ 在万塊405中，可以對一處理器進 測試’以決定該處理器所消耗之電流量。此測試可以在— 高利用率操作條件下進行。接著在方塊41〇中，可以在處理 器中將方塊405中所決定之電流消耗量予以編碼，例 86351 13 1243982 由k擇I'生嫁辦一組保險絲來實現編碼。在方塊415中，可以 將一電壓碉整器耦合至該處理器以供電至該處理器。可使 用一IccID信號線（其可能包括一個或多個電互連線）將該處 里时耦口到忒電壓碉整器，以指示方塊4丨〇中該處理器所編 碼之電流消耗量。 在運作過程中，在圖4之方塊420，可將一 1(^10信號提供 :“壓调整器’該信號可以包括_組並列信號。該信號 。丁及處理备所編碼之電流消耗量’並在方塊似中，該電 :調整器使用該信號來決定該電壓調整器負載線之適當斜 …i在万塊㈣中，該電壓調整器根據該負載線運作。 ^面Γ參考特定示例性實施例對實施例進行了說明。 常二Γ雍有此揭示内容之權利的人們來說，有-點非 吊明顯，即可以對這些實施例 合背離太麻Μ 由 τ各種修改與變化，而不 曰同離本發明之廣泛精神與 應被看作具有說明音a而 。因此，該說明書及圖式 哥說明思我，而不是限美 【圖式簡單說明】 〜我 本發明之實施例採用實例形 附圖式。在這些圖式中，相似;^說明’且並不限於所 圖1包括-電腦系統之-實例；^號表示相似元件。 圖2包括一電路之一實例·， 圖3包括一曲線圖；以及 圖4包括一流程圖。 應〉王意，圖中元件並非按照相 【圖式代表符號說明】 例續出。 86351 -14- 1243982 100 處理器 105 圖形控制器 110 集線器 115 主記憶體 120 周邊裝置 125 集線器 130 儲存裝置 135 音頻裝置 140 橋接器 145 視訊裝置 150 電壓調整器 152 電壓調整器 155 時脈 160 天線 201 處理器 202 保險絲 203 信號線 204 電阻 210 電壓調整器 211 控制器/驅動器 212 數位電阻器 221、 222電阻器

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Claims (1)

1. 1243#磁π_號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(94年ό月） 拾、申請專利範園： 1. 一種用以配置電壓調整器之處理器，包括·· 一輸入埠’用於接收來自一電壓調整器之電力；及 一‘出埠’用於提供一指示該處理器將消耗之近似電流 量之信號。 2. 根據申明專利範園第丨項之處理器，其中該輸出埠是用於提 供藏信號之複數個並列輸出埠之一。 3. 根據申請專利範圍第i項之處理器，其中該信號為一串列信 號。 4. 根據申請專利範園第丨項之處理器，進一步包括一耦人 輸，埠之保險絲，該保險絲被選擇性溶斷以指示該近似電 流量。 5·根據申請專利範圍第4項 # 、 處理裔，其中孩保險絲被選擇性 溶斷以指示該處理器在离 、 ％在同利用率操作條件下將消耗之近似 電流量。 6·根據申凊專利範圍第1項虛 ^ ^ "、…、、 頁《處理益’其中該輸出蜂將提供該 仏號’以指示該處理哭名古 似電流量。 α。“利用率操作條件下將消耗之近 7·根據申請專利範圍第6項之處 俨轳，up-、、+ w其中该輸出埠將提供該 器在該電源之-供應電恩位準條件下 /、之近似私成！，胃電壓位準近 規定之供應電壓下限。 卞對邊處理斋所 8·根據申請專利範圍第㈣之處理器、 該信號來決定該電墨調斂 ” X包愚调整益使用 j正态< —負載線。 86351-940616.doc 1243982 仝月f乙曰修#)正替換頁 9.根據申請專利範圍第丄項之處理器，其中該電壓調整器使用 該信號來決定該電壓調整器之一負載線。 10·—種電壓調整器，包括： 一接收一信號之輸入埠，該信號被用於決定該電壓調整 器之一負载線之斜率；及 一供電至一組件之輸出埠。 11.根據中請專利範s第1G項之電壓調整器，其中該輸入蜂是 接收該信號之複數個並列輸入痒之一。 12·根據中請專利範圍第1G項之電壓調整器，其中該信號將指 示該組件將消耗之近似電流量。 13. 根據中請專利範㈣12項之電|調整器，其中當該組件近 似消耗該信號所指示之電流量時，將提供一供應電壓位準 之電力，該供應電壓位準近似於針對該組件所規定之供應 電壓下限。 14. 根據中請專利範園第啊之電壓調整器，其中該信號將指 示該組件在-高利用率操作條件下將消耗之近似電流量。 15. 根據中請專利範園㈣項之電壓調整器，其中當該組件近 似消耗该k遽所指示之電流量時，將提供一供應電壓位準 、私力以么、底' 兒壓位準近似於針對該組件所規定之供應 電壓下限。 " 16·根據中請專利範㈣㈣之電壓調整器，其中該負載線將 在孩信號所指示之電流處與針對該組件所規定之供應電壓 下限相交。 Π·-種用以配置電壓調整器之電腦系統，包括： 86351-940616.doc

   1243982 —組件，其提供一信號以沪—、 曰. 扣777孩組件將消耗之近似電流 I，以及 一電壓調整器’其供電至該如 、、 田、、 、，且件，琢黾力之一特性係利 用孩信號決定。 18·根據申請專利範圍第17項 <私知系統，其中該組件係為一 處理器。 19. =中請專利範㈣17項之電腦系統，進-步包括在該組 ·、、<稷數個保險絲，該等保險絲被選擇性溶斷以指示該 電流近似量。 20. 根據申請專利範圍第17項之 <包知系統，其中該特性係該電 壓凋整器之一負載線之一斜率。 21·根據申請專利範圍第17項之電 包細系統，其中當該組件近似 消耗該信號所指示之電流量時，將提供一供應電壓位準之 電力，該供應電壓位準近似於針對該組件所規定之供應電 壓下限。 22_根據申請專利範圍第2 !項之雷 K兒恥系統，其中當該組件處於 睡眠狀態時，將提供一供應電壓位準之電力，該供應電壓 位準近似於針對該組件所規定之標稱供應電壓位準。 23. 根據中請專利_第21項m统，其中該信號將指示 I组件在-高利用率操作條件下將消耗之近似電流量。 24. 根據中請專利範圍第17項之電腦系統，其中該信號將指示 該組件在-高利用率操作條件下將消耗之近似電流量。 係為一開關電壓調整器。 25. 根據中請專利範圍第17項之電腦系統，其中該電壓調整器 86351-940616.doc 1243982 26·—種用以配置電壓調整 4日1^)正替換頁| 杂之方法，包括·· 和一、、且件耗合至一電壓調整器，用以將-用於指示該組 件知消耗〈近似t流量之信號提供給言亥電壓調整器；以及 知咸=壓凋整器耦合至該組件以供電至該組件，如果該 、’且件所/肖耗nfu值上升料似等於該信號所指示之電流 量，則該電源纟電壓位準將下降至近似等於針對該組件所 規定之供應電壓下限。 27.根據中請專利範圍第⑽之方法，其中如果該組件所消耗 之電流值上升到近似等於該信號所指示之電流量，該電源 《電壓位準將下降至針對該組件所規定之供應電壓下限之 2.5%以内。 28.根據中請專利範圍第⑽之方法，其中如果該组件所消耗 <電流值上升到近似等於該信號所指示之電流量，該電源 之電壓位準將下降至針對該組件所規定之供應電壓；限 25mV之内。 29.根據中請專利範圍第26項之方法，其中如果該組件所消耗 之電流值下降到近似為〇，該電源之電壓位準 — T肘上升至近似 等於針對該組件所規定之標稱供應電壓位準。 30·—種用以配置電壓調整器之方法，包括： 對一處理器進行測試，用以決定該處理器將消耗之近似 電流量；以及 在該處理器内對該近似電流消耗量進行編碼 31·根據申請專利範圍第3〇項之方法，其中該 μ為碼包括選擇性 熔斷複數個保險絲。 86351-940616.doc 1243982 r--— 科年6月冶日修淡)正替換頁 —-一一1 、 32.根據t請專利範圍第30項之方法，其中该測試更包括判定 Λ處理咨在一高利用率操作條件下所消耗近似電流量。 3%根據中請專利範圍第綱之核，進括提供—輸出 埠二用以提供一指示該處理器所編碼之該近似電流消耗量 其中一供電至該處理器 電壓調整器之一負載線 34·根據申請專利範圍第33項之方法， 义電壓調整器使用該信號來決定該 之一斜率。 86351-940616.doc