TWI536153B - 透過主動平台功率消耗管理的交流轉接器最小化技術 - Google Patents
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Description
本文中之數個實施例大體上係有關功率管理。更尤其是，本文中之數個實施例係有關透過主動平台功率消耗管理的交流(AC)轉接器最小化技術。
為了要支援更大量且更多樣的應用程式，行動平台可能會具有日漸增加的強健電路。例如，某些設計可能會提供一種模式，於此模式中，行動平台的CPU(中央處理單元)被允許作高於其最大額定電壓和頻率的短期操作。在這樣的一種情況中，總平台功率可能會超過供應電流給平台的AC轉接器之容量。雖然可使用較高的功率轉接器來防衛對抗這樣的過電流情況，但此途徑可能會導致轉接器體積較大且較昂貴。確實，若一個額定65W的轉接器在大於65W的功率位準上操作一段以秒計級的時間，則此轉接器的耗費可能會和額定90W的轉接器相同。此外，即使係使用額定較高的轉接器，仍可能會發生過度的功率消耗。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種系統，其包含：一個輸入電源供應器；以及用以接收和量測要由該輸入電源供應器供應之功率的一個行動平台，該行動平台包括有一個嵌入式控制器、一個積體電路、和耦接至該輸入電源供應器的一個系統充電器，該嵌入式控制器具有：第一邏輯，用以至少部份基於要由該輸入電源供應器供應之該功率而判定該平台的一個功率消耗位準，第二邏輯，用以至少部份基於該平台之該功率消耗位準而判定該積體電路的一個功率限制，以及第三邏輯，用以對該積體電路施加該功率限制。
依據本發明之另一實施例，係特地提出一種方法，其包含下列步驟：至少部份基於由一個輸入電源供應器所供應的功率而判定一個平台的一個功率消耗位準；至少部份基於該平台之該功率消耗位準而判定一個積體電路的一個功率限制；以及對該積體電路施加該功率限制。
依據本發明之又一實施例，係特地提出一種設備，其包含：第一邏輯，用以至少部份基於要由一個輸入電源供應器所供應之功率而判定一個平台的一個功率消耗位準；第二邏輯，用以至少部份基於該平台之該功率消耗位準而判定一個積體電路的一個功率限制；以及第三邏輯，用以對該積體電路施加該功率限制。
熟於此技者藉由閱讀後文中之說明和後附申請專利範圍及藉由參考下列圖式，將可明顯識出本發明之數個實施例的多種優點，於此等圖式中：
第1圖為依據本發明之一實施例的一個系統之範例的方塊圖；
第2圖為依據本發明之一實施例的一種用於管理平台功率消耗的方法之範例的流程圖；
第3A和3B圖為依據本發明之數個實施例的數種用於計算積體電路之功率限制的方法之範例的流程圖。
本文中之數個實施例可供用於一種用以管理平台功率消耗之方法，其中係至少部份基於由一個輸入電源供應器所供應之功率而判定一個平台的功率消耗位準。可至少部份基於此平台之功率消耗位準而判定此平台中的一個積體電路之功率限制。此方法可亦供用於對此積體電路施加功率限制。
本文中之數個實施例亦包括一種設備，其包括第一邏輯，用以至少部份基於要由一個輸入電源供應器所供應之功率而判定一個平台的功率消耗位準。此設備可包括第二邏輯，用以至少部份基於此平台之功率消耗位準而判定一個積體電路的功率限制，並包括第三邏輯，用以對此積體電路施加功率限制。
本文中之其他實施例可供用於一種系統，其具有一個輸入電源供應器和一個行動平台，其中此行動平台係用來接收和量測要由此輸入電源供應器供應之功率。此行平台可具有一個嵌入式控制器、一個積體電路、和耦接至輸入電源供應器的一個系統充電器。此嵌入式控制器可具有第一邏輯，用以至少部份基於要由輸入電源供應器供應之功率而判定此平台的功率消耗位準。此外，此嵌入式控制器可亦具有第二邏輯，用以至少部份基於此平台之功率消耗位準而判定此積體電路的功率限制，以及具有第三邏輯，用以對此積體電路施加功率限制。
現在，請轉看第1圖，其示出具有一個交流(AC)轉接器(例如，「磚塊狀(brick)」或其他輸入電源供應器)12和一個平台14的一個運算系統10。平台14可為一個行動裝置，像是膝上型電腦、個人數位助理(PDA)、行動網際網路裝置(MID)、無線智慧型電話、媒體播放器、成像裝置等等，或是當中之任何組合，的一部分。抑或是，此系統可包括有一個固定平台，像是一個桌上型個人電腦(PC)或一個伺服器等。所例示之AC轉接器12接收一個AC電流輸入，並在線路15上將一個直流(DC)操作信號(例如，18～19V)供應給平台14，其中平台14包括有一個嵌入式控制器16、多個積體電路(IC)18(18a、18b)、一個系統充電器(例如，離散數位電路)20以及一個電池(例如，鋰離子電池、燃料電池等等)。因此，系統充電器20可接收由AC轉接器12所供應的電流，並使用一個類比電源切換器(APS)24來在線路17上提供一個充電電流給電池22，其中電池22可提供一個智慧型電池信號26給嵌入式控制器16的一個介面(例如，SBS Implementer’s Forum於1998年十二月15日之修訂第1.1版的智慧型電池系統管理器規格(Smart Battery System Manager Specification)中之系統管理匯流排主機介面(SMBus Host Interface))。
所例示之系統充電器20包括有一個轉接器模組28，用以判定由AC轉接器12供應給平台14的電流，並經由一個轉接器電流信號30而識別經判定之給嵌入式控制器16的電流位準。或者是，嵌入式控制器16可使用一個不同的電流檢測電路來感測由AC轉接器12供應給平台14的電流。系統充電器20可亦發送一個轉接器存在信號32給嵌入式控制器16，以指出AC轉接器12是否有連接至平台14並適當地操作。由AC轉接器12供應的電流可為此等多個積體電路18之操作的一個功能，其中，此等積體電路18可包括多樣的平台部件，像是一個單核心處理器、一個多核心處理器、一個網路控制器、一個離散圖形控制器、一個記憶體控制器及其他諸如此類者。
例如，一第一積體電路18a可能會包括有能夠進入一種「加速(boost)」模式的一個多核心處理器，其中於此升壓模式中，處理器的一或多個核心係操作於高於最大額定電壓和頻率的速度。另一方面，一第二積體電路18b可包括有一個網路控制器，其中此網路控制器針對各式各樣的用途而提供平台外通訊功能性，像是巢格式電話(例如，W-CDMA(UMTS)、CDMA2000(IS-856/IS-2000)等等)、WiFi(例如，IEEE 802.11，1999年版的區域無線網路/都會區域網路無線區域網路(LAN/MAN Wireless LANS))、藍牙(例如，IEEE 802.15.1-2000，無線個人區域網路(Wireless Personal Area Networks))、WiMax(例如，IEEE 802.16-2004，區域無線網路/都會區域網路寬頻無線區域網路(LAN/MAN Broadband Wireless LANS))、全球定位系統(GPS)、展開頻譜(例如，900 MHz)以及其他射頻(RF))電話用途等等。
嵌入式控制器16可包括有消耗邏輯34及限制邏輯36，其中消耗邏輯34係用於基於由AC轉接器12所供應的電流而判定平台14之功率消耗位準，而限制邏輯36係用於基於平台14之功率消耗位準而計算積體電路18中之一或多者的功率限制。如將於下文中作更詳細論述的，對於功率限制的計算可涉及判定在平台14之功率消耗位準和與AC轉接器12相關聯的最大功率位準(例如，最大額定功率)間之差異。於所例示的範例中，嵌入式控制器16計算第一積體電路18a的一個功率限制，並使用施加邏輯38來對第一積體電路18a施加所計算出之功率限制。
在一個範例中，所計算出之功率限制大於與第一積體電路18a相關聯的熱設計功率(TDP)位準。在這樣的情況中，施加邏輯38可使用一個程式規劃信號40來以此功率限制而對第一積體電路18a作程式規劃，其中第一積體電路18a係操作於大於與第一積體電路18a之TDP位準相關聯之頻率和電壓的頻率和電壓。藉由允許第一積體電路18a操作於較高效能位準，即使從事此種操作的時段相對較短，平台14亦可感受到較大的整體效能。此外，基於可從AC轉接器12獲得的功率量而主動地限制第一積體電路18a之功率這樣的行為可減少過流情形的可能性，並使得對於較小且較不昂貴的AC轉接器12之使用成為可能。
在另一個範例中，平台14的功率消耗位準可超過AC轉接器12的最大功率定額。在這樣的情況中，所計算出之功率限制可能會小於與第一積體電路18a相關聯的TDP位準，並且施加邏輯38可能會使用一個節流信號42來將第一積體電路18a驅動至一個低功率模式，像是ACPI(2009年六月16日之修訂第4.0版的進階組態和功率介面規格(Advanced Configuration and Power Interface Specification，ACPI Specification))低功率狀態等。因此，所例示之嵌入式控制器16可基於可獲得平台功率量來增加或減少第一積體電路18a可獲得之功率預算，如由AC轉接器12之功率約束所要求的。亦可將功率限制之計算和施加程序用於其他積體電路18和/或平台14之部件。
現在請轉看第2圖，其示出一種用以管理平台功率消耗的方法44。方法44可實施於使用電路技術，像是特定應用積體電路(ASIC)、互補金氧半導體(CMOS)或電晶體電晶體邏輯(TTL)技術等，的固定功能性硬體中，或可係以儲存在一個記憶體，像是隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可程式規劃ROM(PROM)、快閃記憶體等等，或當中之任何組合，之機器可讀或電腦可讀媒體中的一組邏輯指令來實施於可執行韌體中。處理方塊46供用於基於由一個輸入電源供應器所供應之功率而量測一個平台的功率消耗位準。如已於上文中提過的，可係以存在於此平台內的電路來量測此功率消耗位準。例如，一個嵌入式控制器可包括有一個類比至數位(A/D)轉換器和一個電池充電器針腳，其接收與來自於輸入電流供應器之電流/功率成比例的一個類比電壓信號。或者是，此A/D轉換器可係存在於電池充電器內，或是可使用不同的類比電路來量測輸入電流/功率。可於方塊48，基於平台之功率消耗位準而計算此平台中的一個積體電路之功率限制。所例示之方塊50供用於對此積體電路施加所計算出之功率限制。
第3A圖示出用於計算一個積體電路之功率限制的一個處理程序52。可輕易地利用處理程序52來代替前文已有論述之處理方塊48(第2圖)。於所例示之範例中，方塊54供用於基於此積體電路最近期的功率限制(「Last_Power_Limit_2」)、平台之功率消耗位準(「PlatformPower」)、與此轉接器相關聯的最大功率位準(「Max_AC_Adaptor_Power」)以及保護性護衛帶(「GuardBand」)來計算功率限制(「PL2」，其中「2」係用來標出除了TDP位準以外的參數值)。尤其是，會算出在平台功率位準和轉接器最大功率位準之間的差值，當中此差值可大體上代表可獲得的平台功率量。於所例示之範例中，(經護衛帶值做過調整的)此差值被加到(只要平台功率消耗位準小於與轉接器相關聯之最大功率位準的話加上護衛帶值──否則，經調整的差值便被減去)此積體電路最近期的功率限制，來得到新的功率限制。因此，可動態地增加功率限制，來使此積體電路被允許使用最大量的可獲得平台功率。
方塊56供用於判定所計算出的功率消耗是否大於功率限制的最大容許值(「Max_Power_Limit_2」)。倘若如此，則於方塊58，將此積體電路的功率限制設定為功率限制的最大容許值。否則，可於方塊60對於所計算出之功率限制是否低於此積體電路之TDP位準(「TDP_Power_Limit」)做出一個判定。倘若如此，則所例示之方塊62供用於將此積體電路之功率限制設定為TDP位準。方塊56、58、60和62因而供用於以上端的一個最大值和下端之TDP位準來圈縛功率限制。方塊62可亦並且，或者是替代性地，涉及以一個節流信號42(第1圖)而將此積體電路驅動至一個低功率模式中，如已於上文中有所論述的。可於方塊64將此積體電路之最近期的功率限制設定為所計算出之功率限制。
現在請轉看第3B圖，其示出用於計算一個積體電路之功率限制的一個較為保守的處理程序66。可輕易地利用處理程序66來代替前文已有論述的處理方塊48(第2圖)。於所例示之範例中，方塊68供用於基於與轉接器相關聯的TDP位準、平台之功率消耗位準、與轉接器相關聯的最大功率位準以及保護性護衛帶來計算一個功率限制。尤其是，會算出在平台功率位準和轉接器最大功率位準之間的差值，當中此差值可大體上代表可獲得的平台功率量。於所例示之範例中，(經護衛帶值做過調整的)此差值被加到(只要平台功率消耗位準小於經護衛帶值做過調整之與轉接器相關聯之最大功率位準的話)TDP位準，來得到新的功率限制。因此，可在此積體電路之TDP位準之上動態地增加積體電路之功率限制。方塊56、58、60和62供用於以上端的一個最大值和下端之TDP位準來圈縛功率限制，如已於上文中有所論述的。
於本文中所說明之技術因而可使得使用AC轉接器以相對低的功率定額來支援擁有具允許高於部件之TDP之操作點的功能設定檔之此等部件的行動平台成為可能。於大小、重量和成本可能會更具相關性的行動運算環境中，較小且較不昂貴的AC轉接器可特別具有優勢。
本發明之實施例可應用於對於所有類型的半導體積體電路(「IC」)晶片之使用。這些IC晶片包括但不受限於處理器、控制器、晶片組部件、可程式規劃邏輯陣列(PLA)、記憶體晶片、網路晶片、晶片上系統(SoCs)、SSD/NAND控制器ASIC及其他諸如此類者。此外，在一些圖式中，信號導體線路係以線條表示。有一些可能會粗一點以指出較多成份信號路徑、具有數字標號以指出成份信號路徑之數量，並/或在一或更多端具有箭頭以指出主要資訊流向。然而，這不應被解讀為一種限制行為。相反地，這樣的增入細節可配合一或多個示範實施例使用，以有助於更容易地瞭解一個電路。所表示出來的任何信號線路，無論是否具有額外資訊，皆可實際上包含可以多方向行進的一或多個信號，並可就任何合適的信號架構類型實施，例如，以差動對實施的數位或類比線路、光纖線路及/或單端線路。
於本文中可能已給出示範尺寸/模型/數值/範圍，雖然本發明之數個實施例並不受限於此等尺寸/模型/數值/範圍。由於製造技術(例如，光微影術)隨著時間愈趨成熟，可預期較小尺寸的裝置可被製造。此外，對IC晶片及其他部件的習知電源/接地連接可以或可以不被示於圖式中，以利例示與論述之簡明性，並以使本發明之數個實施例的某些面相不被混淆。更進一步地，可係於方塊圖之形式中示出數個配置，以避免混淆本發明之數個實施例，並且，如此係有鑑於這樣的事實，即，針對此等方塊圖配置之實作的細節係高度倚賴於要在當中實施此實施例的平台，亦即，此等細節應完全係落於熟於此技者的眼界內。當闡明特定細節(例如，電路)以說明本發明之數個示範實施例時，對於熟於此技者而言，應可明顯看出，本發明之數個實施例可係在無此等特定細節，或變更此等特定細節的情況下實踐。此說明因此應被看作是例示性的，而非限制性的。
「耦接」此詞於本文中可係用於指涉在所論部件之間的任何類型的關係，直接或間接，並可適用於電氣的、機械的、流體的、光學的、電磁的、電機的或其他連接。此外，除非已指出其他情況，否則「第一」、「第二」等等詞語於本文中可僅係用來有助於論述，而不帶任何特定時間性或時間順序性意義。
從前文之說明中，熟於此技者會可識出，本發明之數個實施例的寬廣技術可係以多種形式來實施。因此，雖然已以相關於前文中之特定範例的方式來說明本發明之此等實施例，本發明之此等實施例的真實範圍亦不應被這樣限制，因為對於熟鍊的專業人員而言，經參讀圖式、說明書與後附申請專利範圍後，其他修改體會是很明顯可見的。
10．．．運算系統
12．．．交流(AC)轉接器
14．．．平台
15、17．．．線路
16．．．嵌入式控制器
18(18a、18b)．．．積體電路(IC)
20．．．系統充電器
22．．．電池
24．．．類比電源切換器(APS)
26．．．智慧型電池信號
28．．．轉接器模組
30．．．轉接器電流信號
32．．．轉接器存在信號
34．．．消耗邏輯
36．．．限制邏輯
38．．．施加邏輯
40．．．程式規劃信號
42．．．節流信號
44．．．方法
46～50、54～68．．．方塊
52、66．．．處理程序
第1圖為依據本發明之一實施例的一個系統之範例的方塊圖；
第2圖為依據本發明之一實施例的一種用於管理平台功率消耗的方法之範例的流程圖；
第3A和3B圖為依據本發明之數個實施例的數種用於計算積體電路之功率限制的方法之範例的流程圖。
10．．．運算系統
12．．．交流(AC)轉接器
14．．．平台
15、17．．．線路
16．．．嵌入式控制器
18(18a、18b)．．．積體電路(IC)
20．．．系統充電器
22．．．電池
24．．．類比電源切換器(APS)
26．．．智慧型電池信號
28．．．轉接器模組
30．．．轉接器電流信號
32．．．轉接器存在信號
34．．．消耗邏輯
36．．．限制邏輯
38．．．施加邏輯
40．．．程式規劃信號
42．．．節流信號
Claims (17)
- 一種供電系統，其包含：一個輸入電源供應器；以及用以接收和量測要由該輸入電源供應器供應之功率的一個行動平台，該行動平台包括有一個嵌入式控制器、一個積體電路、和耦接至該輸入電源供應器的一個系統充電器，該嵌入式控制器具有一邏輯組件，其至少部分地以固定式功能性硬體實作並用以進行下列動作：至少部份基於要由該輸入電源供應器供應之該功率而判定該平台的一個功率消耗位準，至少部份基於該平台之該功率消耗位準而判定該積體電路的一個功率限制，對該積體電路施加該功率限制，以及若該積體電路之該功率限制小於與該積體電路相關聯的一個熱設計功率位準，則將該積體電路驅動至一個低效能狀態中。
- 如申請專利範圍第1項之系統，其中該功率限制係要大於與該積體電路相關聯的一個熱設計功率位準，該邏輯組件被用來以該功率限制對該積體電路作程式規劃，並且該積體電路被用來在大於與該熱設計功率位準相關聯之一頻率的頻率上操作。
- 如申請專利範圍第1項之系統，其中該輸入電源供應器包括有一個轉接器，並且該積體電路包括有下列中之至少一者：一個單核心處理器、一個多核心處理器、一個 網路控制器、一個圖形控制器、及一個記憶體控制器。
- 一種用以供電之方法，其包含下列步驟：利用一嵌入式控制器，來至少部份基於由一個輸入電源供應器所供應的功率而判定一個平台的一個功率消耗位準；至少部份基於該平台之該功率消耗位準而判定在該平台之一個積體電路的一個功率限制；對該積體電路施加該功率限制；以及若該積體電路之該功率限制小於與該積體電路相關聯的一個熱設計功率位準，則將該積體電路驅動至一個低效能狀態中。
- 如申請專利範圍第4項之方法，其中該功率限制大於與該積體電路相關聯的一個熱設計功率位準，並且該積體電路係在大於與該熱設計功率位準相關聯之一頻率的頻率上操作。
- 如申請專利範圍第5項之方法，其中對該積體電路施加該功率限制之步驟包括：以該功率限制對該積體電路作程式規劃。
- 如申請專利範圍第4項之方法，其中該輸入電源供應器包括有一個轉接器，並且該積體電路包括有下列中之至少一者：一個單核心處理器、一個多核心處理器、一個網路控制器、一個圖形控制器、及一個記憶體控制器。
- 如申請專利範圍第4項之方法，其中計算該功率限制之步驟包括： 判定在該平台之該功率消耗位準和與該輸入電源供應器相關聯的一個最大功率位準之間的一個差值。
- 如申請專利範圍第4項之方法，其中判定該平台之該功率消耗位準之步驟包括：從耦接至該輸入電源供應器的一個平台充電器處得到對於由該輸入電源供應器所供應之一電流的一個識別符。
- 如申請專利範圍第4項之方法，其中判定該平台之該功率消耗位準之步驟包括：感測由該輸入電源供應器供應至該平台的一個電流。
- 一種供電設備，其包含：邏輯組件，其至少部分地以固定式功能性硬體實作並用以進行下列動作：至少部份基於要由一個輸入電源供應器所供應之功率而判定一個平台的一個功率消耗位準；至少部份基於該平台之該功率消耗位準而判定在該平台之一個積體電路的一個功率限制；以及對該積體電路施加該功率限制；以及若該積體電路之該功率限制小於與該積體電路相關聯的一個熱設計功率位準，則將該積體電路驅動至一個低效能狀態中。
- 如申請專利範圍第11項之設備，其中該功率限制係要大於與該積體電路相關聯的一個熱設計功率位準，並且該 積體電路被用來在大於與該熱設計功率位準相關聯之一頻率的頻率上操作。
- 如申請專利範圍第12項之設備，其中該邏輯組件被用來以該功率限制對該積體電路作程式規劃。
- 如申請專利範圍第11項之設備，其中該輸入電源供應器係要包括一個轉接器，並且該積體電路係要包括有下列中之至少一者：一個單核心處理器、一個多核心處理器、一個網路控制器、一個圖形控制器、及一個記憶體控制器。
- 如申請專利範圍第11項之設備，其中該邏輯組件被用來判定在該平台之該功率消耗位準和與該輸入電源供應器相關聯的一個最大功率位準之間的一個差值。
- 如申請專利範圍第11項之設備，其中該邏輯組件被用來從耦接至該輸入電源供應器的一個平台充電器處得到對於由該輸入電源供應器所供應之一電流的一個識別符。
- 如申請專利範圍第11項之設備，其更包括：電流檢測電路，用以感測由該輸入電源供應器供應至該平台的一個電流。
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