[發(fā)明專利]用于處理核的電源供應(yīng)門控布置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210478451.7
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103049065A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P·帕特爾
• 申請（專利權(quán)）人: 蘋果公司
• 主分類號: G06F1/26
• 分類號: G06F1/26
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 鮑進(jìn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的一個實施例涉及被功率門控的微處理核中的電壓感測和電壓調(diào)節(jié)。還描述了其他實施例。

背景技術(shù)

多核微處理器是一種計算機部件，其具有兩個或更多個通常獨立的處理單元或處理器核，處理單元或處理器核讀取并且執(zhí)行程序指令。制造商通常將這些核集成到單個集成電路裸片上，或者，可選地，集成到單個集成電路封裝體中的多個裸片中。例如，加利福尼亞庫比蒂諾的蘋果公司設(shè)計的蘋果A5(AppleA5)片上系統(tǒng)(SoC)包括雙核中央處理單元和雙核圖形處理單元。

為了減少不活動核上的功率泄露，多核系統(tǒng)使用功率門控的概念，其中到特定核的電源供應(yīng)被功率門關(guān)斷，使得該核的電源供應(yīng)電壓將衰減到基本為零伏。其余的活動核可以在其電源供應(yīng)輸入處繼續(xù)被適當(dāng)?shù)碾妷弘娖焦?yīng)。功率門耦合到電源供應(yīng)和核心的電源供應(yīng)管腳或接地管腳之間，并串聯(lián)在其中，以提供電源到該處理核。每一個核的功率門通常由多個固態(tài)晶體管開關(guān)制成，這些開關(guān)并聯(lián)連接并且通過某種類型的電源管理模塊或程序例程而共同控制。

通常用于給多核微處理器供電的電源供應(yīng)電路是經(jīng)調(diào)節(jié)的、開關(guān)模式的DC電源供應(yīng)，其被設(shè)計為遞送所需的電流以給活動的特定核供電，同時維持該核的供應(yīng)電壓在經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電平。電源供應(yīng)電路中的調(diào)節(jié)器執(zhí)行控制算法，該算法基于獲得來自其驅(qū)動的負(fù)載的反饋電壓以無論變化的負(fù)載電流如何均維持正確的調(diào)節(jié)電壓。來自處理核的供應(yīng)管腳的電壓感測線可以被路由到調(diào)節(jié)器的反饋輸入，以監(jiān)測負(fù)載電壓并用其來維持調(diào)節(jié)。這種所謂的負(fù)載電壓的遠(yuǎn)程或下游感測是期望的，因為否則功率門和位于調(diào)節(jié)器管腳和核的電源供應(yīng)或接地管腳之間的其他任何的寄生阻抗將會導(dǎo)致較大的電壓降，在大電流情況下尤其如此，從而減少提供到處理器核的電源供應(yīng)電壓(如果本地感測點被用于反饋輸入)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個實施例是一個具有處理核和電源功率電路的電子系統(tǒng)，所述電源供應(yīng)電路具有負(fù)載電壓反饋輸入。功率門耦合到電源供應(yīng)電路，以選擇性地向處理核提供功率。開關(guān)具有本地狀態(tài)和遠(yuǎn)程狀態(tài)，以將功率門的供應(yīng)側(cè)上的本地感測點或者在該功率門的負(fù)載側(cè)上的遠(yuǎn)程感測點路由到該電源供應(yīng)電路的反饋輸入。時序邏輯和驅(qū)動器電路控制功率門和開關(guān)。該時序邏輯和驅(qū)動器電路響應(yīng)于處理核使能信號而控制該功率門和該開關(guān)，該信號可能由電源管理器產(chǎn)生，該電源管理器負(fù)責(zé)做出處理核是否應(yīng)當(dāng)活動的決定。可以對多個處理核重復(fù)上述布置。

時序邏輯和驅(qū)動器電路當(dāng)控制該功率門和該開關(guān)時，維持一方面為功率門的打開和關(guān)態(tài)另一方面為選擇開關(guān)的本地狀態(tài)和遠(yuǎn)程狀態(tài)之間的預(yù)定時序。例如，響應(yīng)于處理核使能信號被斷言(assert)，在選擇開關(guān)的遠(yuǎn)程狀態(tài)之前，功率門被打開。與之相對，當(dāng)處理核使能信號被解除斷言(deassert)，表明處理核將不活動時，在已選擇了開關(guān)的本地狀態(tài)后，關(guān)閉功率門。這樣的時序避免了由于在處理核的活動和不活動狀態(tài)之間反饋電壓中的突然變化而導(dǎo)致的通過功率源電路的劇烈轉(zhuǎn)換。

在一個實施例中，電源供應(yīng)電路包括開關(guān)模式電壓調(diào)節(jié)器控制環(huán)，負(fù)載電壓反饋輸入耦合到該控制環(huán)。該控制環(huán)具有可調(diào)諧的補償網(wǎng)絡(luò)，其在現(xiàn)場(即，當(dāng)由終端用戶操作時)可根據(jù)開關(guān)的狀態(tài)調(diào)整。換言之，在補償網(wǎng)絡(luò)中，至少有兩種不同的傳輸函數(shù)可用，一種在遠(yuǎn)程感測期間使用，而另一種在本地感測期間使用。這可以使得電壓調(diào)節(jié)器能夠更穩(wěn)定或者對振蕩不那么靈敏。

在另一個實施例中，時序邏輯和開關(guān)驅(qū)動器電路具有另外的輸入，其直接耦合到遠(yuǎn)程感測點。該開關(guān)驅(qū)動器電路包括控制功率門的額外的電路，以便基于在另外的輸入處的信號(其代表了負(fù)載側(cè)的電壓)限制在功率門的負(fù)載側(cè)的電壓的轉(zhuǎn)換速率。這允許功率門的開啟更柔和，從而降低瞬時電流。

上面的簡要說明并不包括本發(fā)明所有方面的全部羅列。可以預(yù)期，本發(fā)明包括能夠從上面的簡更說明中的各個方面的適當(dāng)組合實踐的所有系統(tǒng)和方法，還包括下面的具體實施方式所公開的以及根據(jù)本申請權(quán)利要求書中特別指出的。這些組合具有特定的優(yōu)點，而不限于上述簡要說明中的具體說明。

附圖說明

本發(fā)明的實施例通過舉例并不以任何方式限制而圖示在其中類似的附圖標(biāo)記指示類似元件的所附附圖的圖中。應(yīng)當(dāng)注意到，本公開中對本發(fā)明的為“一個”或“一”實施例的參考并不必指相同的實施例，其意味著至少一個。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電源供應(yīng)和功率門電路的電路示意圖。

圖2示出了用于圖1中的電源供應(yīng)和功率門布置的有關(guān)控制信號的示例波形圖。

圖3是另一個實施例的電路示意圖。

具體實施方式