用于處理核的電源供應(yīng)門控布置制造技術(shù)

本公開(kāi)涉及用于處理核的電源供應(yīng)門控布置。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(kāi)關(guān)具有本地狀態(tài)和遠(yuǎn)程狀態(tài)，以將(i)功率門的供應(yīng)側(cè)上的本地感測(cè)點(diǎn)和(ii)功率門的負(fù)載側(cè)上的遠(yuǎn)程感測(cè)點(diǎn)交替路由到電源供應(yīng)電路的反饋輸入。時(shí)序邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路響應(yīng)于處理核使能信號(hào)而控制功率門和開(kāi)關(guān)。還描述了其他實(shí)施例。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例涉及被功率門控的微處理核中的電壓感測(cè)和電壓調(diào)節(jié)。還描述了其他實(shí)施例。
技術(shù)介紹
多核微處理器是ー種計(jì)算機(jī)部件，其具有兩個(gè)或更多個(gè)通常獨(dú)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(gè)集成電路裸片上，或者，可選地，集成到單個(gè)集成電路封裝體中的多個(gè)裸片中。例如，加利福尼亞庫(kù)比蒂諾的蘋果公司設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)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，井串聯(lián)在其中，以提供電源到該處理核。每ー個(gè)核的功率門通常由多個(gè)固態(tài)晶體管開(kāi)關(guān)制成，這些開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接并且通過(guò)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(kāi)關(guān)模式的DC電源供應(yīng)，其被設(shè)計(jì)為遞送所需的電流以給活動(dòng)的特定核供電，同時(shí)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(lái)自其驅(qū)動(dòng)的負(fù)載的反饋電壓以無(wú)論變化的負(fù)載電流如何均維持正確的調(diào)節(jié)電壓。來(lái)自處理核的供應(yīng)管腳的電壓感測(cè)線可以被路由到調(diào)節(jié)器的反饋輸入，以監(jiān)測(cè)負(fù)載電壓并用其來(lái)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(cè)是期望的，因?yàn)榉駝t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(huì)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(cè)點(diǎn)被用于反饋輸入)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例是ー個(gè)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(kāi)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(cè)點(diǎn)或者在該功率門的負(fù)載側(cè)上的遠(yuǎn)程感測(cè)點(diǎn)路由到該電源供應(yīng)電路的反饋輸入。時(shí)序邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路控制功率門和開(kāi)關(guān)。該時(shí)序邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路響應(yīng)于處理核使能信號(hào)而控制該功率門和該開(kāi)關(guān)，該信號(hào)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(dòng)的決定。可以對(duì)多個(gè)處理核重復(fù)上述布置。時(shí)序邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路當(dāng)控制該功率門和該開(kāi)關(guān)時(shí)，維持一方面為功率門的打開(kāi)和關(guān)態(tài)另一方面為選擇開(kāi)關(guān)的本地狀態(tài)和遠(yuǎn)程狀態(tài)之間的預(yù)定時(shí)序。例如，響應(yīng)于處理核使能信號(hào)被斷言(assert)，在選擇開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程狀態(tài)之前，功率門被打開(kāi)。與之相対，當(dāng)處理核使能信號(hào)被解除斷言(deassert)，表明處理核將不活動(dòng)時(shí)，在已選擇了開(kāi)關(guān)的本地狀態(tài)后，關(guān)閉功率門。這樣的時(shí)序避免了由于在處理核的活動(dòng)和不活動(dòng)狀態(tài)之間反饋電壓中的突然變化而導(dǎo)致的通過(guò)功率源電路的劇烈轉(zhuǎn)換。在一個(gè)實(shí)施例中，電源供應(yīng)電路包括開(kāi)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(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其在現(xiàn)場(chǎng)(即，當(dāng)由終端用戶操作吋)可根據(jù)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)調(diào)整。換言之，在補(bǔ)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(cè)期間使用，而另ー種在本地感測(cè)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(duì)振蕩不那么靈敏。在另ー個(gè)實(shí)施例中，時(shí)序邏輯和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路具有另外的輸入，其直接耦合到遠(yuǎn)程感測(cè)點(diǎn)。該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)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(hào)(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(kāi)啟更柔和，從而降低瞬時(shí)電流。上面的簡(jiǎn)要說(shuō)明并不包括本專利技術(shù)所有方面的全部羅列。可以預(yù)期，本專利技術(shù)包括能夠從上面的簡(jiǎn)更說(shuō)明中的各個(gè)方面的適當(dāng)組合實(shí)踐的所有系統(tǒng)和方法，還包括下面的具體實(shí)施方式所公開(kāi)的以及根據(jù)本申請(qǐng)權(quán)利要求書中特別指出的。這些組合具有特定的優(yōu)點(diǎn)，而不限于上述簡(jiǎn)要說(shuō)明中的具體說(shuō)明。附圖說(shuō)明本專利技術(shù)的實(shí)施例通過(guò)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(kāi)中對(duì)本專利技術(shù)的為“ー個(gè)”或“一”實(shí)施例的參考并不必指相同的實(shí)施例，其意味著至少ー個(gè)。圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)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(hào)的示例波形圖。圖3是另ー個(gè)實(shí)施例的電路示意圖。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考所附附圖來(lái)說(shuō)明本專利技術(shù)的幾個(gè)實(shí)施例。盡管闡述了多個(gè)細(xì)節(jié)，但應(yīng)當(dāng)理解到，本專利技術(shù)的一些實(shí)施例可在沒(méi)有這些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在其他實(shí)例中，公知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)并沒(méi)有被詳細(xì)示出，以免使本說(shuō)明書的理解晦澀。圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的電源供應(yīng)和功率門布置的電路示意圖。其示出的是具有處理核3的電子系統(tǒng)的一部分，處理核3具有耦合到經(jīng)調(diào)節(jié)的電源供應(yīng)2的功率輸出Vout的電源供應(yīng)輸入Vcc。還示出了第二處理核及其關(guān)聯(lián)的電源供應(yīng)和門控電路，其可以基本類似于這里描述的核。處理核3還具有功率返回(return)或接地管腳，其也耦合到經(jīng)調(diào)節(jié)的電源供應(yīng)2的功率返回或接地管腳。功率門7耦合在Vout和Vcc之間，以遞送功率到處理核3。作為ー種備選，功率門7可以耦合在處理核3的接地管腳和電源供應(yīng)2的接地管腳之間，如下面圖3所描述的。該系統(tǒng)還具有開(kāi)關(guān)8，該開(kāi)關(guān)至少具有兩個(gè)狀態(tài)，即本地狀態(tài)和遠(yuǎn)程狀態(tài)。正如看到的那樣，開(kāi)關(guān)將在功率門7的供應(yīng)側(cè)上的本地感測(cè)點(diǎn)，或者在功率門7的負(fù)載側(cè)上的遠(yuǎn)程感測(cè)點(diǎn)的任一者路由到經(jīng)調(diào)節(jié)的電源供應(yīng)2的負(fù)載電壓反饋輸入FB」n。通過(guò)時(shí)序邏輯和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路10，來(lái)進(jìn)行功率門7和開(kāi)關(guān)8的控制。電路10包括時(shí)序邏輯，其幫助維持在一方面為功率門7的打開(kāi)和關(guān)閉，另一方面為選擇或者是本地感測(cè)或者是遠(yuǎn)程感測(cè)的任一者之間維持預(yù)定的時(shí)序。電路10還包括控制開(kāi)關(guān)8和功率門7所需的驅(qū)動(dòng)器。例如，功率門7可以被實(shí)現(xiàn)為ー組直接并聯(lián)連接的多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)開(kāi)關(guān)，而電路10將包括用于使FET開(kāi)關(guān)的柵電極電壓擺動(dòng)(swing)所需的模擬驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)然，其他固態(tài)開(kāi)關(guān)技術(shù)也可以使用。對(duì)于開(kāi)關(guān)8來(lái)說(shuō)，相比較于功率門7來(lái)說(shuō)，因?yàn)槠鋬H傳遞非常小的電流，開(kāi)關(guān)8可以通過(guò)，例如，在每ー個(gè)感測(cè)點(diǎn)使用單個(gè)FET開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。用于開(kāi)關(guān)8和功率門7的其他更復(fù)雜的固態(tài)電路設(shè)計(jì)也可以使用。時(shí)序電路和驅(qū)動(dòng)器電路10響應(yīng)于接收到的處理核使能信號(hào)來(lái)控制功率門7和開(kāi)關(guān)8。處理核使能信號(hào)可以為在圖1中描繪為COre_l_en的數(shù)字控制信號(hào)，其由電源管理器4生成。電源管理器4可以是常規(guī)的數(shù)據(jù)處理模塊，其經(jīng)常出現(xiàn)在多核微處理器或片上系統(tǒng)中，該數(shù)據(jù)處理模塊例如依賴于當(dāng)前正在運(yùn)行的程序是否可由單個(gè)核適當(dāng)?shù)貓?zhí)行，而決定任意特定的處理核是否應(yīng)當(dāng)不活動(dòng)，以節(jié)約功率。電源管理器4還可以做出其他決定，包括處理核的動(dòng)態(tài)電壓縮放和動(dòng)態(tài)頻率縮放，這也是為了節(jié)約功率。電源管理器可以和處理核3在同一集成電路裸片上。在圖2中給出了一方面為功率門7的打開(kāi)和關(guān)閉，另一方面為選擇開(kāi)關(guān)的本地狀態(tài)或遠(yuǎn)程狀態(tài)之間的預(yù)定時(shí)序的例子。該圖示出了圖1中示出的三個(gè)數(shù)字控制信號(hào)的時(shí)序圖，也就是，處理核使能信號(hào)c0re_en、功率門控制信號(hào)PG_on和開(kāi)關(guān)8的控制信號(hào)，即,local/remote_sense,后兩 個(gè)控制信號(hào)可以與處理核本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電子系統(tǒng)，包括：處理核；電源供應(yīng)電路，所述電源供應(yīng)電路具有負(fù)載電壓反饋輸入；功率門，所述功率門耦合到所述電源供應(yīng)電路，以選擇性地向所述處理核提供功率；開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)具有本地狀態(tài)和遠(yuǎn)程狀態(tài)，以將(i)所述功率門的供應(yīng)側(cè)上的本地感測(cè)點(diǎn)和(ii)所述功率門的負(fù)載側(cè)上的遠(yuǎn)程感測(cè)點(diǎn)交替路由到所述電源供應(yīng)電路的所述反饋輸入；以及時(shí)序邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路，所述時(shí)序邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路被耦合以控制所述功率門和所述開(kāi)關(guān)。

【技術(shù)特征摘要】
2011.10.14 US 13/273,8981.一種電子系統(tǒng),包括 處理核； 電源供應(yīng)電路，所述電源供應(yīng)電路具有負(fù)載電壓反饋輸入； 功率門，所述功率門耦合到所述電源供應(yīng)電路，以選擇性地向所述處理核提供功率； 開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)具有本地狀態(tài)和遠(yuǎn)程狀態(tài)，以將(i)所述功率門的供應(yīng)側(cè)上的本地感測(cè)點(diǎn)和(ii)所述功率門的負(fù)載側(cè)上的遠(yuǎn)程感測(cè)點(diǎn)交替路由到所述電源供應(yīng)電路的所述反饋輸入；以及 時(shí)序邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路，所述時(shí)序邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路被耦合以控制所述功率門和所述開(kāi)關(guān)。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電源供應(yīng)電路包括電壓調(diào)節(jié)器控制環(huán)，所述負(fù)載電壓反饋輸入耦合到該電壓調(diào)節(jié)器控制環(huán)，所述控制環(huán)具有可調(diào)諧補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)根據(jù)所述開(kāi)關(guān)的狀態(tài)而被調(diào)整。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述時(shí)序邏輯和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路包括直接耦合到所述遠(yuǎn)程感測(cè)點(diǎn)的另外的輸入，所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路控制所述功率門，以基于在所述另外的輸入處的信號(hào)來(lái)限制在所述功率門的負(fù)載側(cè)上的轉(zhuǎn)換速率。4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述功率門直接連接在所述電源供應(yīng)電路的功率輸出和所述處理核的電源供應(yīng)管腳之間。5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述功率門直接連接在所述處理核的接地管腳和所述供應(yīng)電路的接地管腳之間。6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述時(shí)序邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路在控制所述功率門和所述開(kāi)關(guān)時(shí)，維持所述功率門的打開(kāi)和關(guān)閉與選擇所述開(kāi)關(guān)的所述本地狀態(tài)和所述遠(yuǎn)程狀態(tài)之間的預(yù)定時(shí)序。7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述時(shí)序邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路響應(yīng)于處理核使能信號(hào)被斷言，而在選擇所述開(kāi)關(guān)的所述遠(yuǎn)程狀態(tài)之前打開(kāi)所述功率門。8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述時(shí)序邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路響應(yīng)于所述處理核使能信號(hào)被解除斷言，而在選擇所述開(kāi)關(guān)的所述本地狀態(tài)之后關(guān)閉所述功率門。9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述時(shí)序邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路響應(yīng)于處理核使能信號(hào)而控制所述功率門...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：P·帕特爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：蘋果公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：