低等待時(shí)間切換下的動(dòng)態(tài)時(shí)鐘和電壓縮放的制作方法
【專利摘要】可使集成電路以低等待時(shí)間在各頻率?電壓模式之間切換的用于動(dòng)態(tài)時(shí)鐘和電壓縮放的系統(tǒng)和方法。這些系統(tǒng)包括可控制功率管理集成電路(PMIC)、諸鎖相環(huán)(PLL)和時(shí)鐘分頻器的資源功率管理器。該資源功率管理器控制各頻率?電壓模式之間的轉(zhuǎn)換。這些系統(tǒng)和方法提供了動(dòng)態(tài)時(shí)鐘和電壓縮放，其中頻率?電壓模式之間的轉(zhuǎn)換為原子操作。另外，資源功率管理器可并行地控制許多模塊，例如，時(shí)鐘分頻器。本發(fā)明可因頻率?電壓模式之間的較低等待時(shí)間而可提供改善的系統(tǒng)性能和降低的系統(tǒng)功率。
【專利說明】
低等待時(shí)間切換下的動(dòng)態(tài)時(shí)鐘和電壓縮放
【背景技術(shù)】
[0001 ]
[0002]本發(fā)明涉及集成電路和電子處理系統(tǒng)，尤其涉及在集成電路和電子處理系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)控制時(shí)鐘和電壓縮放。
[0003]罝量
[0004]集成電路已變得越來越復(fù)雜。為了改善性能與功率之間的折衷，集成電路可在不同時(shí)間以不同頻率和不同電壓操作。例如，集成電路可在包括高性能模式和低功率模式的各種頻率-電壓模式中操作。高性能模式使用高時(shí)鐘頻率和高電源電壓，并且由此提供高性能，但還具有高功耗。低功率模式使用低時(shí)鐘頻率和低電源電壓，并且由此提供低功耗，但還具有低性能。另外，集成電路內(nèi)部的各個(gè)塊可按不同頻率和不同電壓操作。
[0005]概述
[0006]提供了可使集成電路以低等待時(shí)間在各頻率-電壓模式之間切換的用于動(dòng)態(tài)時(shí)鐘和電壓縮放的系統(tǒng)和方法。這些系統(tǒng)包括可控制功率管理集成電路(PMIC)、鎖相環(huán)(PLL)和時(shí)鐘分頻器的資源功率管理器模塊。資源功率管理器控制頻率_電壓模式之間的轉(zhuǎn)換。這些系統(tǒng)和方法提供了動(dòng)態(tài)時(shí)鐘和電壓縮放，其中頻率-電壓模式之間的轉(zhuǎn)換為原子操作。另夕卜，資源功率管理器模塊可并行地控制許多模塊，例如，時(shí)鐘分頻器。由于頻率-電壓模式之間的較低等待時(shí)間，本發(fā)明可以提供改善的系統(tǒng)性能和降低的系統(tǒng)功率。
[0007]在一個(gè)方面，提供了一種集成電路，包括:被配置成執(zhí)行軟件指令的處理器模塊； 多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊，每個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊被配置成基于控制輸入來產(chǎn)生輸出時(shí)鐘信號(hào)； 以及被配置成從處理器模塊接收模式選擇的資源功率管理器模塊，該模式選擇指示多種操作模式中的一種操作模式，資源功率管理器模塊被進(jìn)一步配置成并發(fā)地提供控制輸入以控制多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊中的至少兩個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊以根據(jù)多種操作模式中的所選一種操作模式來操作。
[0008]在一個(gè)方面，提供了一種用于切換集成電路中的操作模式的方法，包括:選擇多種頻率-電壓模式中的一種頻率-電壓模式作為用于該集成電路的新操作模式，每種頻率-電壓模式指定用于該集成電路的時(shí)鐘模塊控制和電壓;將由所選頻率_電壓模式指定的電壓發(fā)信號(hào)通知給功率管理集成電路；以及將由所選頻率-電壓模式指定的時(shí)鐘模塊控制發(fā)信號(hào)通知給多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊，每個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊被配置成基于控制輸入來產(chǎn)生輸出時(shí)鐘信號(hào)，其中由所選頻率-電壓模式指定的時(shí)鐘模塊控制被并發(fā)地提供給多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊的至少兩個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊。
[0009]在一個(gè)方面，提供了一種集成電路，包括:被配置成執(zhí)行軟件指令的處理器模塊； 多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊，每個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊被配置成基于控制輸入來產(chǎn)生輸出時(shí)鐘信號(hào)； 以及被配置成從處理器模塊接收模式選擇的用于管理資源功率的裝置，該模式選擇指示多種操作模式中的一種操作模式，且該用于管理資源功率的裝置被配置成并發(fā)地控制多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊中的至少兩個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊以根據(jù)多種操作模式中的所選一種操作模式來操作。
[0010]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢(shì)將在藉由示例解說本發(fā)明的諸方面的以下描述中變得顯而易見。
[0011]附圖簡述
[0012]就本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作方法兩方面的詳情可部分地通過研究附圖來收集，在附圖中相同的附圖標(biāo)記被用來指代相同的部分，其中:
[0013]圖1是解說用于集成電路的時(shí)鐘和電壓縮放的各方面的功能框圖；
[0014]圖2是解說根據(jù)當(dāng)前公開的實(shí)施例的用于片上系統(tǒng)的集成電路的時(shí)鐘和電壓縮放的各方面的功能框圖；
[0015]圖3是解說根據(jù)當(dāng)前公開的實(shí)施例的資源功率管理器模塊的操作的各方面的功能框圖；
[0016]圖4是解說根據(jù)當(dāng)前公開的實(shí)施例的資源功率管理器模塊與處理器之間的接口的功能框圖；
[0017]圖5是解說根據(jù)當(dāng)前公開的實(shí)施例的用于控制時(shí)鐘和電壓縮放的方法的流程圖；
[0018]圖6是解說根據(jù)當(dāng)前公開的實(shí)施例的鎖相環(huán)控制的各方面的功能框圖；以及
[0019]圖7是解說根據(jù)當(dāng)前公開的實(shí)施例的用于切換集成電路中的操作模式的過程的流程圖。
[0020]詳細(xì)描述
[0021]以下結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為各種配置的描述，而無意表示可實(shí)踐本文中所描述的概念的僅有的配置。本詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)各種概念的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐這些概念。在一些實(shí)例中，以簡化形式示出眾所周知的結(jié)構(gòu)和組件以避免湮沒此類概念。[〇〇22]圖1的功能框圖中解說了示例集成電路。該集成電路包括處理器模塊110和核心模塊120。處理器模塊110和核心模塊120以由功率管理IC(PMIC)140提供的獨(dú)立的電源電壓操作。該P(yáng)MIC可以是單獨(dú)的集成電路。[〇〇23]該集成電路還包括接收時(shí)鐘信號(hào)(X0CLK，例如，來自晶體振蕩器)并產(chǎn)生供處理器模塊110和核心模塊120使用的時(shí)鐘信號(hào)的第一PLL 151和第二PLL 152。由處理器模塊110 控制PLL的操作，包括所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)頻率。[〇〇24]處理器模塊110包括第一時(shí)鐘分頻器模塊111、第二時(shí)鐘分頻器模塊112和第三時(shí)鐘分頻器模塊113。時(shí)鐘分頻器模塊產(chǎn)生供處理器模塊110的子模塊使用的時(shí)鐘。每個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊基于時(shí)鐘模塊控制來產(chǎn)生輸出時(shí)鐘。每個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊可通過從X0CLK和諸 PLL的輸出中選擇輸入時(shí)鐘信號(hào)并通過分頻值將所選輸入時(shí)鐘信號(hào)分頻來產(chǎn)生其輸出時(shí)鐘。相應(yīng)地，時(shí)鐘模塊控制可包括指示輸入時(shí)鐘信號(hào)的選擇并指示分頻值的信號(hào)。分頻值指示輸出時(shí)鐘信號(hào)的頻率和所選輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率之比。輸入時(shí)鐘信號(hào)和分頻值的選擇由處理器模塊110控制。在一實(shí)現(xiàn)中，處理器模塊110可具有三個(gè)以上時(shí)鐘分頻器模塊，例如， 集成電路可具有數(shù)百個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊。處理器模塊110還可包括存儲(chǔ)由可編程處理器執(zhí)行的軟件指令的存儲(chǔ)器。[〇〇25]核心模塊120可包括集成電路的其他功能，例如圖形處理器或通信調(diào)制解調(diào)器。核心模塊120包括第一時(shí)鐘分頻器模塊121和第二時(shí)鐘分頻器模塊122。這些時(shí)鐘分頻器模塊類似于處理器模塊110的諸時(shí)鐘分頻器模塊，但核心模塊120中的時(shí)鐘分頻器模塊產(chǎn)生供核心模塊120的子模塊使用的時(shí)鐘。核心模塊120的分頻器模塊的操作也由處理器模塊110控制。在一實(shí)現(xiàn)中，核心模塊120可具有兩個(gè)以上時(shí)鐘分頻器模塊。另外，集成電路可包括類似處理器模塊110或核心模塊120的許多其他模塊。[〇〇26] 處理器模塊110還控制PMIC 140的操作。例如，處理器模塊可控制PMIC的輸出電壓，包括由處理器模塊110使用的電源電壓。
[0027]處理器模塊110可通過寫入與待改變的各種功能相關(guān)聯(lián)的(例如，位于時(shí)鐘分頻器模塊內(nèi)的)控制寄存器來控制頻率-電壓模式之間的改變。處理器模塊110對(duì)于頻率-電壓模式的軟件控制可導(dǎo)致模式之間的改變較慢。例如，模式改變可導(dǎo)致處理器寫入數(shù)百個(gè)控制寄存器，并花費(fèi)數(shù)百微秒。
[0028]模式之間的較慢改變(等待時(shí)間)可損害集成電路的性能。例如，從高功率模式向低功率模式的較慢改變可導(dǎo)致集成電路在轉(zhuǎn)換期間消耗額外能量。由于集成電路進(jìn)入低功率模式被延遲，該集成電路在低功率模式中花費(fèi)的時(shí)間較少。對(duì)于另一示例，從低性能模式到高性能模式的較慢改變可導(dǎo)致集成電路在執(zhí)行其功能時(shí)被延遲。由于集成電路進(jìn)入高性能模式被延遲，因此該集成電路在轉(zhuǎn)換期間執(zhí)行較慢。另外，處理器用于執(zhí)行頻率-電壓模式改變的周期不能被用于執(zhí)行其他功能。[〇〇29]提供低等待時(shí)間頻率-電壓模式改變可改善集成電路的性能。低等待時(shí)間頻率-電壓模式改變可通過增加集成電路處于低功率模式的時(shí)間量來降低功耗。低等待時(shí)間頻率-電壓模式改變還可以通過允許更早地開始高性能模式來提高性能。
[0030]另外，當(dāng)集成電路處于中間狀態(tài)時(shí)，由處理器模塊執(zhí)行的模塊改變可被中斷。例如，中間狀態(tài)可使其中一些時(shí)鐘分頻器被設(shè)置成新模式而使其他時(shí)鐘分頻器被設(shè)置在先前模式中。恢復(fù)原始模式或行進(jìn)至新模式可能很復(fù)雜。相應(yīng)地，提供作為原子操作的頻率-電壓模式改變可解決該復(fù)雜性。
[0031]圖2是示出用于片上系統(tǒng)(SoC)集成電路(1C)的時(shí)鐘和電壓縮放的各方面的功能框圖。圖2的集成電路類似于圖1的集成電路，除了所描述的區(qū)別以外，相似命名的模塊以相似方式操作。例如，集成電路可以是可被用于移動(dòng)電話的移動(dòng)系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器。例如，集成電路可使用CMOS工藝來制造。[〇〇32]圖2的集成電路包括資源功率管理器模塊130。資源功率管理器模塊130控制PLL 151、152、PMIC 140和時(shí)鐘分頻器模塊111-113、121-122的操作。資源管理器模塊130連接至處理器模塊110，并且可從處理器模塊110的模式控制模塊160接收切換至新頻率-電壓模式的命令。例如，該資源功率管理器模塊130可從模式控制模塊160接收模式選擇。該模式選擇可指示將使用來自一組模式寄存器中的所選一個(gè)模式寄存器的值。
[0033]例如，模式控制模塊160可以是具有執(zhí)行來自存儲(chǔ)器的指令以執(zhí)行模式控制模塊 160的功能的處理器模塊110的軟件模塊。模式控制模塊160可替換地是與處理器模塊110分開的模塊。[〇〇34]例如，模式控制模塊160可通過從處理器模塊110到資源功率管理器模塊130的單次寄存器寫入來觸發(fā)切換至新模式。資源功率管理器模塊130隨后可執(zhí)行頻率-電壓模式的改變而無需與處理器模塊110的進(jìn)一步交互。資源功率管理器模塊130可并發(fā)地執(zhí)行模式改變的多個(gè)部分，例如，改變時(shí)鐘分頻器模塊中的分頻值。這可允許模式改變比由處理器串行執(zhí)行時(shí)更快地執(zhí)行。另外，當(dāng)資源功率管理器模塊130執(zhí)行模式改變時(shí)，處理器模塊110隨后可執(zhí)行其他任務(wù)。此外，模式改變操作可以是不受制于處理器中斷的原子操作。當(dāng)模式改變操作是原子操作時(shí)，模式改變一旦啟動(dòng)就將被完成。相應(yīng)地，集成電路無需能夠在部分完成的模式改變下操作，也無需處置從部分完成的模式改變中恢復(fù)的邏輯。
[0035]圖3是解說圖2的集成電路的資源功率管理器模塊130的操作的各方面的功能框圖。資源功率管理器模塊130使用一組模式寄存器，例如圖3中所示的四個(gè)模式寄存器(第一模式寄存器310、第二模式寄存器320、第三模式寄存器330和第四模式寄存器340)。每個(gè)模式寄存器用于一種頻率-電壓模式。例如，第一模式寄存器310可用于高頻高電壓模式，而第四模式寄存器340可用于低頻低電壓模式。每個(gè)模式寄存器包含針對(duì)該模式設(shè)置操作條件的控制位。對(duì)于具有多于或少于四種頻率-電壓模式的集成電路而言，資源功率管理器模塊將具有相應(yīng)數(shù)目的模式寄存器。
[0036]例如，第一模式寄存器310包括第一時(shí)鐘分頻器值311、第一時(shí)鐘源選擇值312和第一時(shí)鐘輸出啟用值313。第一時(shí)鐘分頻器值311、第一時(shí)鐘源選擇值312和第一時(shí)鐘輸出啟用值313被用于控制集成電路中的諸時(shí)鐘分頻器模塊中的第一個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊。第一時(shí)鐘輸出啟用值313被用于控制第一時(shí)鐘模塊的輸出時(shí)鐘是否被啟用。第一時(shí)鐘源選擇值312被用于控制哪個(gè)源時(shí)鐘(例如，PLL輸出時(shí)鐘或X0CLK)被第一時(shí)鐘分頻器模塊(例如，時(shí)鐘分頻器模塊111)使用。第一時(shí)鐘分頻器值311被用于控制第一時(shí)鐘分頻器模塊(例如，時(shí)鐘分頻器模塊111)的分頻值。時(shí)鐘分頻器值、時(shí)鐘源選擇值和時(shí)鐘輸出啟用值可被稱為時(shí)鐘模塊控制。
[0037]第一模式寄存器310還包括針對(duì)集成電路中每個(gè)其他時(shí)鐘分頻器模塊的時(shí)鐘分頻器值、時(shí)鐘源選擇值和時(shí)鐘輸出啟用值。對(duì)于給定模式寄存器，不同的時(shí)鐘分頻器模塊可針對(duì)各種頻率組合來控制。第一模式寄存器310還包括用于控制PMIC操作的PMIC控制值317(例如，設(shè)置電壓)和用于控制諸PLL操作(例如，設(shè)置頻率)的PLL控制值318。PMIC控制值也可被稱為PMIC控制，而PLL控制值也可稱為鎖相環(huán)控制。其他模式寄存器包含針對(duì)其他模式的相應(yīng)控制值。
[0038]模式寄存器中的值可通過硬件重置被設(shè)置成某些值。這些值也可通過初始化過程(例如，從PR0M)來初始化。在一實(shí)施例中，模式寄存器中的值也可由處理器模塊設(shè)置。例如，處理器模塊可通過向相關(guān)聯(lián)的模式寄存器寫入新值來重新定義諸模式中的一種模式。在一實(shí)施例中，僅模式寄存器的子集可由處理器模塊寫。
[0039]包括在集成電路中的頻率-電壓模式的數(shù)量可以是設(shè)計(jì)折衷。數(shù)量較大的模式可允許諸模式被緊密定制成集成電路的各種操作條件。大量模式還增加了電路復(fù)雜性。當(dāng)集成電路的一塊以較高頻率操作時(shí)，其也需要以較高電壓操作。然而，該塊可以較低頻率和較高電壓操作。與頻率改變相比，電壓改變一般較慢。集成電路可包括時(shí)鐘頻率不同但使用相同電壓的一組或多組頻率-電壓模式。集成電路可非常迅速地在使用相同電壓的一組模式中的諸模式之間改變。例如當(dāng)模式被短期使用時(shí)，這可提供改善的功率-性能折衷。另外，一些寄存器硬件可在諸模式之間共享。
[0040]當(dāng)頻率-電壓模式改變時(shí)，模式選擇信號(hào)控制選擇器341以從與所選模式相對(duì)應(yīng)的模式寄存器中選擇值。例如，資源功率管理器模塊130可控制模式選擇信號(hào)。替換地，模式控制模塊160可提供模式選擇信號(hào)。所選值被提供給由資源功率管理器模塊130控制的各個(gè)模塊。例如，如圖3所解說的，所選時(shí)鐘啟用值、所選時(shí)鐘分頻器值和所選時(shí)鐘源選擇值被提供給時(shí)鐘分頻器模塊351中的一個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊(例如，時(shí)鐘分頻器模塊111、或其他時(shí)鐘分頻器模塊112、113、121和122之一)。例如，諸值可以被提供給時(shí)鐘分頻器模塊351中的諸寄存器。時(shí)鐘分頻器模塊351使用所提供的控制信號(hào)以產(chǎn)生其輸出時(shí)鐘clk_out。盡管在圖3中未解說，但集成電路將具有許多附加時(shí)鐘分頻器模塊，這些附加時(shí)鐘分頻器模塊具有由選擇器341提供的控制信號(hào)。來自選擇器341的控制信號(hào)也提供給PMIC和諸PLL。
[0041]資源功率管理器模塊可按各種方式將其控制信號(hào)提供給由資源功率管理器模塊控制的模塊(諸如時(shí)鐘分頻器模塊111-113、121-122、PLL 151、152和PMIC 140)。例如，控制信號(hào)可被并行地提供給由資源功率管理器模塊控制的所有模塊。替換地，資源功率管理器模塊可串行地提供其中一些控制信號(hào)。用于資源功率管理器模塊與由資源功率管理器模塊控制的諸模塊之間的接口的時(shí)鐘信號(hào)可在模式改變之間被閘門關(guān)斷。
[0042]資源功率管理器模塊130控制新控制信號(hào)何時(shí)被提供給各個(gè)模塊。具體地，資源功率管理器模塊130可相對(duì)于時(shí)鐘分頻器模塊控制的定時(shí)來控制PMIC控制的定時(shí)。例如，當(dāng)頻率(例如，時(shí)鐘分頻器值)和電源電壓兩者都被增大時(shí)，電源電壓一般將首先增大，之后改變頻率。類似地，當(dāng)頻率和電源電壓兩者都將減小時(shí)，時(shí)鐘分頻器值一般將首先減小，之后改變電源電壓。另外，為了避免時(shí)鐘輸出上的毛刺或不期望定時(shí)，資源功率管理器模塊可在改變時(shí)鐘源選擇之前禁用時(shí)鐘分頻器模塊的輸出，并在設(shè)置新源選擇之后重新啟用時(shí)鐘分頻器模塊的輸出。資源功率管理器模塊可使用有限狀態(tài)機(jī)來控制模式改變的定時(shí)。
[0043]圖4是解說根據(jù)當(dāng)前公開的實(shí)施例的資源功率管理器模塊430與處理器460之間的接口的功能框圖。該接口可被用于圖2中的集成電路，例如，資源功率管理器模塊430和處理器模式控制模塊460分別為資源功率管理器模塊130和處理器模塊110(使用模式控制模塊160)。圖4中解說的接口是示例性的，且也可使用其他接口。
[0044]該接口包括從處理器460至資源功率管理器模塊430的發(fā)信號(hào)通知頻率-電壓模式的OPP信號(hào)。例如，該OPP信號(hào)可指示圖3中解說的諸模式寄存器310、320、330、340中的一個(gè)模式寄存器。當(dāng)OPP信號(hào)改變時(shí)，資源功率管理器模塊430用0PP_ack(0PPj角收)信號(hào)來向處理器460確收該改變。
[0045]該接口還包括來自處理器460的可觸發(fā)資源功率管理器模塊430以準(zhǔn)備改變頻率-電壓模式的0PP_prework(0PPj隹備工作)信號(hào)。資源功率管理器模塊430用0PP_prework_ack信號(hào)來向處理器460確收0PP_prewOrk信號(hào)。該準(zhǔn)備工作是對(duì)模式改變的準(zhǔn)備。
[0046]接口包括處理器460向資源功率管理器模塊430發(fā)送的用以觸發(fā)實(shí)際模式改變的更新信號(hào)。當(dāng)改變完成后，用從資源功率管理器模塊430發(fā)送給處理器460的Update_ack(更新_8010信號(hào)來確收更新。
[0047]圖5是解說根據(jù)當(dāng)前公開的實(shí)施例的用于控制時(shí)鐘和電壓縮放的過程的流程圖。該過程可用圖2的集成電路并使用圖4的接口來執(zhí)行。例如，資源功率管理器模塊130可使用從模式控制模塊160接收的信號(hào)來執(zhí)行該過程。類似過程可用其他集成電路和使用其他接口來執(zhí)行。所解說的過程可被用于將集成電路從當(dāng)前頻率-電壓模式改變?yōu)樾骂l率-電壓模式。
[0048]所解說的過程始于指定當(dāng)前頻率-電壓模式的當(dāng)前OPP505。當(dāng)資源功率管理器模塊130從模式控制模塊160接收到0PP_prewOrk信號(hào)時(shí)，資源功率管理器模塊130進(jìn)入新OPP評(píng)估步驟510 ο這發(fā)信號(hào)通知集成電路將從當(dāng)前OPP改變?yōu)樾翺PP。在步驟510，該過程針對(duì)由新OPP指定的時(shí)鐘分頻器檢查哪些源用于輸入時(shí)鐘信號(hào)。對(duì)于被指定為在新OPP中提供輸入時(shí)鐘信號(hào)之一的每個(gè)PLL而言，該過程評(píng)估所指定的PLL的狀態(tài)。如果所指定的PLL關(guān)閉，則根據(jù)針對(duì)新OPP的指定值對(duì)所指定的PLL編程。例如，資源功率管理器模塊130可通過寫入與該P(yáng)LL相關(guān)聯(lián)的控制寄存器來對(duì)所指定的PLL編程。該過程隨后等待PLL鎖定在其新狀態(tài)中。
[0049]另外，在新OPP中指定的時(shí)鐘源(對(duì)于時(shí)鐘分頻器模塊或?qū)τ谙驎r(shí)鐘分頻器模塊提供輸入時(shí)鐘信號(hào)的PLL)可來自未在當(dāng)前OPP中運(yùn)行的時(shí)鐘模塊(例如，晶體振蕩器)。如果時(shí)鐘源來自當(dāng)前未運(yùn)行的時(shí)鐘模塊，則該過程向該時(shí)鐘模塊請(qǐng)求該時(shí)鐘源并等待該時(shí)鐘源運(yùn)行。例如，該資源功率管理器模塊130可寫入與時(shí)鐘模塊相關(guān)聯(lián)的控制寄存器以啟用該控制寄存器。
[0050]該過程隨后進(jìn)入等待更新步驟520。資源功率管理器模塊130向模式控制模塊160發(fā)送0PP_prewOrk_ack以發(fā)信號(hào)通知準(zhǔn)備工作完成。資源功率管理器模塊130隨后等待向它發(fā)信號(hào)通知繼續(xù)OPP模式改變的更新。如果資源功率管理器模塊130在等待更新信號(hào)的同時(shí)接收到附加0PP_prework，則該過程返回至新OPP評(píng)估步驟510以重新評(píng)估新OPP。
[0051]當(dāng)資源功率管理器模塊130接收到更新信號(hào)時(shí)，該過程繼續(xù)至步驟530。在步驟530，資源功率管理器模塊130將新時(shí)鐘模塊控制(例如，分頻值和輸入時(shí)鐘信號(hào)選擇)提供給時(shí)鐘分頻器模塊。資源功率管理器模塊130隨后等待時(shí)鐘分頻器模塊切換至其新狀態(tài)。例如，該過程可等待某個(gè)數(shù)目的時(shí)鐘周期。
[0052]該過程隨后繼續(xù)至步驟540。在步驟540，資源功率管理器模塊130向模式控制管理器160發(fā)信號(hào)通知Update_ack。這指示新OPP生效。該過程還可更新OPP寄存器以反映新OPP的值。
[0053]例如，資源功率管理器模塊130可使用有限狀態(tài)機(jī)或可編程處理器來執(zhí)行圖5的過程。在一實(shí)施例中，處理器模塊110可以能夠超馳由資源功率管理器130執(zhí)行的步驟。例如，資源功率管理器模塊130可在該過程的各個(gè)點(diǎn)處中斷處理器以允許處理器模塊110干預(yù)。
[0054]圖6是解說根據(jù)當(dāng)前公開的實(shí)施例的PLL控制的各方面的功能框圖。PLL控制可被用于圖2的集成電路。該P(yáng)LL由與所選頻率-電壓模式相關(guān)的各種信號(hào)控制?？刂菩盘?hào)可包括PLL模式(例如，包括開啟模式、關(guān)閉模式以及一種或多種待機(jī)模式)、頻率選擇(例如，通過M和N分頻器值發(fā)信號(hào)通知)、輸入時(shí)鐘選擇和輸出時(shí)鐘啟用。
[0055]除了用于合成PLL頻率的分頻器值以外，PLL可在輸出時(shí)鐘上包括分頻器653、654。在PLL輸出時(shí)鐘上使用分頻器以降低其頻率可簡化接收PLL輸出時(shí)鐘的時(shí)鐘分頻器模塊的設(shè)計(jì)。例如，時(shí)鐘分頻器模塊在處于低電壓時(shí)不需要以最大頻率操作。功耗也可降低。例如，在具有低頻率和低電壓的頻率-電壓模式中，包括PLL輸出時(shí)鐘分頻器可降低時(shí)鐘分頻器模塊被設(shè)計(jì)成在其電源處于低電壓時(shí)操作的最大頻率。類似地，時(shí)鐘緩沖電路的性能要求也能被降低。
[0056]圖6解說了PLL650、第一時(shí)鐘分頻器模塊651和第二時(shí)鐘分頻器模塊652。當(dāng)圖6的PLL控制被用于圖2的集成電路時(shí)，PLL 650、第一時(shí)鐘分頻器模塊651和第二時(shí)鐘分頻器模塊652分別可以為例如PLL 151、時(shí)鐘分頻器模塊111和時(shí)鐘分頻器模塊121。時(shí)鐘分頻器模塊從資源功率管理器模塊接收控制信號(hào)以控制其分頻值、其源選擇和它們的時(shí)鐘輸出是否被啟用。時(shí)鐘源選擇的可能源包括PLL 650的兩個(gè)輸出。
[0057]如圖6中所解說的，PLL650產(chǎn)生由門655、656啟用或禁用的兩個(gè)輸出時(shí)鐘。來自門655的第一輸出由來自O(shè)R(或)門640的信號(hào)啟用。來自門656的第二輸出由來自O(shè)R門641的信號(hào)啟用。當(dāng)相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)將被諸時(shí)鐘分頻器的一個(gè)時(shí)鐘分頻器使用時(shí)，OR門一般啟用相應(yīng)的輸出。僅在時(shí)鐘信號(hào)被使用時(shí)才啟用來自PLL的輸出時(shí)鐘信號(hào)可降低功耗。
[0058]當(dāng)任何OR門的輸入信號(hào)活躍時(shí)，OR門640啟用門655。當(dāng)來自門655的PLL時(shí)鐘信號(hào)被第一時(shí)鐘分頻器模塊651選擇時(shí)，第一時(shí)鐘分頻器模塊651向OR門640提供請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)來自門655的PLL時(shí)鐘信號(hào)被第二時(shí)鐘分頻器模塊652選擇時(shí)，第二時(shí)鐘分頻器模塊652也向OR門640提供請(qǐng)求信號(hào)。OR門640還接收控制信號(hào)SW0。例如，該控制信號(hào)SWO可以是軟件控制寄存器值以當(dāng)PLL輸出時(shí)鐘信號(hào)不被諸時(shí)鐘分頻器模塊中的一個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊使用時(shí)超馳禁用PLL輸出時(shí)鐘信號(hào)的正常操作。第二門656以類似于第一門655的方式起作用。
[0059]諸PLL輸出時(shí)鐘信號(hào)的啟用在OR門642被組合以啟用PLL13OR門642還可接收兩個(gè)控制信號(hào)SW2、M2，控制信號(hào)SW2、M2例如可由處理器模塊和資源功率管理器模塊提供。來自O(shè)R門642的對(duì)PLL的啟用還提供給OR門644以啟用對(duì)PLL 650的電源電壓。電源電壓啟用還可由控制信號(hào)M4、SW4控制。來自O(shè)R門642的對(duì)PLL的啟用還提供給OR門643以生成振蕩器啟用信號(hào)。振蕩器啟用還可由控制信號(hào)M3、CLK_REQ(時(shí)鐘_請(qǐng)求)控制。
[0060]圖7是解說根據(jù)當(dāng)前公開的實(shí)施例的用于在集成電路中切換操作模式的過程的流程圖。例如，該過程可使用圖2的集成電路來執(zhí)行。
[0061]在步驟710，選擇新操作模式用于集成電路。例如，新操作模式可由模式控制模塊160來選擇。新操作模式從多種頻率-電壓模式中選擇。每種頻率-電壓模式指定用于集成電路的操作時(shí)鐘頻率和電壓。
[0062]在步驟720，將由所選頻率-電壓模式指定的電壓發(fā)信號(hào)通知給功率管理集成電路。例如，資源功率管理器模塊130可發(fā)信號(hào)通知PMIC 140切換至新電壓。
[0063]在步驟730，將由所選頻率-電壓模式指定的頻率發(fā)信號(hào)通知給多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊。例如，資源功率管理器模塊130可寫入與時(shí)鐘分頻器模塊111 -113、121 -122相關(guān)聯(lián)的寄存器以發(fā)信號(hào)通知時(shí)鐘分頻器模塊的新輸出時(shí)鐘頻率(例如，使用輸入時(shí)鐘信號(hào)選擇和分頻值)。諸頻率被并發(fā)地提供給一些或所有時(shí)鐘分頻器模塊。
[0064]例如，用于切換操作模式的過程可通過添加、省略、重排序或更改步驟來修改。例如，當(dāng)頻率和電壓正減小時(shí)，步驟730可在步驟720之前執(zhí)行。另外，諸步驟可并發(fā)地執(zhí)行。
[0065]盡管以上針對(duì)特定實(shí)施例描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，但本發(fā)明的許多變型可包括具有不同數(shù)目的電源電壓、不同數(shù)目的時(shí)鐘分頻器和不同數(shù)目的PLL的變型。另外，各個(gè)實(shí)施例的特征可以在與以上所述的那些組合不同的組合中被組合。
[0066]本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)結(jié)合本文公開的實(shí)施例描述的各種解說性框和模塊能以各種形式實(shí)現(xiàn)。一些框和模塊已經(jīng)在上文以其功能性的形式作了一般化描述。此類功能性如何被實(shí)現(xiàn)取決于加諸于整體系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)約束。技術(shù)人員對(duì)于每個(gè)特定應(yīng)用可用不同的方式來實(shí)現(xiàn)所描述的功能性，但這樣的實(shí)現(xiàn)決策不應(yīng)被解讀成導(dǎo)致脫離了本發(fā)明的范圍。另外，在一模塊、框或步驟內(nèi)的功能的編組是為了便于描述。具體功能或步驟可以從一個(gè)模塊或框中移除而不會(huì)脫離本發(fā)明。
[0067]結(jié)合本文所公開的實(shí)施例描述的各種解說性邏輯框以及模塊可用設(shè)計(jì)成執(zhí)行本文中描述的功能的通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或其他可編程邏輯器件、分立的門或晶體管邏輯、分立的硬件組件、或其任何組合來實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行。通用處理器可以是微處理器，但在替換方案中，處理器可以是任何處理器、控制器、微控制器、或狀態(tài)機(jī)。處理器還可以被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算設(shè)備的組合，例如DSP與微處理器的組合、多個(gè)微處理器、與DSP核心協(xié)作的一個(gè)或多個(gè)微處理器、或任何其他此類配置。
[0068]結(jié)合本文所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的各個(gè)步驟可直接用硬件、由處理器執(zhí)行的軟件模塊或這兩者的組合來實(shí)現(xiàn)。軟件模塊可駐留在RAM存儲(chǔ)器、閃存、ROM存儲(chǔ)器、EPROM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器、寄存器、硬盤、可移動(dòng)盤、CD-ROM、或任何其它形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。示例性存儲(chǔ)介質(zhì)可被耦合到處理器以使得該處理器能從/向該存儲(chǔ)介質(zhì)讀寫信息。在替換方案中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以被整合到處理器。處理器和存儲(chǔ)介質(zhì)可駐留在ASIC中。
[0069]提供前面對(duì)所公開的實(shí)施例的描述是為了使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員皆能制作或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的各種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的，且本文所描述的一般原理可被應(yīng)用于其它實(shí)施例而不背離本發(fā)明的精神或范圍。因此，應(yīng)理解本文給出的描述和附圖表示本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例并且由此代表本發(fā)明所廣泛地構(gòu)想的主題。應(yīng)進(jìn)一步理解，本發(fā)明的范圍完全涵蓋可對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的其他實(shí)施例，并且本發(fā)明的范圍相應(yīng)地只受到所附權(quán)利要求的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成電路，包括:被配置成執(zhí)行軟件指令的處理器模塊；多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊，所述時(shí)鐘分頻器模塊中的每一者被配置成基于控制輸入來產(chǎn)生 輸出時(shí)鐘信號(hào)；以及被配置成從所述處理器模塊接收模式選擇的資源功率管理器模塊，所述模式選擇指示 多種操作模式中的一種操作模式，所述資源功率管理器模塊被進(jìn)一步配置成并發(fā)地提供所 述控制輸入以控制所述多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊中的至少兩個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊以根據(jù)所述多 種操作模式中的所選一種操作模式來操作。2.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，由所述資源功率管理器模塊控制的所述 多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊的操作包括選擇多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)中的一個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)、指示所述 輸出時(shí)鐘信號(hào)的頻率與所選輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率之比的分頻值。3.如權(quán)利要求2所述的集成電路，其特征在于，由所述資源功率管理器模塊控制的所述 多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊的操作進(jìn)一步包括對(duì)于所述輸出時(shí)鐘信號(hào)是否被啟用的選擇。4.如權(quán)利要求2所述的集成電路，其特征在于，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)鎖相環(huán)(PLL)，所 述PLL中的每一者被配置成產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，其中所述資源功率管理器模塊被進(jìn)一步配置成控制所述PLL以根據(jù)所述多種操作模式 中的所選一種操作模式來操作，以及其中所述多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊的所述多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)包括由所述PLL產(chǎn)生的所述時(shí)鐘信號(hào)。5.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，控制所述多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊以根據(jù)所 述多種操作模式中的所選一種操作模式來操作是原子操作。6.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述資源功率管理器模塊被進(jìn)一步配置 成根據(jù)所述多種操作模式中的所選一種操作模式來控制功率管理集成電路(PMIC)以對(duì)所 述集成電路提供電源電壓。7.如權(quán)利要求6所述的集成電路，其特征在于，所述資源管理器模塊被進(jìn)一步配置成相 對(duì)于對(duì)所述多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊進(jìn)行控制的定時(shí)來控制對(duì)所述PMIC進(jìn)行控制的定時(shí)。8.如權(quán)利要求6所述的集成電路，其特征在于，所述多種操作模式包括使所述PMIC在相 同水平提供所述電源電壓的兩種操作模式，所述兩種操作模式中的每種操作模式使所述多 個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊中的至少一個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊產(chǎn)生不同頻率的相關(guān)聯(lián)輸出時(shí)鐘信號(hào)。9.一種用于切換集成電路中的操作模式的方法，所述方法包括:選擇多種頻率_電壓模式中的一種頻率-電壓模式作為用于所述集成電路的新操作模 式，每種頻率-電壓模式指定用于所述集成電路的時(shí)鐘模塊控制和電壓；將由所選頻率-電壓模式指定的所述電壓發(fā)信號(hào)通知給功率管理集成電路；以及將由所選頻率-電壓模式指定的所述時(shí)鐘模塊控制發(fā)信號(hào)通知給多個(gè)時(shí)鐘分頻器模 塊，每個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊被配置成基于控制輸入來產(chǎn)生輸出時(shí)鐘信號(hào)，其中由所選頻率-電壓模式指定的所述時(shí)鐘模塊控制被并發(fā)地提供給所述多個(gè)時(shí)鐘分 頻器模塊中的至少兩個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述用于所述多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊中的每 個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊的時(shí)鐘模塊控制包括用于選擇多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)中的一個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)的信號(hào)以及用于指示所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的頻率與所選輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率之比的分頻 值的信號(hào)。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述時(shí)鐘模塊控制進(jìn)一步包括所述輸出時(shí)鐘信號(hào)是否被啟用。12.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括將由所選頻率-電壓模式指定的鎖相環(huán) (PLL)控制發(fā)信號(hào)通知給一個(gè)或多個(gè)PLL，每個(gè)PLL被配置成基于所述鎖相環(huán)控制來產(chǎn)生一 個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，其中所述多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊的所述多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)包括由所述 PLL產(chǎn)生的所述時(shí)鐘信號(hào)。13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，選擇所述多種頻率-電壓模式中的一種頻 率-電壓模式由處理器執(zhí)行。14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述多種頻率-電壓模式包括指定相同電 壓水平的兩種頻率-電壓模式，所述兩種頻率-電壓模式中的每種頻率-電壓模式指定針對(duì) 所述時(shí)鐘分頻器模塊中的至少一個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊的不同時(shí)鐘模塊控制。15.—種集成電路，包括:被配置成執(zhí)行軟件指令的處理器模塊；多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊，所述時(shí)鐘分頻器模塊中的每一者被配置成基于控制輸入來產(chǎn)生 輸出時(shí)鐘信號(hào)；以及被配置成從所述處理器模塊接收模式選擇的用于管理資源功率的裝置，所述模式選擇 指示多種操作模式中的一種操作模式，且所述用于管理資源功率的裝置被配置成并發(fā)地控 制所述多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊中的至少兩個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊以根據(jù)所述多種操作模式中的 所選一種操作模式來操作。16.如權(quán)利要求15所述的集成電路，其特征在于，由所述用于管理資源功率的裝置控制 的所述多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊的操作包括選擇多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)中的一個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)、指 示所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的頻率和所選輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率之比的分頻值。17.如權(quán)利要求16所述的集成電路，其特征在于，由所述用于管理資源功率的裝置控制 的所述多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊的操作進(jìn)一步包括對(duì)于所述輸出時(shí)鐘信號(hào)是否被啟用的選擇。18.如權(quán)利要求16所述的集成電路，其特征在于，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)鎖相環(huán)(PLL)， 所述PLL中的每一者被配置成產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，其中所述用于管理資源功率的裝置被進(jìn)一步配置成控制所述PLL以根據(jù)所述多種操作 模式中的所選一種操作模式來操作，以及其中所述多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊的所述多個(gè)輸入時(shí)鐘信號(hào)包括由所述PLL產(chǎn)生的所述時(shí)鐘信號(hào)。19.如權(quán)利要求15所述的集成電路，其特征在于，控制所述多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊以根據(jù) 所述多種操作模式中的所選一種操作模式來操作是原子操作。20.如權(quán)利要求15所述的集成電路，其特征在于，所述用于管理資源功率的裝置被進(jìn)一 步配置成根據(jù)所述多種操作模式中的所選一種操作模式來控制功率管理集成電路(PMIC) 以對(duì)所述集成電路提供電源電壓。21.如權(quán)利要求20所述的集成電路，其特征在于，所述用于管理資源功率的裝置被進(jìn)一 步配置成相對(duì)于對(duì)所述多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊進(jìn)行控制的定時(shí)來控制對(duì)所述PMIC進(jìn)行控制的定時(shí)。22.如權(quán)利要求20所述的集成電路，其特征在于，所述多種操作模式包括使所述PMIC在 相同水平提供所述電源電壓的兩種操作模式，所述兩種操作模式中的每種操作模式使所述 多個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊中的至少一個(gè)時(shí)鐘分頻器模塊產(chǎn)生不同頻率的相關(guān)聯(lián)輸出時(shí)鐘信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G06F1/32GK105980959SQ201580007810
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日
【發(fā)明人】D·R·帕爾, P·I·彭澤什, M·W·奧勒姆
【申請(qǐng)人】高通股份有限公司