本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力傳送系統(tǒng)及多核處理芯片。

背景技術(shù)：

降壓型轉(zhuǎn)換器(buckconverter)由于具有高功率效率，因此有利于用于向多核處理器提供電力。但是，在傳統(tǒng)設(shè)計中，多核處理器中的每個核心均由相同的降壓調(diào)節(jié)器供電。不幸地是，由于在同一時間，并不是每個核心均工作在相同的負(fù)載狀態(tài)中，因此這樣的設(shè)計降低了整體的功率效率。一些核心所需的核心電壓的期望電平可能高，同時其他核心所需的核心電壓的期望電平可能低。通過相同的降壓調(diào)節(jié)器來將相同的電壓供應(yīng)至不同的核心會導(dǎo)致不必要的功率浪費(fèi)，并且降低了整體的功率效率。

另一方面，當(dāng)多核處理器中的核心執(zhí)行某些復(fù)雜任務(wù)時，電流需求可能會顯著地提升。這種在電流汲取(currentdraw)中的快速變化會引起“電壓下降”效應(yīng)，意味著核心的核心電壓水平被拉下來。如果核心電壓的電平下降得太低，那么核心的性能將受到不利影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電力傳送系統(tǒng)及多核處理芯片，有助于維持核心的核心電壓的電平。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電力傳送系統(tǒng)，用于多核處理芯片，包括：第一電力傳送單元，耦接至第一電源設(shè)備，用于將來自該第一電源設(shè)備的電力供應(yīng)至該多核處理芯片的第一核心；以及第二電力傳送單元，耦接至第二電源設(shè)備，用于根據(jù)該第一核心所需的核心電壓的電平，選擇性地將來自該第二電源設(shè)備的電力供應(yīng)至該第一核心。

其中，該第一電源設(shè)備提供給該第一電力傳送單元的第一電源電壓小于該第二電源設(shè)備提供給該第二電力傳送單元的第二電源電壓。

其中，該第一或第二電力傳送單元包括：電壓調(diào)節(jié)器或者多個電壓調(diào)節(jié)器的組合。

其中，該電壓調(diào)節(jié)器包括：低壓差穩(wěn)壓器、開關(guān)電容電壓調(diào)節(jié)器或者開關(guān)電源。

其中，該第一電力傳送單元包括：電力開關(guān)；或者，該第一電力傳送單元包括：電力開關(guān)和電壓調(diào)節(jié)器，其中該電力開關(guān)和該電壓調(diào)節(jié)器并聯(lián)；或者，該第一電力傳送單元包括：多個電壓調(diào)節(jié)器的組合和電力開關(guān)，其中該多個電壓調(diào)節(jié)器的組合與該電力開關(guān)并聯(lián)。

其中，當(dāng)該多核處理芯片的多個核心所需的核心電壓實(shí)質(zhì)相同時，旁路該第一電力傳送單元中的電壓調(diào)節(jié)器或者多個電壓調(diào)節(jié)器組合。

其中，該第二電力傳送單元包括：開關(guān)和比較器的組合，或者電流源和比較器的組合。

其中，該第二電力傳送單元包括：暫態(tài)至?xí)r間控制器，用于確定是否將該第二電源設(shè)備的電力供應(yīng)至該第一核心以及供應(yīng)多長時間，以及相應(yīng)地控制該第二電力傳送單元通過提供升壓電流至該第一核心，以拉高該第一核心所需的核心電壓的電平。

其中，該暫態(tài)至?xí)r間控制器根據(jù)該核心電壓的電平的變化率和電平閾值中的至少一個，來決定是否將該第二電源設(shè)備的電力供應(yīng)至該第一核心。

其中，該第一和第二電源設(shè)備為設(shè)置在該多核處理芯片外部的降壓調(diào)節(jié)器。

其中，該第一電源設(shè)備為設(shè)置在該多核處理芯片的外部的降壓調(diào)節(jié)器，該第二電源設(shè)備為設(shè)置在該多核處理芯片的晶粒上的開關(guān)電容調(diào)節(jié)器。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多核處理芯片，包括：多個核心，以及如上所述的電力傳送系統(tǒng)。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：

本發(fā)明實(shí)施例，采用第一和第二電力傳送單元來同時向核心供電，并且其中的第二電力傳送單元能夠選擇性地將電力供應(yīng)至核心，因此第二電力傳送單元在核心的核心電壓的電平由于突然的大量電流需求而降低時，可以有助于維持/調(diào)整核心電壓的電平。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電力傳送系統(tǒng)和多核處理芯片的原理示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電力傳送系統(tǒng)和多核處理芯片的原理示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電力傳送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4a～4c為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在多核心的不同負(fù)載狀態(tài)下應(yīng)用的電力傳送裝置的配置圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的第二電力傳送單元的原理示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的核心電壓的波形示意圖，用于示例性地解釋第二電力傳送單元是如何工作的。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

在本申請說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包括”、“包含”為一開放式的用語，故應(yīng)解釋成“包括(含)但不限定于”。另外，“耦接”一詞在此為包括任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接至該第二裝置，或透過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。

首先參考圖1，其為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電力傳送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該電力傳送系統(tǒng)100將多個核心電壓vdd1～vddn提供至多核處理芯片200的多個核心cr1～crn。該電力傳送系統(tǒng)100包括：多個電力傳送裝置110_1～110_n，每個電力傳送裝置分別耦接至多核處理芯片200的核心cr1～crn之一，并且用來向?qū)?yīng)的核心供應(yīng)電力。每個電力傳送裝置110_1～110_n包括：第一電力傳送單元(即112_1～112_n)和第二電力傳送單元(即114_1～114_n)。但是，根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，存在某些具有不同架構(gòu)的電力傳送裝置(未示出)。例如，某些電力傳送裝置可能僅包含第一電力傳送單元或僅包含第二電力傳送單元。

第一電力傳送單元112_1～112_n進(jìn)一步耦接至第一電源設(shè)備120，該第一電源設(shè)備120提供第一電源電壓vcc1至第一電力傳送單元112_1～112_n。該第二電力傳送單元114_1～114_n進(jìn)一步耦接至第二電源設(shè)備140，該第二電源設(shè)備提供第二電源電壓vcc2至第二電力傳送單元114_1～114_n。第一電力傳送單元112_1～112_n是可操作的，以分別將第一電源電壓vcc1轉(zhuǎn)換為核心cr1～crn所需的核心電壓vdd1～vddn，并且調(diào)節(jié)核心電壓vdd1～vddn的電平。一般地，核心cr1～crn所需的電力大部分由第一電源設(shè)備120提供并且由第一電力傳送單元112_1～112_n傳送。

第二電力傳送單元114_1～114_n是可操作的，以分別將第二電源電壓vcc2轉(zhuǎn)換為升壓電流(boostcurrent)，作為對核心cr1～crn突然的大電流需求的響應(yīng)。當(dāng)升壓電流供給至核心時，可以維持或拉高核心電壓的電平，從而避免電壓降效率和核心性能的衰減。第二電力傳送單元114_1～114_n一般是非激活的，并且僅在需要時激活。例如，如果發(fā)現(xiàn)核心電壓vdd1的電平突然下降，那么將激活對應(yīng)的第二電力傳送單元114_1以提供升壓電流至核心cr1。此舉有助于第一電力傳送單元112_1維持核心cr1所需的核心電壓vdd1的電平。

由于第二電力傳送單元114_1～114_n在需要時，可能需要提供大的升壓電流，因此施加至第二電力傳送單元114_1～114_n的電源電壓vcc2應(yīng)該足夠的高。另一方面，為了保證電力傳送系統(tǒng)100的整體功率效率，第一電源設(shè)備120提供的第一電源電壓vdd1應(yīng)該盡可能的低，并且僅需提供充足的電力，以允許第一電力傳送單元112_1～112_n在一般狀態(tài)下維持核心電壓vdd1～vddn的電平。從此點(diǎn)而言，第一電源電壓vcc1可以低于第二電源電壓vcc2。

如圖1所示，第一電源設(shè)備120和第二電源設(shè)備140均設(shè)置在多核處理芯片200的外部，并且優(yōu)選地使用降壓調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)(為了更佳的功率效率)。但是，在圖2所示的另一實(shí)施例中，第一電源設(shè)備120可以設(shè)置在多核處理芯片200的外部，而第二電源設(shè)備140可以設(shè)置在多核處理芯片200的內(nèi)部。在本實(shí)施例中，第二電源設(shè)備140可以為在晶粒210上的開關(guān)電容升壓轉(zhuǎn)換器，其中多核處理器芯片200的核心cr1～crn被布置在該晶粒210上。在本實(shí)施例中，使用設(shè)置在晶粒210外部的輸出電容c1來提供該第二電源電壓vcc2。

請注意，根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，多核處理芯片200中存在某些核心(未示出)直接由第一電源設(shè)備120和/或第二電源設(shè)備140供電，而無需電力傳送裝置110_1～110_n。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的電力傳送裝置之一的詳細(xì)原理示意圖。請注意，所示意的架構(gòu)并非限制，并且可以進(jìn)一步應(yīng)用在每一個電力傳送裝置中。在圖3中，電力傳送裝置110_1將核心電壓vdd1提供至多核處理芯片200的核心cr1。第一電力傳送單元112_1可以包括：電力開關(guān)131_1或電壓調(diào)節(jié)器/電壓調(diào)節(jié)器組合132_1。可選地，第一電力傳送單元112_1可以包括：電力開關(guān)131_1和電壓調(diào)節(jié)器/電壓調(diào)節(jié)器組合132_1。一般地，電力傳送裝置110_1使用電力開關(guān)131_1和電壓調(diào)節(jié)器/電壓調(diào)節(jié)器組合132_1來向核心cr1提供核心電壓vdd1。但是，如果核心cr1的電流需求顯著地升高，從而引起核心電壓vdd1顯著地下降，那么第二電力傳送單元114_1將被激活以補(bǔ)救核心cr1的電流需求，以有助于將核心電壓vdd1調(diào)節(jié)在核心cr1期望的電平處。

電壓調(diào)節(jié)器/電壓調(diào)節(jié)器組合132_1可以為單個電壓調(diào)節(jié)器或多個電壓調(diào)節(jié)器的組合(即電壓調(diào)節(jié)器組合)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)器132_1可以為ldo(low-dropoutregulator，低壓差穩(wěn)壓器)，scvr(switched-capacitorvoltageregulator，開關(guān)電容電壓調(diào)節(jié)器)或者smps(switched-modepowersupply，開關(guān)電源)。在優(yōu)選實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)器組合132_1可以至少包括ldo，scvr或smps。

根據(jù)一個實(shí)施例，第二電力傳送單元114_1可以為電壓調(diào)節(jié)器或多個電壓調(diào)節(jié)器組合。優(yōu)選地，第二電力傳送單元114_1可以為ldo、scvr或smps，或者多個電壓調(diào)節(jié)器組合可以至少包括：ldo、scvr或smps。根據(jù)另一實(shí)施例，第二電力傳送單元114_1可以包括：開關(guān)和電流的組合，或者開關(guān)和比較器的組合。

圖4a～4c示意了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的電力傳送系統(tǒng)如何操作，以向不同負(fù)載狀態(tài)下的核心cr1和cr2供電。在圖4a所示的狀態(tài)(a)中，假設(shè)核心cr1和cr2均處于重負(fù)載狀態(tài)，并且核心電壓vdd1和vdd2的期望電平相同的高(如1.0v)，那么電力開關(guān)131_1和131_2均導(dǎo)通以將第一電源電壓vcc1提供至核心cr1和cr2。第一電源設(shè)備120可以直接向核心cr1和cr2輸出大致等于1.0v的電源電壓vcc1。另外，如果電流要求突然升高，那么第二電力傳送單元114_1和114_2將被激活。由于核心cr1和cr2的期望電平相同的高，因此沒有必要獨(dú)立地調(diào)整核心電壓vdd1和vdd2。因此，電壓調(diào)節(jié)器/電壓調(diào)節(jié)器組合132_1和132_2將不會激活或者旁路(bypass)以達(dá)到較高的整體效率。

在圖4b所示的狀態(tài)(b)中，假設(shè)核心cr1和cr2均處于低負(fù)載狀態(tài)，并且核心電壓vdd1和vdd2的期望電平同樣的低(如0.5v)，那么電力開關(guān)131_1和131_2將導(dǎo)通以提供第一電源電壓vcc1至核心cr1和cr2。第一電源設(shè)備120直接將大致等于0.5v的電源電壓vcc1輸出給每個核心。另外，如果電流要求突然升高，那么第二電力傳送單元114_1和114_2將被激活。由于核心cr1和cr2的期望電平同樣的低，因此沒有必要獨(dú)立地調(diào)整核心電壓vdd1和vdd2。因此，電壓調(diào)節(jié)器/電壓調(diào)節(jié)器組合132_1和132_2將不會被激活或者旁路(bypass)。

在圖4c所示的狀態(tài)(c)中，假設(shè)核心cr1處于重負(fù)載狀態(tài)，同時核心cr2處于輕負(fù)載狀態(tài)，并且核心電壓vdd1和vdd2的期望電平不同(如分別為1.0v和0.5v)。由于第一電源設(shè)備120不可能同時提供不同電平的核心電壓vdd1和vdd2，因此電壓調(diào)節(jié)器/電壓調(diào)節(jié)器組合132_1和132_2中的至少一個不會被旁路，其中旁路例如是指利用開關(guān)短路起來。在本實(shí)施例中，電力開關(guān)131_1和131_2可以導(dǎo)通或者不導(dǎo)通。但是，如果電流要求突然升高，那么第二電力傳送單元114_1和114_2將被激活。一般地，當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器/電壓調(diào)節(jié)器組合132_1或132_2工作時，對應(yīng)的電力開關(guān)131_1或131_2斷開。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的第二電力傳送單元114_1之一的操作示意圖。請注意，根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，在另一第二電力傳送單元中可能存在類似的電路。該第二電力傳送單元114_1包括：t2t控制器(transient-to-timecontroller，暫態(tài)至?xí)r間控制器)1141_1，電流源1142_1和開關(guān)1143_1。該t2t控制器1141_1旨在監(jiān)視核心cr1的核心電壓vdd1的電平，并且確定是否激活第二電力傳送單元114_1來供應(yīng)升壓電流i_b以及供應(yīng)升壓電流i_b所需持續(xù)的時間。該t2t控制器1141_1可以控制開關(guān)1143_1導(dǎo)通，以允許電流源1142_1提供升壓電流i_b至核心cr1。

圖6為核心電壓的波形示意圖，用來示例性地解釋t2t控制器如何操作的。如圖所示，核心cr1所需的核心電壓vdd1的期望電平為vdd_期望。在時間t0處，核心cr1汲取大量電流，從而導(dǎo)致在時間t1處的第一電壓下垂(firstvoltagedroop)。從時間t0至t1，該t2t控制器1141_1可以偵測到核心電壓vdd1的電平變化率超過閾值th1。因此，該t2t控制器1141_1確定控制第二電力傳送單元114_1來提供升壓電流i_b至核心cr1，從而拉高核心電壓vdd1的電平并且減輕電壓降效率。如上所述，第二電力傳送單元114_1可以具有低的功率效率，因此該t2t控制器1141_1僅在在短期內(nèi)控制第二電力傳送單元114_1提供升壓電流i_b。另外，該t2t控制器1141_1可以根據(jù)電平閾值th2來確定是否提供升壓電流i_b。例如，由于核心電壓vdd1的電平低于電壓電平閾值th2，因此該t2t控制器1141_1確定控制第二電力傳送單元114_1提供升壓電流i_b。但是，由于在時間t3處的核心電壓vdd1沒有低于電壓電平閾值th2(既使電平變化率仍然高)，因此該t2t控制器1141_1沒有控制第二電力傳送單元114_1提供升壓電流i_b。在這樣的條件下，核心電壓vdd1的電平僅由第一電源設(shè)備120和第二電力傳送單元112_1來維持，第二電力傳送單元112_1提供更高的電源電壓vcc1?；诟鞣N閾值和激活周期，存在廣泛的機(jī)會來平衡第二電力傳送單元114_1～114_n的整體功率效率以及多核心處理芯片200的整體性能。

說明書中對“一個實(shí)施例”或“實(shí)施例”的參考意味著結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征，結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一個實(shí)現(xiàn)中。在說明書中的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實(shí)施例中”不一定都指代相同的實(shí)施例。因此，雖然已經(jīng)以結(jié)構(gòu)特征和/或方法動作特有的語言描述了實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，所要求保護(hù)的主題可以不限于所描述的特定特征或動作。相反，具體特征和行為被公開為實(shí)現(xiàn)所要求保護(hù)的主題的示例形式。

總之，電力傳送系統(tǒng)的第一電力傳送單元允許核心電壓的電平可以被獨(dú)立地調(diào)整，從而保證整體的功率效率。電力傳送系統(tǒng)的第二電力傳送單元在當(dāng)核心電壓的電平僅僅由于突然的大量電流需求而降落時，可以有助于維持/調(diào)節(jié)核心電壓的電平。因此，電力傳送系統(tǒng)有效地平衡了多核處理器芯片的性能和功率消耗。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。