基于电压供给调制振荡器频率的方法和电力管理体系结构技术

一种用于基于电压供给调制逻辑时钟振荡器频率的方法和系统。所述系统包括具有逻辑操作的逻辑单元，以及产生自调节时钟以便与所述逻辑操作相匹配的设备。所述设备被配置以使用供给电压作为独立变量以便对于电压变化优化设备参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于基于电压供给调制频率的方法和系统，并且更特别地， 涉及基于电压供给调制振荡器频率的方法和电力管理体系结构。
技术介绍
对于在低或超低电力环境中的^Mt而言，重要的是能够在可变电力供 给下操作。低电力环境的例子包括射频识别(RFID)应用，以及测量结构 中的振动的设备。在这样的设备中，并非罕见的是从例如像光、振动等这 样的外部源收集有限和间歇数量的能量。在保持波形因数(form factor) 和低成本的尝试中，该设备并不具有典型的电源，例如，AC(交流)适配 器、电池、大电容器或其它蓄电设备(supply storage device)。由于在这 些设备中缺乏任何典型的电源，可用电力与供给电压一样是间歇的，并且 因而，必须改变逻辑时钟频率来满足时序.控制负载(逻辑)以便高效使用电压供给变化是复杂的，并且在该复 杂控制中所使用的工艺和电路消耗能量。独立地控制电压和频率需要这样 的处理器(或状态机)定序(sequencing)，即该处理器(或状态机)定 序确保所有的频率i殳置都可以由对应的电压支持.另外，在具有不精确容 差(inexact tolerance)的环境中使用该类型的控制会造成对可用电力的低 效使用。更具体地，在已知的系统中，有必要构建频率查找表，其包括支持相 应电压的频率的列表.然而，因为电压与频率之间的关系不是直观函数， 即频率和电压不具有线性关系，所以构建这样的查找表并非无足轻重的任 务。为了构建查找表，因而有必要在不同电压对每个电路进行复杂的时序分析以确定相应的频率。然后，该时序分析可以用于创建频率查找表。同样，状态机或处理器可以用于确定所需要的电压/频率关系。然而， 状态机或处理器的使用在电力消耗上是非常昂贵的。当然，这将降低设备的整体性能。同样，状态机的使用是非常复杂的，因为其需要许多电i^L 术。借助于更具体的例子，在当前的系统中，对于当前给定性能电力消耗， 为了最小化电力，两种控制是必要的，电压和时钟频率。该控制可以是内 部或外部的。必须小心控制电压和时钟频率以确保时钟频率可以由任意给定电压支持。如图1所示，内部或外部控制向DAC和分频器提供控制。 在该例中，逻辑芯片由可编程电源驱动。当希望低电力^Mt时(权衡最大 性能)，可以(通过振荡器/分频器)降低时钟频率，而这又允许降低电力 供给。在这样的系统中，在不首先降低时钟频率的情况下，不能够降低供 给电压。如果在不首先降低时钟频率的情况下降低了供给电压，则将不满足时序。在这样的已知系统中，振荡器频率并不跟踪电源；而是通过受控 逻辑和外部逻辑控制器来控制电源和成振荡器/分频器。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面， 一种用于基于电压供给调制振荡器频率的系统 包括具有逻辑操作频率的逻辑单元，以及产生自调节时钟以便与所述逻 辑IMt频率相匹配的设备。所述设备被配置以使用供给电压作为独立变量， 以便对所述供给电压中的不同电压变化优化设备^lt。在本专利技术的另一方面， 一种系统包括具有逻辑^作频率的逻辑单元，操作充分匹配的模块。在本专利技术的又一方面， 一种用于确定电路中最慢路径的方法包括对 于从Vmin到Vmax，找到具有最坏情况余量(worst case slack)的^§4^ 以及提取和M所述具有最坏情况余量的路径的路径数据。当找到最后的 工艺拐点(process corner )并且VDD=Vmax时，该工艺创建并JL改置反馈参考路径到所述电路中。 附图说明图l表示需要两点控制的常规系统； 图2根据本专利技术的实施例示出了示例性控制流程图； 图3根据本专利技术的实施例示出了示例性电路布图； 图4根据本专利技术的实施例示出了示例性电路布图； 图5根据本专利技术的实施例示出了示例性电路布图； 图6依照本专利技术的实施例示出了使用倍频器的示例性时序； 图7根据本专利技术的实施例示出了示例性电路布图； 图8祁*据本专利技术的实施例示出了示例性电路布图； 图9^fl据本专利技术的实施例示出了示例性电路布图； 图IO根据本专利技术的实施例示出了示例性电路布图； 图11示出了在流水线定时(pipeline clocking)中时钟之间的异相校 准(out of phase alignment);图12根据本专利技术的实施例示出了示例性电路布图；以及 图13是实现^L据本专利技术的实施例的步骤的流程图。具体实施方式本专利技术涉及一种用于基于电压供给调制频率的方法和系统，并且更特 别地，涉及基于电压供给调制振荡器频率的方法和电力管理体系结构.本 专利技术的系统和方法降低了复杂度以及消耗能量的附加控制电路。本专利技术的 系统和方法还对控制消除了很多不精确容差，这些不精确容差减弱了对电 力的高效使用。在实施例中，本专利技术的系统和方法被配置以便以模拟设备操作的方式、 基于供给电压调制振荡器的频率。借助于例子，振荡器(频率/电源)的传 递函数(transfer function)可以是具有参考电路/躲以便g设备械的 闭环或者开环(编程于振荡器电路中)。在实施例中，如下文较为详细讨论的，存在若干选项以实现在设计、 时序分析和时序优化方面具有各种复杂度级别的本专利技术的功能性。例如，本专利技术包括(i) 在开环系统中，监控供给电压并且选择对应的频率(算法/表驱动)；(ii) 驱动系统时钟的环形振荡器(RO),其中RO正流出(runoff) 与逻辑相同的供给；(m)作为(ii)的细化，在RO中复制"慢速路径(slowpath)";(iv) 作为(iii)的细化，基于供给电压将多个"慢速"路径接入RO;(v) 作为(vi)的细化，自动选择最慢路径；(vi) 作为(v)的细化，基于时钟相位或跃迁方向(transition direction)选择最'艮5$4圣；和/或(vii) 作为(v)或(vi)的细化，在跟踪关键路径(critical path) 的操作时，抽样逻辑可以被移近将要被监控或者驱动不同电力岛上的振荡 器的电路。图2示出了实现本专利技术实施例的、说明性的一般流程图。图2 (以及 文中所描述的其它流程图)可以同样代表本专利技术的高级框图，图2 (以及 文中所描述的其它流程图)的步骤可以M户机服务器关系中的服务器实 现和执行，或者它们可以在具有传送到用户工作站的^^作信息的用户工作 站上运行。另外，本专利技术可以采取全硬件实施例、全软件实施例或既含硬 件又含软件元素的实施例的形式。在实施例中，以软件实现本专利技术，其包括但不限于固件、常驻软件、 微码等。另外，本专利技术可以采取可访问于计算机可用或计算机可读介质的 计算机程序产品的形式，该计算机可用或计算机可读介质提供由计算机或 任何指令执行系统使用的或者与计算机或任何指令执行系统结^^吏用的程 序代码。对于该描述来说，计算机可用或计算机可读介质可以是能够容纳、 存储、通信、传播或传送由指令执行系统、体系或设备使用的或者与指令 执行系统、体系或设备结>^吏用的程序的任何体系。介质可以是电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统(或体系或设备)或者传^Nh质。计 算机可读介质的例子包括半导体或固态存储器、磁带、可装卸计算^ut盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘。光盘 的当前的例子包括只读光盘存储器(CD-ROM)、读/写光盘(CD-R/W)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于基于电压供给调制振荡器频率的系统，其包括：　　　　具有逻辑操作频率的逻辑单元；以及　　　　产生自调节时钟以便与所述逻辑操作频率相匹配的设备，所述设备被配置以使用供给电压作为独立变量，以便对于所述供给电压中不同的电压变化优化设备参数。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：CR奥格尔维，KJ古德诺，CB雷纳德，KR威廉姆斯，ST文特罗内，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]