用于优化内核电压电平和个别子组件的操作频率以降低便携式计算设备中的功耗的方法 ...的制作方法
【专利摘要】公开了用于优化便携式计算设备(“PCD”)的内核电压电平，增强个别子组件的频率性能的方法和系统。确定针对PCD内的多个子组件的多个电压值。接着，可以基于所述多个电压值，利用电压聚合器来计算精简的电压值的集合。随后，可以根据该精简的电压值的集合，由PCD内的电压优化器来确定用于共享功率域的优化的电压电平。随后，可以将共享功率域设置为该优化的电压电平。随后，可以基于该优化的电压电平，利用频率性能增强器来优化每一个子组件的操作频率。此外，可以根据该优化的频率，由频率性能增强器计算优化的功率降级持续时间，并为每一个子组件进行设置。
【专利说明】用于优化内核电压电平和个别子组件的操作频率从降低便携 式计算设备中的功耗的方法和系统
[0001] 相关申请声明
[0002] 本申请是2013年11月21日提交的、标题为"MET册D AND SYSTEM FOR OPTIMIZING A CORE VOLTAGE LEVEL OF A PCD AND ENHANCING FREQUENCY PERFORMANCE OF INDIVIDUAL SUBCOMro肥NTS IN 0畑邸 TO REDUCE POWER CONSUMPTION WITHIN T肥 PC护 的美国临时专利申请No. 61 /907，382的非临时申请，故根据35U .S.C.§119(e)要求该临时申 请的优先权，W引用方式将其全部内容并入本文。
【背景技术】
[0003] 便携式计算设备（"PC护）正成为个人和专业人±人员的必需品。运些设备可W包 括蜂窝电话、便携式数字助理（"PDA")、便携式游戏控制台、掌上型计算机和其它便携式电 子设备。
[0004] 由于PCD变成人们的必需品，因此从用户的角度来看，在充电周期之间具有足够的 能量来操作PCD的方面上的优化性能是一个重要的因素。在电池电源上具有足够的能量来 操作PCD，通常受到该设备的功耗的支配。并且PCD的每一个子组件(例如，电池供电的PCD中 的照相机和移动显示器)最终消耗功率，并促成PCD的整体功耗和性能。
[0005] 常规PCD的一个问题在于:PCD的具有最重工作负载的子组件所期望的最高电压， 确定整个PCDW及其其它子组件的电压电平。运导致在不需要由具有最重工作负载的单个 组件所请求的更高电压的那些子组件中的电流泄漏的增加。
[0006] 例如，假定PCD的一个子组件(类似摄像头）由于其工作负载的尖峰而请求电压的 增加。其间，该PCD的其它子组件(例如，移动显示器、内部电路总线和视频编码器)不需要它 们的电压增加。与具有繁重工作负载的摄像头相比，不具有繁重工作负载的运些其它子组 件的电压的增加，将导致来自运些轻量级工作负载组件的显著的电流泄漏，来自该PCD的运 些轻量级工作负载组件的显著功率损失。
[0007] 因此，本领域所需要的是用于优化PCD的内核电压电平，同时增强个别子组件的频 率性能，W便降低PCD中的功耗的方法和系统。
【发明内容】
[000引公开了用于优化便携式计算设备（"PCD")的内核电压电平，增强个别子组件的频 率性能的方法和系统。针对PCD内的多个子组件，确定多个电压值。接着，可W基于所述多个 电压值，利用电压聚合器来计算精简的电压值的集合。随后，可W根据该精简的电压值的集 合，由PCD中的电压优化器来确定用于共享功率域的优化的电压电平。随后，可W将共享功 率域设置为该优化的电压电平。随后，可W基于该优化的电压电平，利用频率性能增强器来 优化每一个子组件的操作频率。此外，可W根据优化的频率，由频率性能增强器计算优化的 功率降级持续时间并为每一个子组件进行设置。
[0009] PCD的每一个子组件可W包括W下各项中的至少一项：照相机、显示器、通信总线、 视频编码器、视频解码器和信号处理器。此外，频率性能增强器还可w基于溫度和所优化的 电压电平中的至少一个，估计子组件的泄漏功率。此外，频率性能增强器还可W计算W下各 项中的任何一项:子组件的目前工作负载;处理目前工作负载所需的最低操作频率;基于所 优化的电压电平而可用的理想操作频率；W及基于所优化的电压电平而可用的最高操作频 率。
【附图说明】
[0010] 在附图中，除非另外指出，否则贯穿各个视图的类似附图标记指代类似的部件。对 于利用了诸如"102A"或"102B"之类的字母字符名的附图标记而言，运些字母字符名可W区 分在同一附图中出现的两个类似部件或者组成部分。当一个附图标记旨在涵盖所有附图之 中具有相同附图标记的所有部件时，可W省略用于附图标记的字母字符名。
[0011] 图1A是示出了便携式计算设备（"PC护）的实施例的功能框图；
[0012] 图1B是诸如移动电话之类的便携式计算设备的示例性实施例的前视图；
[001引图2是示出了用于优化PCD的内核电压电平，增强个别子组件的频率性能，W便降 低PCD内的功耗的示例性系统的功能框图；
[0014] 图3A是示出了用于优化PCD的内核电压电平，增强个别子组件的频率性能，W便降 低PCD内的功耗的方法的逻辑流程图；
[0015] 图3B是示出了用于优化子系统的操作频率，并优化PCD内的子系统的功率降级持 续时间的图3A的方法的子方法或例行程序的逻辑流程图；
[0016] 图4是相应的频率性能增强器模块在功率降级持续时间计算中有用的两个图表的 示图。
【具体实施方式】
[0017] 本文所使用的"示例性脚'一词意味着"用作例子、例证或说邸'。本文中描述为"示 例性"的任何方面不一定被解释为比其它方面更优选或更具优势。
[0018] 在本说明书中，术语"应用"还可W包括具有可执行内容的文件，例如：目标代码、 脚本、字节码、标记语言文件和补下。此外，本文所引用的"应思'还可W包括:在性质上不可 执行的文件，例如，需要被打开的文档或者需要进行访问的其它数据文件。
[0019] 此外，术语"内容"也可W包括具有可执行内容的文件，例如：目标代码、脚本、字节 代码、标记语言文件和补下。此外，本文所引用的"内容"还可W包括:在本质上不可执行的 文件，例如，需要被打开的文档或者需要进行访问的其它数据文件。
[0020] 如本说明书中所使用的，术语"组件"、"数据库"、"模块"、"系统"等等旨在指代与 计算机相关的实体，无论其是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或运行中的软件。例如， 组件可W是，但不限于是:在处理器上运行的过程、处理器、对象、可执行文件、执行的线程、 程序和/或计算机。举例而言，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可W是组件。一个 或多个组件可W存在于过程和/或执行线程中，组件可W位于一个计算机上和/或分布在两 个或更多计算机之间。此外，运些组件能够从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读 介质中执行。运些组件可W通过诸如根据具有一个或多个数据分组的信号(例如，来自一个 组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或W信号的方式 跨诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互），w本地和/或远程处理的方式进行通信。 [0021 ]在本说明书中，术语"通信设备"、"无线设备"、"无线电话"、"无线通信设备"和"无 线手持装置"可互换地使用。随着第立代（"3护）和第四代（"40无线技术的发展，更大的带 宽可用性使越来越多的便携式计算设备能够具有更大的不同的无线能力。
[0022] 在本说明书中，使用术语"便携式计算设备"（"PCD")来描述在有限容量的电源(例 如，电池)上操作的任何设备。尽管电池供电的PCD已经使用了几十年，但与第Ξ代（"3G")无 线技术的发展伴随发生的可再充电电池的技术进步，实现了具有多种能力的众多PCD。因 此，PCD可W是蜂窝电话、卫星电话、寻呼机、PDA、智能电话、导航设备、智能本或阅读器、媒 体播放器、前述设备的组合、W及具有无线连接的膝上型计算机等等。
[0023] 参见图1A，该图是W无线电话的形式来示出PCD 100的示例性、非限制性方面的功 能框图，其中该无线电话实现了优化PCD 100的内核电压电平和增强个别子组件的频率性 能，W降低PCD 100中的功耗的方法和系统。如图所示，PCD 100包括片上系统102，后者包括 禪合在一起的多核中央处理单元rCPU" ) 110和模拟信号处理器126。CPU 110可W包括第零 内核222、第一内核224和第N内核230,如本领域任何普通技术人员所理解的。此外，还可W 使用数字信号处理器（"DSP")来替代CPU 110,如本领域任何普通技术人员所理解的。
[0024] 此外，CPU 110还可W禪合到一个或多个内部、片上热传感器157A-B，W及一个或 多个外部、片外热传感器157C。片上热传感器157A-B可W包括一个或多个正比于绝对溫度 ("PTAT")溫度传感器，后者是基于垂直PNP结构，并通常专用于互补金属氧化物半导体 ("CMOS")甚大规模集成（"VLSr )电路。片外热传感器157C可W包括一个或多个热敏电阻。 热传感器157C可W产生电压下降（和/或电流下降），利用模数转换器（"ADC")(没有示出）将 该电压下降转换成数字信号。但是，在不脱离本发明的范围的基础上，也可W使用其它类型 的热传感器157。
[0025] 图1A的PCD 100可W包括禪合到CPU 110和/或运行在CPU 110之上的增强型电压 聚合器103。增强型电压聚合器103可W包括硬件、软件、固件或者其组合。电压优化器101可 W禪合到/逻辑禪合到增强型电压聚合器103。类似于增强型电压聚合器103,电压优化器 101可W包括硬件、软件、固件或者其组合。
[0026] 增强型电压聚合器103可W负责从片上102和片外102上的各个子组件收集电压 "选票(vote)"。在对运些电压"选票"进行聚合之后，增强型电压聚合器103可W缩窄或者精 练运些电压"选票"，并将其输出发送给电压优化器101。电压优化器确定用于PCD 100的优 化的内核电压电平，并将该优化的内核电压电平发送给功率管理集成电路（"PMIC'）107。下 面将结合图2来更详细地描述增强型电压聚合器103和电压优化器101的另外细节。
[0027] 频率性能增强器模块203(其可W位于诸如照相机子系统148、移动显示器128、130 等等之类的每一个子系统中）可W监测PCD 100的实际和目前电压电平。每一个频率性能增 强器模块203可W调整其相应子系统的操作频率，如下面所描述的。
[0028] 在特定的方面，本文所描述的方法步骤中的一个或多个可W通过存储在存储器 112中的可执行指令和参数来实现，其中运些可执行指令和参数可W形成增强型电压聚合 器103、电压优化器101和频率性能增强器模块203的软件实施例。形成增强型电压聚合器和 电压优化器模块10U103W及频率性能增强器模块203的运些指令，可W由CPU 110、模拟信 号处理器126或者任何其它处理器来执行。此外，运些处理器110、126、存储器112、其中存储 的指令或者其组合，可w用作用于执行本文所描述的方法步骤中的一个或多个的单元。
[00巧]PMIC 107可W负责将功率分发到忍片102上呈现的各个硬件组件。PMIC禪合到电 源180。电源180可W包括电池，其可W禪合到片上系统102。在特定的方面，该电源包括可充 电直流（"DC")电池或者DC电源，后者是从交流电（"AC")到DC变换器中导出的，其中该变换 器连接到AC电源。
[0030] 如图1A中所示，显示器控制器128和触摸屏控制器130禪合到多核处理器110。在片 上系统102之外的触摸屏显示器132,禪合到显示器控制器128和触摸屏控制器130。
[0031] 图1A是示出包括视频解码器134的便携式计算设备(PCD)的实施例的示意图。视频 解码器134禪合到多核中央处理单元（"CPinilO。视频放大器136禪合到视频解码器134和 触摸屏显示器132。视频端口 138禪合到视频放大器136。如图1A中所示，通用串行总线 rUSB")控制器140禪合到CPU 110。此外，USB端口 142禪合至化SB控制器140。存储器112和用 户识别模块(SIM)卡146也可W禪合到CPU 110。
[0032] 此外，如图1A中所示，数码相机或照相机子系统148可W禪合到CPU110。在一个示 例性方面，数码相机/照相机子系统148是电荷禪合器件（"CCD")照相机或者互补金属氧化 半导体（"CMOS")照相机。
[0033] 如图1A中所进一步描绘的，立体声音频CODEC 150可W禪合到模拟信号处理器 126。此外，音频放大器152可W禪合到立体声音频CODEC 150。在一个示例性方面，第一立体 声扬声器154和第二立体声扬声器156禪合到音频放大器152。图1A示出了还可W禪合到立 体声音频CODEC 150的麦克风放大器158。另外，麦克风160可W禪合到麦克风放大器158。
[0034] 在一个特定的方面，调频（"FM")无线调谐器162可W禪合到立体声音频CODEC 150。此外，FM天线164禪合到FM无线调谐器162。此外，立体声耳机166可W禪合到立体声音 频CODEC 150。
[0035] 此外，图1A还指示射频（"RF")收发机168可W禪合到模拟信号处理器126"RF开关 170可W禪合到RF收发机168和RF天线172。如图1A中所示，键盘174可W禪合到模拟信号处 理器126。此外，具有麦克风的单声道耳机176可W禪合到模拟信号处理器126。此外，振动器 设备178可W禪合到模拟信号处理器126。
[0036] 如图1A中所描述的，触摸屏显示器132、视频端口 138、USB端口 142、照相机148、第 一立体声扬声器154、第二立体声扬声器156、麦克风160、FM天线164、立体声耳机166、RF开 关170、RF天线172、键盘174、单声道耳机176、振动器178、热传感器157B和电源180,在片上 系统102之外。
[0037] 现参见图1B，该图是诸如移动电话之类的便携式计算设备（"PC护）100的一个示例 性实施例的前视图。PCD 100具有位于其中间部分的较大触摸屏132, W及位于设备100的较 低的第一端的较小的键盘/按键174。面向"前方/用户"照相机148可W位于设备100的顶部 第二端附近。尽管示出了触摸屏类型的移动电话100,但其它移动电话类型也是可行的，并 落入本公开内容的范围之内，例如，具有专用键盘的移动电话100(其中该键盘可W放置在 固定位置，或者其可W相对于设备100来向内滑动（处于隐藏位置）或者向外滑动（处于可 视/可用位置））。
[0038] 图2是示出了用于优化PCD 100的内核电压电平，增强个别子组件（即，例如照相机 子系统148、移动显示器128、130、视频编解码器134等等）的频率性能，W便降低PCD 100中 的功耗的示例性系统104的功能框图。系统104可W包括照相机子系统（"CAMSS")148、移动 显示器（"MDP" )128、130、系统通信总线220、视频编解码器134和位于移动设备100中的其它 子系统N(即，例如但不限于模拟信号处理器126)。
[0039] 运些子系统（CAMSS 148;MDP 128、130;总线220;C0DEC 134等等巧阳个子系统中 的每一个(逻辑地和/或直接地)禪合到增强型电压聚合器103。增强型电压聚合器103(逻辑 地和/或直接地)禪合到电压优化器101。
[0040] 电压优化器101将优化的电压电平215作为输出进行提供，其中该输出通常对应于 内核电压计划201。内核电压计划201可W包括多个电压电平，例如，第一电平（电平1)、第二 电平（电平2)、第Ξ电平（电平3)和第四电平（电平4)，其中较低的电平包括较小的电压，较 高的电平包括较大的电压。例如，第四电平（电平4)可W密切地跟踪移动设备100的"turbo" 操作模式，如本领域任何普通技术人员所理解的。可W增加或者减小电压电平的数量和幅 度，并且其也落入本公开内容的范围之内，如本领域任何普通技术人员所理解的。可W基于 由电压优化器101所生成的优化的电压电平215,来选择用于内核电压计划201的运些各个 电压电平。
[004。 每一个子系统（其通常是相应子系统（CAMSS 148;MDP 128、130;总线220;C0DEC 134等等）中的CPU)可W生成发送到增强型电压聚合器103的多个电压选票(vote)205。电压 选票205可W包括：需要的电压电平(V_req)、最佳电压电平(V_opt)和最大电压电平(V_ limit)。最大电压电平可W包括在目前功率预算或者该子系统的电子电压约束 下可用的最大电压。所需要的电压电平(V_req)可W包括针对其当前工作负载，按照最小频 率水平来运行特定的子系统所需要的最小电压。应当注意的是，在一些示例性实施例中，并 不准许各个子系统对最大电压电平进行选择/改变/表决。
[0042] 其间，最佳电压电平(V_opt)可W包括:基于该子系统的当前溫度和其相应的泄漏 电流的，针对最节能(most energy-efficient)频率的电压电平。如本领域任何普通技术人 员所理解的，泄漏电流通常包括在静止(Q)状态（当电路/忍片没有切换，输入保持在静态值 时）下测量的电源电流（"Idd")，故其简写为（"IDDQ")。为了确定最佳电压电平(V_opt)，每 一个子系统可W使用各个子系统中存储的功率模型207或者各个子系统中存储的查寻表 (没有示出）。每一个功率模型207或者查寻表可W包括泄漏电流值（"IDDQ")、溫度值、频率 值和输出功率估计。每一个子系统查看其功率模型207或者查寻表，W便确定其最佳电压电 平(V_opt)。
[0043] 一旦各个子系统(CAMSS 148;MDP 128、130;总线 220;C0DEC 134 等等）确定了其 Ξ 个电压选票205,则各自向增强型电压聚合器103发送其Ξ个分别的选票。增强型电压聚合 器103对运些选票205进行总结或者汇总，使得向电压优化器101传输Ξ个内核（"CX")电压 选票的单个集合210,其包括:单个需要的内核电压电平(CX V_req)、单个最佳内核电压电 平(CX V_opt)和单个最大内核电压电平(CX
[0044] 为了确定需要的内核电压电平(CX V_req)，增强型电压聚合器103根据下式来确 定该值：
[0045] 0( V_req=max(V_reql,V_req2,...,V_req(n))[式 1]
[0046] 其中，增强型电压聚合器103取所有可用的子系统内核电压电平(V_req)的最大 值。
[0047]类似地，为了确定最大内核电压电平(CX 增强型电压聚合器103根据下 式来确定该值：
[004引 0( [式2]
[0049] 其中，增强型电压聚合器103取所有可用的子系统最大电压电平的最小 值。
[0050] 为了确定最佳内核电压电平(CX V_opt)，增强型电压聚合器103根据下式来确定 该值：
[0051] 0( V_opt = function(V_optl,V_opt2,...,V_opt(n))[式3]
[0052] 其中，根据合并所有可用的子系统最佳电压电平(V_opt)的函数来推导该值。该函 数可W包括:通过各个子系统的功耗作为权重值或者具有最小MSE(均方误差）的值的加权 平均。但是，也可W使用其它函数，如本领域任何普通技术人员所理解的。
[0053] 在接收到Ξ个内核rcr)电压选票的单个集合210之后，电压优化器101将该单个 集合210缩窄为单个的优化的内核电压(V_opt prime'）215。电压优化器101通过确定最接 近最佳内核电压电平(CX V_opt)的电压(其位于由需要的内核电压电平(CX V_req)和最大 内核电压电平(CX 所定义的范围之中），将电压选票的单个集合210的缩窄为内核 电压（V_〇pt prime'）。
[0054] 随后，电压优化器101向内核电压计划选择器模块201发送单个的优化的内核电压 (V_opt prime'）215。内核电压计划选择器模块201选择电压计划的预定电压电平中最接近 (V_opt prime'）215的一个。内核电压计划选择器模块201的该选择结果变成用于整个PCD 100的内核电压220,并被传输给功率管理集成电路(PMICH07。
[0055] 在一些示例性实施例中，若干不同的电压域可W共存于PCD 100之中。运意味着 PCD 100中的某些子组件可W相对于彼此，按照不同的并且独立的电压电平进行运行，针对 每一组子组件，可W存在一个电压优化器，使得在PCD 100中可W存在多个电压优化器101。
[0056] 利用虚线来描绘了内核电压计划选择器模块201，W指示该模块201是可选的。在 一些示例性实施例中，内核电压计划选择器模块201的功能/操作可W由电压优化器101来 执行，因此，如本领域任何普通技术人员所理解的，可W去除内核电压计划选择器模块201。
[0057] 一旦已建立了内核电压220,则频率性能增强器模块203(其可W位于诸如照相机 子系统148、移动显示器128、130等等之类的各个子系统之中）可W监测PCD 100的实际和目 前电压电平，如由监测线225所指示的（其仅仅是概念性/逻辑的，而不是PCD 100中的物理 线）。每一个频率性能增强器模块203可W利用热传感器157来监测其子系统的溫度，并行地 监测PCD 100的目前电压电平，如由概念性监测线225所指示的。
[005引随后，每一个频率性能增强器模块203可W基于相应子系统(CAMSS148;MDP 128、 130 ;总线220; CODEC 134等等）的监测的电压和当前溫度，来估计针对其子系统的泄漏功 率。一旦已针对相应的子系统来估计了泄漏功率，则频率性能增强器模块203可W基于该估 计的泄漏功率，来优化该子系统的操作频率或者实际频率(F_act)W及该子系统的功率降 级持续时间（power collapse duration)，W便按照测量的目前电压电平，使能量效率最大 化。通常，该优化的操作频率或实际频率(F_act)是处于该给定内核电压电平或目前内核电 压电平的最节能操作频率。频率性能增强器模块203可W访问一个表，W确定最高效F_act。 参见下面的表1，其列出了针对特定子系统(CAMSS 148;MDP 128、130;总线220;C0DEC 134 等等）的给定电压电平处的可用频率。在该示例性表1中，所给出的值是用于移动显示器处 理器128子系统的值。每一个子系统具有其自己的表/条目，如本领域任何普通技术人员所 理解的。频率性能增强器模块203可W使用在相应子系统（CAMSS 148;MDP 128、130;总线 220;C0DEC 134等等）的相应表中列出的子系统目前电压电平处的可用频率，来执行计算。
[0059] 表1-频率范围-用于频率增强器模块203的电压表
[0060]
[0062] 例如，频率性能增强器模块203可W对用于PCD 100的特定子系统的操作频率进行 步进(step啡)或者步降（St邱down)。运种操作频率的调整可W使由PCD 100的个别子系 统消耗的泄漏功率减到最小，如本领域任何普通技术人员所理解的。
[0063] 为了优化子系统(CAMSS 148;MDP 128、130;总线220;C0DEC 134等等）的操作频率 或实际频率(F_act)，相应子系统的频率性能增强器模块203可W寻找该子系统可W在来自 PMIC 107的给定电压电平上运行的最高可能频率，W及最长的功率降级持续时间，W便使 用共享功率域上的任何额外的电压余量，并使空闲时间期间的泄漏减到最小。随后，可W将 该最高可能频率设置为优化的操作频率或实际频率(F_act)。
[0064] 为了寻找最高可能频率(F_act)，频率性能增强器模块203可W评估下面的示例性 子系统频率参数209中的任何一个：（a)该子系统的目前工作负载(workload); (b)处理该目 前工作负载所需的最低操作频率(F_req);(c)在内核电压范围之中可用的最节能(理想)操 作频率(F_opt); W及(d)在给定的功率预算和/或电压限制之下可用的最高操作频率(F_ limit)。
[0065] 在一个示例性实施例中，每一个频率性能增强器模块203可W对F_req、F_opt和F_ limit进行评估。增强器模块203可W设置F_ac^kF_req值更高。通常，F_act应当比来自子 系统（〔4155 148;10?128、130;总线220;0)060 134等等）的。_1111111值更低。在该范围之 内，频率性能增强器模块203可^将。_3(3*设置为其相应子系统的目前电压电平中可能的最 高频率，W使活跃(执行)时间减到最小。
[0066] 现参见图3A，该图是示出了用于优化PCD 100的内核电压电平，增强PCD 100中的 个别子系统的频率性能，W便降低PCD 100中的功耗的方法300的逻辑流程图。方框305是方 法300的第一步骤。在方框305中，口〔0100中的每一个子系统化4155 148;]\??128、130;总线 220 ;C0DECU4等等）可W确定静态信息。该静态信息可W包括相应子系统中的泄漏电流 (IDDQ)的目前水平。
[0067] 接着，在方框310中，每一个子系统(通常是相应子系统(CAMSS 148;MDP 128、130; 总线220; CODEC 134等等）中的CPU)可W评估PCD 100中的动态信息。该动态信息可W包括， 但不限于:每一个子系统的目前溫度W及每一个子系统的目前工作负载。
[0068] 在方框315中，每一个子系统（通常是相应子系统（CAMSS 148;MDP128、130;总线 220;C0DEC 134等等）中的CPU)可W计算与上面结合图2所描述的电压选票205相对应的多 个电压值。具体而言，每一个子系统可W计算至少Ξ个不同电压值，其包括:需要的电压电 平(V_req)、最佳电压电平(V_opt)和最大电压电平。
[0069] 接着，在方框320中，增强型电压聚合器103从PCD 100中的运些子系统（CAMSS 148;MDP 128、130;总线220;C0DEC 134等等）中的每一个接收多个电压选票205。如上面结 合图2所描述的，增强型电压聚合器103对运些电压选票205进行总结或汇总，使得向电压优 化器101传输Ξ个内核（"CX")电压选票的单个集合210,其包括:单个需要的内核电压电平 (CX V_req)、单个最佳内核电压电平(CX V_opt)和单个最大内核电压电平(CX
[0070] 随后，在方框325中，电压优化器101可W确定如上面结合图2所描述的单个的优化 的内核电压(V_〇pt prime'）215,其是用于跨PCD 100的共享功率域的节能电压电平。接着， 在决定框327中，电压优化器101确定目前电压电平是否高于在方框325中计算的单个内核 电压(V_opt prime'）。如果针对决定框327的查询是否定的，则沿着"否"分支转到方框330。
[0071] 如果针对决定框327的查询是肯定的，则沿着"是"分支转到例行程序方框329。在 例行程序或子方法框329中，随后可W利用频率性能增强器203来优化每一个子系统(CAMSS 148 ;MDP 128、130;总线220; C0DEC134等等）的操作频率。此外，在该例行程序框329中，每一 个频率性能增强器203还可W根据该优化的频率，来优化用于其相应子系统的功率降级持 续时间。对操作频率和功率降级持续时间的运种优化，可W使PCD 100中的每一个子系统的 泄漏功率减到最小。下面将结合图3B来描述例行程序框329的另外细节。该例行程序框329 允许在步骤330中的电压改变之前，将频率调整到针对步骤325中所确定的电压的优化的 值。
[0072] 在方框230中，电压优化器101可W向内核电压计划选择器模块201传输该优化的 内核电压(V_〇pt prime'）215。随后，内核电压计划选择器模块201可W从与该优化的内核 电压(V_opt prime'）215相对应的多个预定的电压电平（即，电平1、电平2、电平3、电平4等 等）中选择一个。如上所述，或者，电压优化器101可W代替内核电压计划选择器模块201来 选择该电压电平(如果没有提供内核电压计划选择器模块201的话）。所选定的电压电平变 成用于整个PCD 100的共享功率域电压电平。
[0073] 在方框330中已设置了该共享功率域电压电平之后，随后在例行程序或子方法框 335中，只要该电压上升，就利用频率性能增强器203来优化每一个子系统（CAMSS 148;MDP 128、130;总线220; CODEC 134等等）的操作频率。换言之，如果决定框327是否定的，则沿着 "否"分支，转而可W跳过该例行程序框335(运是由于已经在例行程序框329中执行了频率 优化）。此外，在该例行程序框335,每一个频率性能增强器203还可W根据该优化的频率，来 优化用于其相应子系统的功率降级持续时间。对操作频率和功率降级持续时间的运种优 化，可W使PCD 100中的每一个子系统的泄漏功率减到最小。
[0074] 如上面结合图2所描述的，可W向PCD 100的每一个子系统提供频率性能增强器 203,其中该频率性能增强器203可W包括硬件、软件和/或其组合。相应子系统的每一个频 率性能增强器203可W执行几个不同的计算，W便优化其操作频率和计算其优化的功率降 级持续时间。下面将结合图3B来描述该例行程序框335的另外细节。
[0075] 在例行程序框335之后，在方框340中，每一个子系统继续对其相应工作负载处理 预定的持续时间。随后，在决定框345,每一个子系统（通常是相应子系统（CAMSS 148;MDP 128、130;总线220;C0DEC 134等等）中的CPU)可W确定其工作负载是否已发生改变，运是由 于工作负载的改变可能影响什么是用于PCD 100中的共享功率域的优化的操作频率和优化 的电压。
[0076] 如果针对决定框345的查询是否定的，则沿着"否"分支返回到方框340。如果针对 决定框345的查询是肯定的，则沿着"是"分支返回到方框310。
[0077] 现在参见图3B，该图是用于优化PCD 100中的子系统的操作频率，并优化PCD 100 中的子系统的功率降级持续时间的图3A的方法300中的子方法或例行程序229、335。方框 350是子方法或例行程序335的第一方框。在方框350中，相应子系统(CAMSS 148;MDP 128、 130;总线220;C0DEC134等等）的每一个频率性能增强器203可W基于其目前溫度(如由热传 感器157所测量的）和在方框330中建立的目前电压，来估计其泄漏功率。
[0078] 接着，在决定框355中，每一个频率性能增强器203可W确定针对其相应子系统 (CAMSS 148;MDP 128、130;总线220;C0DEC 134等等）的其泄漏功率估计量，是否大于设定 或预定的阔值。根据PCD 100的制造商的期望，该设定或预定的泄漏功率阔值可W是静态设 置的，也可W是动态设置的。
[0079] 如果针对决定框355的查询是否定的，则沿着"否"分支，子方法335返回到图3A的 方框329或340。如果针对决定框355的查询是肯定的，则沿着"是"分支转到方框360。
[0080] 在方框360中，每一个相应子系统（CAMSS 148;MDP 128、130;总线220;C0DEC 134 等等）的频率性能增强器203可W确定相应子系统的目前工作负载。接着，在方框365中，相 应子系统的频率性能增强器模块203可W寻找该子系统在来自于PMIC 107的给定电压电平 上可W运行的最高可能频率W及最长的功率降级持续时间，W便使用共享功率域上的任何 额外电压余量，并使空闲时间期间的泄漏减到最小。下面将结合图4来描述方框365的另外 细节。随后，在方框370中，基于该功率降级持续时间，频率性能增强器模块203可W将该最 高可能频率设置成优化的操作频率或实际频率(F_act)。随后，该方法返回到图3A的方框 329或者 340。
[0081] 在一个示例性实施例中，W及除了方框365中的功率降级持续时间计算之外，方框 365中，每一个频率性能增强器模块203可W评估由每一个子系统（CAMSS 148 ;MDP 128、 130;总线220;C0DEC 134等等)所计算的。_'69少_〇9*和。_1山1*。如上所述，频率性能增强 器模块203可W访问一个表来确定最高效F_act。参见上面的表1，其列出了针对特定的子系 统(CAMSS 148;MDP 128、130;总线220;C0DEC 134等等），在给定的电压电平处的可用频率。 在该示例性表1中，所给出的值是针对移动显示器处理器128子系统的值。增强器模块203可 W设置F_act高于F_req值。通常，与来自其它子系统值相比，频率性能增强器模 块203将。_'69值设置的更低。在该范围内，增强器模块可^将。_曰(3*设置为其相应子系统 (CAMSS 148;MDP 128、130;总线220;C0DEC 134等等）的目前电压电平中可能的最高频率， W使活跃(执行)时间减到最小。
[0082] 现参见图4,该图是相应频率性能增强器模块203在功率降级持续时间计算中有用 的两个图表365A-B的示图。如上所述，在图3B的方框365中，相应子系统的频率性能增强器 模块203可W寻找该子系统在来自于PMIC107的给定电压电平上可W运行的最高可能频率 W及最长功率降级持续时间，W便使用共享功率域上的任何额外电压余量，并使空闲时间 期间的泄漏减到最小。
[0083] 为了寻找相应子系统（CAMSS 148;MDP 128、130;总线220;C0DEC134等等）的最高 可能频率，频率性能增强器模块203可W通过绘制随时间的功率值，来评估活跃动态功率和 泄漏功率损失，如图4中所示。第一功率降级持续时间计算绘制365A可W包括，绘制出随跟 踪子系统的工作负载时间的X轴410A变化的跟踪该子系统的功率的Y轴405A的图表，。例如， 如果该子系统包括CODEC 134,则该工作负载和工作负载结束时间可W跟踪视频数据的视 频帖持续时间。
[0084] 在功率降级持续时间的第一图表365中，可W将编解码器子系统134的内核电压设 置为等于由该编码子系统134向增强型电压聚合器103所提交的电压选票。该电压设置产生 了具有第一持续时间的活跃动态功耗425AW及具有第一持续时间的泄漏功率损失420A。此 夕h该电压设置还产生了具有第一持续时间的降级的功率状态367A。
[00化]如果整个系统104的内核电压值(CX_voltage)220大于该子系统(例如，CODEC子系 统134)的电压选票，则频率性能增强器模块203可W试用更高的频率，W便降低泄漏功率损 失420B，增加子系统134的降级的功率状态367B。子系统134的电压的运种增加可W允许子 系统134按照更高的频率进行运行，其允许子系统134更快速地完成其工作负载，转而，增加 降级的功率状态367B的持续时间，如图4中所示。如第二图表365B中所示，运意味着当增加 子系统134的电压和操作频率二者时，可W在更短的时间量中完成第一图表365A中所示出 的相同工作负载。根据没有示出的另一个示例性实施例，电压优化器101和/或电压聚合器 可W只接收关于V_req的选票（由于必须快速地运行，故需要该电压），而不接收￥_〇9*或者
[0086] 本说明书所描述的过程或者过程流程中的某些步骤，自然地在本发明的其它步骤 之前W实现如上所述的功能。但是，如果运种顺序或者序列并不改变本发明的功能的话，贝U 本发明并不限于运些所描述的步骤的顺序。也就是说，应当认识到，在不脱离本发明的保护 或者精神的基础上，一些步骤可W在其它步骤之前执行、之后执行或者并行地执行(基本上 同时地执行）。在一些实例中，在不脱离本发明的基础上，可W省略或者不执行某些步骤。此 夕h诸如"其后"、"转而"、"接着"等等之类的词语，并不旨在限制运些步骤的顺序。运些词语 仅仅只是用于引导读者遍历该示例性方法的描述。
[0087] 另外，编程领域的普通技术人员能够编写计算机代码或者识别适当的硬件和/或 电路，W便例如基于本说明书中的流程图和相关联的描述，没有困难地实现所公开的发明。
[0088] 因此，对于充分地理解如何利用和使用本发明来说，并不认为是必需要公开特定 的程序代码指令集或者详细的硬件设备。在上面的描述中，并结合描绘各个过程流程的附 图，来更详细地解释了所主张的计算机实现的过程的创造性功能。
[0089] 在一个或多个示例性方面，本文所描述功能可W用硬件、软件、固件或它们任意组 合的方式来实现。当在软件中实现时，可W将运些功能存储在计算机可读介质上或者作为 计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。
[0090] 在本文档的上下文中，计算机可读介质是可W包含或存储计算机程序和数据，W 便由计算机相关系统或方法使用或者结合计算机相关系统或方法来使用的电、磁、光或其 它物理器件或单元。各种逻辑单元和数据存储可任何计算机可读介质的方式来体现， W便由指令执行系统、装置或设备使用或者结合该指令执行系统、装置或设备进行使用，该 指令执行系统、装置或设备例如是基于计算机的系统、包含处理器的系统、或者是可W从该 指令执行系统、装置或设备获取指令并执行运些指令的其它系统。在本文档的上下文中， "计算机可读介质"可W包括能够存储、传输、传播或者传送程序，W便由指令执行系统、装 置或设备使用或者结合该指令执行系统、装置或设备进行使用的任何单元。
[0091] 计算机可读介质可W是例如，但不限于：电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装 置、设备或传播介质。计算机可读介质的更具体示例(非穷尽列表)包括下面的各项:具有一 个或多个电线的电连接（电）、便携式计算机磁盘(磁）、随机存取存储器(RAM)(电）、只读存 储器(ROM)(电）、可擦除可编程只读存储器巧PROM、EEPR0M或闪存）（电）、光纤(光)和便携式 压缩盘只读存储器(CDR0M)(光）。应当注意，计算机可读介质甚至可W是纸质的，或者能在 其上打印程序的其它适当介质，运是由于例如经由纸介质或其它介质的光扫描，可W电子 地捕获该程序，随后W适当的方式进行编译、解释或者W其它方式进行处理（如果需要的 话），并随后存储在计算机存储器中。
[0092] 计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质二者，其中通信介质包括便于从 一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可W是计算机能够存取的任 何可用介质。举例而言，但非做出限制，运种计算机可读介质可W包括任何光盘存储器、磁 盘存储器或其它磁存储设备、或者可W用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的 程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。
[0093] 此外，可W将任何连接适当地称作计算机可读介质。举例而言，如果软件是使用同 轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线路（"DSL")或者诸如红外线、无线和微波之类的无线 技术从网站、服务器或其它远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、D化或者诸如 红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。
[0094] 如本文所使用的，磁盘(disk)和光盘(disc)包括压缩盘（"CD")、激光盘、光盘、数 字多用途光盘（"DV护）、软盘和蓝光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来 光学地复制数据。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的范围之内。
[0095] 因此，虽然本文详细地描绘和描述了选定的方面，但应当理解的是，可W在不脱离 本发明的精神和范围的基础上，对其做出各种替代和改变，如所附权利要求所定义的。
【主权项】
1. 一种用于优化便携式计算设备的内核电压电平和增强个别子组件的频率性能的方 法，所述方法包括： 确定针对所述便携式计算设备内的多个子组件的多个电压值； 基于所述多个电压值，计算精简的电压值的集合； 根据所述精简的电压值的集合，确定用于所述便携式计算设备内的共享功率域的优化 的电压电平；以及 将所述共享功率域设置为所述优化的电压电平。2. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 基于所述优化的电压电平，优化子组件的操作频率。3. 根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个子组件包括以下各项中的一项：照相机、 显示器、通信总线、视频编码器、视频解码器和信号处理器。4. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 基于温度和所述优化的电压电平中的至少一个，估计子组件的泄漏功率。5. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 确定子组件的目前工作负载。6. 根据权利要求5所述的方法，还包括： 确定与处理所述目前工作负载相对应的优化的功率降级持续时间。7. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 基于所述优化的功率降级持续时间确定可用的理想操作频率。8. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 利用至少两个不同的电压值来执行计算，以完成目前工作负载。9. 根据权利要求8所述的方法，还包括： 计算与所述不同的电压值相对应的泄漏功率。10. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述便携式计算设备包括以下各项中的至少一 项:移动电话、个人数字助理、寻呼机、智能电话、导航设备和具有无线连接或链路的手持计 算机。11. 一种用于优化便携式计算设备的内核电压电平和增强所述便携式计算设备内的个 别子组件的频率性能的计算机系统，所述系统包括： 处理器，可操作用于： 确定针对所述便携式计算设备内的多个子组件的多个电压值； 基于所述多个电压值，计算精简的电压值的集合； 根据所述精简的电压值的集合，确定用于所述便携式计算设备内的共享功率域的优化 的电压电平；以及 将所述共享功率域设置为所述优化的电压电平。12. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器可操作用于：基于所述优化的电压 电平，优化子组件的操作频率。13. 根据权利要求11所述的系统，其中，至少一个子组件包括以下各项中的一项：照相 机、显示器、通信总线、视频编码器、视频解码器和信号处理器。14. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器可操作用于：基于温度和所述优化 的电压电平中的至少一个，估计子组件的泄漏功率。15. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器可操作用于：确定子组件的目前工 作负载。16. 根据权利要求15所述的系统，其中，所述处理器可操作用于：确定与处理所述目前 工作负载相对应的优化的功率降级持续时间。17. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器可操作用于：基于所述优化的电压 电平确定可用的理想操作频率。18. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器可操作用于：利用至少两个不同的 电压值来执行计算，以完成目前工作负载。19. 根据权利要求12所述的系统，其中，所述处理器可操作用于:计算与所述不同的电 压值相对应的泄漏功率。20. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述便携式计算设备包括以下各项中的至少一 项:移动电话、个人数字助理、寻呼机、智能电话、导航设备和具有无线连接或链路的手持计 算机。21. -种用于优化便携式计算设备的内核电压电平和增强所述便携式计算设备内的个 别子组件的频率性能的计算机系统，所述系统包括： 用于确定针对所述便携式计算设备内的多个子组件的多个电压值的单元； 用于基于所述多个电压值，计算精简的电压值的集合的单元； 用于根据所述精简的电压值的集合，确定用于所述便携式计算设备内的共享功率域的 优化的电压电平的单元；以及 用于将所述共享功率域设置为所述优化的电压电平的单元。22. 根据权利要求21所述的系统，还包括： 用于基于所述优化的电压电平，优化子组件的操作频率的单元。23. 根据权利要求22所述的系统，其中，至少一个子组件包括以下各项中的一项：照相 机、显示器、通信总线、视频编码器、视频解码器和信号处理器。24. 根据权利要求21所述的系统，还包括： 用于基于温度和所述优化的电压电平中的至少一个，估计子组件的泄漏功率的单元。25. 根据权利要求21所述的系统，还包括： 用于确定子组件的目前工作负载的单元。26. -种包括计算机可使用介质的计算机程序产品，其中所述计算机可使用介质上体 现有计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码适用于被执行，以实现用于优化便携 式计算设备的内核电压电平和增强所述便携式计算设备内的个别子组件的频率性能的方 法，所述方法包括： 确定针对所述便携式计算设备内的多个子组件的多个电压值； 基于所述多个电压值，计算精简的电压值的集合； 根据所述精简的电压值的集合，确定用于所述便携式计算设备内的共享功率域的优化 的电压电平；以及 将所述共享功率域设置为所述优化的电压电平。27. 根据权利要求26所述的计算机程序产品，其中，所述实现所述方法的程序代码还包 括： 基于所述优化的电压电平，优化子组件的操作频率。28. 根据权利要求26所述的计算机程序产品，其中，至少一个子组件包括以下各项中的 一项：照相机、显示器、通信总线、视频编码器、视频解码器和信号处理器。29. 根据权利要求26所述的计算机程序产品，其中，所述实现所述方法的程序代码还包 括： 基于温度和所述优化的电压电平中的至少一个，估计子组件的泄漏功率。30. 根据权利要求26所述的计算机程序产品，其中，所述实现所述方法的程序代码还包 括： 确定子组件的目前工作负载。
【文档编号】G06F1/32GK105992985SQ201480063280
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2014年11月21日
【发明人】H·J·朴, Y·李, I·黄, Y·H·康, J·斯塔布斯, S·斯威尼, R·N·吉布森, A·J·弗朗茨
【申请人】高通股份有限公司