DE112007001150T5

DE112007001150T5 - Temperaturprogrammierung pro Chip für den thermisch effizienten Betrieb einer integrierten Schaltung (IC)

Info

Publication number: DE112007001150T5
Application number: DE112007001150T
Authority: DE
Inventors: Tawfik Rahal-Arabi; Ali Muhtaroglu
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-02-26
Also published as: JP2009541866A; TW200818001A; CN101454752B; JP5254224B2; US8044697B2; US20080001634A1; KR20090029745A; US8461895B2; KR101038392B1; US20120133578A1; TWI351641B; CN101454752A; WO2008003018A1

Abstract

Vorrichtung, die aufweist:
eine Speicherbaugruppe, um ein oder mehrere Bits zu speichern, die bewirken, dass eine Logik mit einem Frequenzwert arbeitet, der einer Übergangstemperatur der Logik entspricht; und
einen Frequenzcontroller, um ein Taktsignal zu erzeugen, das dem Frequenzwert entspricht.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet der Elektronik. Genauer betreffen einige Ausführungsformen der Erfindung die Temperaturprogrammierung pro Chip, die für einen thermisch effizienten Betrieb einer integrierten Schaltung (IC – Integrated Circuit) sorgen kann.
Da die Herstellungstechnologie für integrierte Schaltungen sich verbessert, sind Hersteller in der Lage, zusätzliche Funktionalität auf ein einzelnes Siliziumsubstrat zu integrieren. Wenn die Anzahl dieser Funktionalitäten anwächst, gilt dies jedoch auch für die Anzahl von Komponenten auf einem einzelnen IC-Chip. Zusätzliche Komponenten tragen zu zusätzlichem Signalschalten bei, das wiederum mehr Wärme erzeugt. Die zusätzliche Wärme kann einen IC-Chip beispielsweise durch thermische Expansion beschädigen. Auch kann die zusätzliche Wärme die Einsatzorte und/oder Anwendungen einer Rechenvorrichtung, die derartige Chips enthält, beschränken. Um den Schaden zu begrenzen, der aus höheren Temperaturen herrührt, sind manche Implementierungen für die schlimmste anzunehmende Situation gestaltet. Zum Beispiel kann die Taktfrequenz herabgesetzt werden, so dass weniger Wärme erzeugt wird. Dieser Ansatz jedoch kann zu einer geringeren Leistung führen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die genaue Beschreibung wird mit Bezug auf die beigefügten Figuren gegeben. In den Figuren identifiziert/identifizieren die am weitesten links stehende(n) Ziffer(n) eines Bezugszeichens die Figur, in der das Bezugszeichen zuerst erscheint. Die Verwendung derselben Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren geben ähnliche oder identische Positionen an.
1, 5 und 6 veranschaulichen Blockschaubilder von Rechensystemen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
2 veranschaulicht eine grafische Darstellung der Leistung aufgrund thermischer Dimensionierung (TDP – Thermal Design Power) gegen Frequenz und Übergangstemperatur (Tj) gemäß einigen Ausführungsformen.
3 veranschaulicht ein Blockschaubild eines Prozessorkerns gemäß einigen Ausführungsformen.
4 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einigen Ausführungsformen.
GENAUE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche bestimmte Einzelheiten aufgeführt, um für ein gründliches Verständnis einiger Ausführungsformen zu sorgen. Jedoch können einige Ausführungsformen der Erfindung ohne diese bestimmten Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden. In anderen Fällen sind gut bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten oder Schaltungen nicht in Einzelheiten beschrieben worden, um die bestimmten Ausführungsformen der Erfindung nicht zu verdunkeln. Darüber hinaus können verschiedene Aspekte von Ausführungsformen der Erfindung ausgeführt werden, indem verschiedene Mittel verwendet werden, so wie integrierte Halbleiterschaltungen („Hardware"), von einem Computer lesbare Befehle, die in einem oder in mehreren Programmen organisiert sind („Software") oder irgendeine Kombination aus Hardware und Software. Für die Zwecke dieser Offenbarung soll der Bezug auf „Logik" entweder Hardware, Software oder eine Kombination aus diesen bedeuten.
Einige der hierin diskutierten Ausführungsformen können effiziente Techniken zum Bestimmen der Übergangstemperatur auf einer Basis pro Chip oder IC-Komponente zur Verfügung stellen. Zum Beispiel können IC-Komponenten mit relativ geringeren Übergangstemperaturwerten als Produkte mit niedrigem Energieverbrauch verkauft oder vertrieben werden. Als Alternative kann die Taktfrequenz solcher Komponenten erhöht werden, um das Leistungsverhalten zu verbessern. Im Allgemeinen bezieht sich die „Übergangstemperatur” (T_j), wie sie hierin diskutiert ist, auf einen Temperaturwert, ab dem eine IC-Komponente aufgrund hoher Temperatur ausfallen wird.
Weiter können einige der Ausführungsformen, die hierin diskutiert sind, bei verschiedenen Rechensystemen eingesetzt werden, so wie den Rechensystemen, die mit Bezug auf die 1, 5 und 6 diskutiert sind. Genauer veranschaulicht 1 ein Blockschaubild eines Rechensystems 100 gemäß einigen Ausführungsformen. Das System 100 kann eine oder mehrere Bereiche 102-1 bis 102-M umfassen (die hierin insgesamt als „Bereiche 102) oder allgemeiner als „Bereich 102" bezeichnet werden). Jeder der Bereiche 102-1 bis 102-M kann verschiedene Komponenten umfassen (z. B. einen oder mehrere Transistoren oder andere elektronische Schaltelemente, so wie einen oder mehrere Widerstände, Kondensatoren, Induktoren usw.). Aus Gründen der Klarheit sind beispielhafte Komponenten nur mit Bezug auf die Bereiche 102-1 und 102-2 gezeigt. Auch kann jeder Bereich 102 einem oder mehreren Teilen eines Rechensystems entsprechen (so wie den Komponenten, die mit Bezug auf die 5 und 6 diskutiert worden sind). Bei manchen Ausführungsformen kann jeder der Bereiche 102 vielfältige Schaltung (oder Logik) umfassen, die von einem Taktsignal getaktet wird, das mit dem Taktsignal übereinstimmen kann, das bei anderen Bereichen verwendet wird, oder ein davon verschiedenes ist. Bei manchen Ausführungsformen kann eines oder können mehrere der Taktsignale mesosynchron sein oder auf andere Weise in Beziehung stehen (z. B. in einer Beziehung, die sich über die Zeit selbst wiederholen kann oder nicht).
Bei manchen Ausführungsformen kann jeder Bereich Daten mit anderen Bereichen durch einen oder mehrere Puffer 104 austauschen. Bei manchen Ausführungsformen können die Puffer 104 First In-First Out (FIFO)-Puffer sein. Jeder Bereich kann einen oder mehrere programmierbare Frequenzcontroller (z. B. 106-1 und 106-2 und allgemeiner hierin als die „Frequenzcontroller 106" oder allgemeiner als „Frequenzcontroller 106" bezeichnet), eine oder mehrere Speicherbaugruppen, um ein oder mehrere Bits zu speichern, die Übergangstemperatur(en) (T_j) und/oder Frequenzwert(en) oder Pegel(n) entsprechen (so wie die Baugruppe(n) 108-1 und 108-2, die mit Bezug auf die Bereiche 102-1 bzw. 102-2 gezeigt sind), andere Leistung oder Energie verbrauchende Schaltung (so wie die Logik 110-1 und 110-2, die mit Bezug auf die Bereiche 102-1 bzw. 102-2 gezeigt ist und im Allgemeinen hierin als „Logik 110" bezeichnet wird) und/oder einen oder mehrere Temperatursensoren (so wie den/die Sensor(en) 112-1 und 112-2, die mit Bezug auf die Bereiche 102-1 bzw. 102-2 gezeigt sind und im Allgemeinen hierin als „Sensoren 112" oder allgemeiner als „Sensor 112" bezeichnet sind) umfassen. Die Frequenzcontroller 106 können irgendein Typ eines Frequenzcontrollers sein, so wie ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO – Voltage Controlled Oscillator).
Bei manchen Ausführungsformen können die Werte, die in den Baugruppen 108 für jeden Bereich gespeichert werden, unterschiedlich von Werten sein, die für andere Bereiche gespeichert werden. Wie es weiter hierin diskutiert werden wird, z. B. mit Bezug auf die 4, können die Werte, die in den Baugruppen 108 gespeichert sind, verwendet werden, um den Ausgangsfrequenzpegel des entsprechenden Frequenzcontrollers 106 einzustellen, z. B. um ein verbesserte Leistungsverhalten basierend auf der Übergangstemperatur eines entsprechenden Bereichs zur Verfügung zu stellen. Auch können in Systemen mit mehreren Leistungszuständen ein oder mehrere Bits den geeigneten Frequenzwert angeben, auf den der entsprechende Controller 106 für jeden Leistungszustand eingestimmt werden soll. Weiter kann bei manchen Ausführungsformen ein Wert/oder können Werte, die in den Baugruppen 108 gespeichert werden, während einer Großserienherstellungs (HVM – High Volume Manufacturing)-Prüfung festgestellt werden. Es kann irgendein Typ einer Speicherbaugruppe, so wie die, die mit Bezug auf die 5 und 6 diskutiert werden, verwendet werden, um die Speicherbaugruppen 108 zur Verfügung zu stellen, einschließlich einer nicht flüchtigen Speicherbaugruppe, so wie einer Sicherung bzw. Sicherungen auf dem Chip.
2 veranschaulicht eine grafische Darstellung 200 der Darstellung der Leistung aufgrund thermischer Dimensionierung (TDP) gegen Frequenz und Übergangstemperatur (T_j) gemäß einigen Ausführungsformen. Bei manchen Ausführungsformen zeigt die grafische Darstellung 200, dass energie- oder leistungseffiziente IC-Komponenten durch Anpassung der Frequenz zur Verfügung gestellt werden können, wie es mit Bezug auf die 1 diskutiert worden ist. Zusätzlich veranschaulicht die grafische Darstellung, dass mit Ansteigen der Frequenz IC-Komponenten mit einer Übergangstemperatur, die kleiner ist als eine Schwellen-Übergangstemperatur (z. B. ein maximaler Wert für ähnliche Komponenten) mit verbessertem Leistungsverhalten betrieben werden können. Zum Beispiel können Komponenten 208A und 210A unterhalb einer Übergangstemperaturgrenze 220 arbeiten, die der Übergangstemperatur für schlimmere Situationen für ähnliche Komponenten entsprechen kann.
Wie es mit Bezug auf die 1 diskutiert ist, basierend auf Werten der Übergangstemperatur pro Komponente, können die Komponenten 208A und 210A als Produkte mit niedrigem Energieverbrauch (z. B. wenn mit ähnlichen Produkten verglichen wird, die eine höhere individuelle Übergangstemperatur haben können) vertrieben oder verkauft werden. Als Alternative können die Komponenten 208A und 210A bei einer höheren Frequenz betrieben werden (z. B. als die Komponenten 208B – 208C bzw. 210B–210C), um ein verbessertes Leistungsverhalten zur Verfügung zu stellen. Insbesondere, da die Übergangstemperaturen der Komponenten 208A und 210A (z. B. die Grenzen 224 bzw. 222 für T_j) kleiner sind als die maximale Übergangstemperatur für ähnliche Komponenten (z. B. die Grenze 220 für T_j), kann die Betriebsfrequenz dieser Komponenten auf einen Wert angehoben werden, der sich an die Grenze 220 für T_j annähern. Bei manchen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Werten, die diesen Frequenzwerten entsprechen, in den Baugruppen 108 der 1 gespeichert werden, zum Beispiel entsprechend unterschiedlichen Frequenzkonfigurationen für eine gegebene Komponente (z. B. Frequenzen, die den Komponenten 208A, 208B, 208C, 210A, 210B und/oder 210C entsprechen). Darüber hinaus können die Werte, die in den Baugruppen 108 gespeichert sind, bei manchen Ausführungsformen während des Prüfens bestimmt werden.
3 veranschaulicht ein Blockschaubild eines Prozessorkerns 300 gemäß einigen Ausführungsformen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Kern 300 verschiedene Komponenten darstellen, die in einem Prozessor oder eine Anzahl von Prozessoren (so wie denen, die mit Bezug auf die 5 und 6 diskutiert werden) vorhanden sein können. Der Prozessorkern 300 kann einen oder mehrere Bereiche umfassen, so wie einen Bereich 302 des Cache zweiter Ebene, einen Front-End-Bereich 304 und einen oder mehrere Back-End-Bereiche 306. Komponenten innerhalb jedem der Bereiche 302, 304 und 306 können durch einen unterschiedlichen programmierbaren Frequenzcontroller 106 versorgt werden, so wie es mit Bezug auf die 1 diskutiert ist. Darüber hinaus kann jeder der Bereiche (z. B. 302, 304 und 306) bei manchen Ausführungsformen mehr oder weniger Komponenten umfassen, als die die in 3 gezeigt sind.
Der Bereich 302 des Cache zweiter Ebene (L2 – Second Level) kann einen L2-Cache 308 (z. B. um Daten einschließlich Befehle zu speichern), eine Baugruppe bzw. Baugruppen 108, einen programmierbaren Frequenzcontroller 106 und einen Sensor bzw. Sensoren 112 umfassen. Bei manchen Ausführungsformen kann der L2-Cache 308 von mehreren Kernen in einem Mehrkern-Prozessor gemeinsam genutzt werden, so wie denen, die mit Bezug auf die 5 und 6 diskutiert sind. Auch kann der L2-Cache 308 außerhalb des Chips liegen, auf dem sich die Prozessorkerne befinden. Demgemäß kann bei manchen Ausführungsformen der Erfindung ein Prozessor die Bereiche 304 und 306 enthalten und kann den L2-Cache 308 enthalten oder nicht.
Wie in 3 gezeigt, kann der Front-End-Bereich 304 eine oder mehrere der Baugruppen 108, den Frequenzcontroller 106, einen Sensor bzw. Sensoren 112, einen Neuordnungspuffer 318, eine Neubenennungs- und Lenkeinheit 320, einen Befehls-Cache 322, eine Decodiereinheit 324, einen Sequenzierer 326 und/oder eine Verzweigungsvorhersageeinheit 328 umfassen. Bei manchen Ausführungsformen kann der Front-End-Bereich 304 weitere Komponenten umfassen, so wie eine Befehlsabholeinheit.
Der Back-End-Bereich 306 kann einen oder mehrere Bereiche 328 eines Cache der Ebene 1 (L1 – First Level) und einen oder mehrere Ausführungsbereiche 330-1 bis 330-N umfassen. Der Bereich 328 des L1-Cache kann einen L1-Cache 332 (z. B. zum Speichern von Daten einschließlich Befehlen), die Baugruppe(n) 108, den Frequenzcontroller 106 und einen Sensor bzw. Sensoren 112 umfassen. Weiter können die Ausführungsbereiche 330-1 bis 330-N eine oder mehrere aus einer Ausführungseinheit für ganze Zahlen und/oder einer Ausführungseinheit für Fließkomma, umfassen. Die Ausführungsbereiche 330-1 bis 330-N können jeder eine Issue Queue (338-1 bis 338-N), eine Registerdatei (340-1 bis 340-N), einen Sensor bzw. Sensoren 112, den Frequenzcontroller 106, Baugruppe(n) 108 und/oder eine Ausführeinheit (346-1 bis 346-N) umfassen. Weiterhin kann bei manchen Ausführungsformen jeder der Bereiche 302, 304 und 306 einen oder mehrere First-In-First-Out (FIFO)-Puffer 348 umfassen, um die Kommunikation zwischen den verschiedenen Bereichen (z. B. zwischen den Bereichen 302, 304 und/oder 306) zu synchronisieren.
Zusätzlich kann der Prozessorkern 300 (und bei manchen Ausführungsformen, so wie die, die in der 3 gezeigt ist, die Back-End-Bereiche 306) eine Verbindung oder einen Bus 350 umfassen, um die Kommunikation zwischen verschiedenen Komponenten des Prozessorkerns 300 zu vereinfachen. Zum Beispiel kann, nachdem ein Befehl erfolgreich ausgeführt ist (z. B. durch die Ausführungsbereiche 330-1 bis 330-N) die Befehlsübergabe zu dem ROB (Neuordnungspuffer – Reorder Buffer) 318 kommuniziert werden (z. B. über die Verbindung 350), um den Befehl zurückzuziehen. Zusätzlich können die Bereiche innerhalb des Back-End (z. B. die Bereiche 328 und 330-1 bis 330-N) über die Verbindung 350 kommunizieren. Zum Beispiel kann die Kommunikation zwischen den Ausführungseinheiten (330-1 bis 330-N) für Typumwandlungsbefehle geschehen. Weitere Arbeitsgänge der Komponenten der 1–3 werden mit Bezug auf das Verfahren 400 der 4 diskutiert.
Weiterhin, obwohl die 3 veranschaulicht, dass jeder der Bereiche 302, 304 und 306 die Baugruppe(n) 108, den Sensor bzw. Sensoren 112 und Controller 106 umfassen kann, können verschiedene Bereiche dieselbe(n) Baugruppe(n) 108, Sensor(en) 112 und/oder Controller 106 gemeinsam nutzen. Zum Beispiel kann ein einziger Satz aus Baugruppe(n) 108, Sensor(en) 112 und Frequenzcontroller(n) 106 für alle oder einige der Bereiche des Prozessorkerns 300 verwendet werden.
4 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 gemäß einigen Ausführungsformen, um ein Taktsignal entsprechend einem oder mehreren gespeicherten Werten zu erzeugen. Bei manchen Ausführungsformen können die Arbeitsgänge des Verfahrens 400 von einer oder mehreren Komponenten durchgeführt werden, so wie den Komponenten, die mit Bezug auf die 1–3 und 5–6 diskutiert sind. Auch können manche der Arbeitsschritte, die mit Bezug auf die 4 diskutiert sind, durch Hardware, Software oder Kombinationen aus diesen ausgeführt werden. Weiter kann eine externe Vorrichtung, so wie ein Schaltungsanalysator oder eine Prüfvorrichtung verwendet werden, um verschiedene Arbeitsschritte auszuführen, die mit Bezug auf das Verfahren 400 diskutiert sind.
Mit Bezug auf die 1–4 kann in einem Arbeitsschritt 402 eine IC-Komponente nach der Herstellung bei einem ausgewählten Frequenzwert geprüft werden. Zum Beispiel kann der Frequenzcontroller 106 so programmiert werden, dass er eine der Komponenten, die mit Bezug auf die 1–3 und/oder 5–6 diskutiert worden sind, mit einem ausgewählten Frequenzwert versorgt. In den Arbeitsschritten 404 und 406 können der Leistungsverlust und die dynamische Kapazität der Komponenten aus dem Arbeitsschritt 402 bestimmt werden, z. B. durch einen Schaltungsanalysator oder ein Prüfgerät. Bei einem Arbeitsschritt 408 kann der entsprechende TDP-Wert der Komponente gemäß der folgenden Gleichung bestimmt werden: TDP = (Cdyn·Spannung2·Frequenz) + Verlust
In der obigen Gleichung entspricht TDP der Darstellung der Leistung aufgrund thermischer Dimensionierung, C_dyn entspricht dem gemessenen Wert der dynamischen Schaltkapazität des Siliziumchips, wenn eine realistische Anwendung für die ungünstigste Situation (z. B. hohe Leistung) ausgeführt wird, Spannung entspricht dem Spannungswert im Arbeitsschritt 402 (oder im Arbeitsschritt 414, wie weiter unten diskutiert werden wird), Frequenz entspricht der Frequenz, die mit einem bestimmten Frequenzband (frequency bin) verknüpft ist (z. B. dem Frequenzband, dem die IC-Komponente des Arbeitsschritts 402 entspricht, zum Beispiel, wenn IC-Komponenten in ein oder mehrere Frequenzbänder für die Produktdifferenzierung und/oder den Vertrieb aufgeteilt werden können), und Verlust entspricht der gemessenen Verlustleistung. Bei manchen Ausführungsformen kann eine Nachschlagetabelle verwendet werden, um im Arbeitsschritt 408 den TDP-Wert nachzuschlagen, der auf gespeicherten Werten für Spannung, Frequenz, Leistungsverlust, Kapazität usw. beruht.
In einem Arbeitsschritt 410 kann die Übergangstemperatur der Komponente (T_j) entsprechend der folgenden Gleichung bestimmt werden: Tj = Ta + TDP·Rja
In der obigen Gleichung entspricht TDP dem TDP-Wert, der im Arbeitsschritt 408 bestimmt worden ist, T_a entspricht der gemessenen Umgebungstemperatur, R_ja entspricht dem Übergang zu dem thermischen Widerstand der Umgebung (z. B. der auf der Kühltechnologie basieren kann, die zum Kühlen der Komponente im Arbeitsschritt 402 verwendet wurde). Bei manchen Ausführungsformen kann eine Nachschlagetabelle verwendet werden, um im Arbeitsschritt 410 den T_j-Wert nachzuschlagen, der auf den Werten für T_a, TDP, R_ja usw. basiert.
Zusätzlich kann der/können die Sensor(en) verwendet werden, um im Arbeitsschritt 410 die Übergangstemperatur zu bestimmen, indem zum Beispiel die abgefühlten Temperaturwerte mit einem Schwellengrenzwert für die Übergangstemperatur verglichen werden. Der Schwellengrenzwert für die Übergangstemperatur kann dem Übergangstemperaturwert für die un günstigste Situation entsprechen, der für eine Vielzahl ähnlicher Komponenten bestimmt worden ist. Wenn der im Arbeitsschritt 410 bestimmte T_j-Wert kleiner als oder größer als der Schwellengrenzwert für die Übergangstemperatur im Arbeitsschritt 412 ist, kann die Komponente im Arbeitsschritt 414 bei einem nächsten Frequenzwert geprüft werden. In einem Arbeitsschritt 414 kann der nächste Frequenzwert niedriger oder höher sein als der Frequenzwert der vorangegangenen Prüfung, z. B. bei einem vorangegangenen Arbeitsschritt 402 oder 414.
In einem Arbeitsschritt 416 können, sobald der Arbeitsschritt 412 feststellt, dass die geprüfte Komponente dem Schwellengrenzwert für die Übergangstemperatur entspricht, die bestimmte T_j und/oder ein oder mehrere Frequenzwerte (z. B. die unterschiedlichen Leistungszuständen und/oder unterschiedlichen Ausgestaltungen entsprechen, so wie es mit Bezug auf die 1–3 diskutiert ist) in der/den Baugruppe(n) 108 gespeichert werden. Darüber hinaus können die Frequenzwerte, die im Arbeitsschritt 416 gespeichert worden sind, verschiedenen Umgebungen oder Anwendungen entsprechen, in denen die Komponente betrieben werden soll. Zum Beispiel können Komponenten, die für mobile Geräte verwendet werden, unterschiedliche Frequenzwerte (z. B. mit einem niedrigeren TDP-Wert) gegenüber Komponenten haben, die in Rechenumgebungen mit Desktop oder Server verwendet werden. Weiterhin können andere Typen der Produktdifferenzierungskriterien verwendet werden, um die Frequenzwerte für den Arbeitsschritt 416 zu bestimmen, so wie die Preisgestaltung pro Sektor, Nutzungsland, verfügbare Kühllösungen, akustische Spezifikationen, Formfaktor usw.
In einem Arbeitsschritt 418 kann der/können die Frequenzcontroller 106 die gespeicherten Frequenzwerte verwenden, um ein Taktsignal zu erzeugen. Bei manchen Ausführungsformen kann Software und/oder Firmware verwendet werden, um im Arbeitsschritt 416 einen der gespeicherten Frequenzwerte auszuwählen, z. B. abhängig von der Implementierungsumgebung. Zum Beispiel kann ein Benutzer ein mobiles Rechengerät derart konfigurieren, dass der Frequenzcontroller 106 die niedrigste Frequenz verwendet, die in einer entsprechenden Baugruppe bzw. in Baugruppen 108 gespeichert ist. Wie hierin diskutiert, kann abhängig von der Implementierung irgendeiner der gespeicherten Frequenzwerte ausgewählt werden. Weiter kann bei manchen Ausführungsformen ein oder können mehrere der Arbeitsschritte 402–418 von einem Rechengerät ausgeführt werden (so wie denen, die mit Bezug auf die 5–6 diskutiert worden sind), mit Software, Hardware oder Kombinationen aus diesen.
5 veranschaulicht ein Blockschaubild eines Rechensystems 500 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. Das Rechensystem 500 kann eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheit(en) (CPUs – Central Processing Units) 502 oder Prozessoren umfassen, die über ein Verbindungsnetzwerk (oder einen Bus) 504 kommunizieren. Die Prozessoren 502 können irgendein Typ eines Prozessors sein, so wie ein Universalprozessor, ein Netzwerkprozessor (der Daten verarbeitet, die über ein Computernetzwerk 503 kommuniziert worden sind) oder andere Typen eines Prozessors (einschließlich eines Prozessors für einen Computer mit verringertem Befehlssatz (RISC – Reduced Instruction Set Computer) oder für einen Computer mit komplexem Befehlssatz (CISC – Complex Instruction Set Computer)). Darüber hinaus können die Prozessoren 502 eine Gestaltung mit einem einzigen oder mit mehreren Kernen haben. Die Prozessoren 502 mit einer Gestaltung mit mehreren Kernen können unterschiedliche Typen von Prozessorkernen auf demselben Chip für die integrierten Schaltungen (IC – Integrated Circuit) integrieren. Auch können die Prozessoren 502 mit einer Mehrkerngestaltung als symmetrische oder asymmetrische Multiprozessoren implementiert werden. Bei manchen Ausführungsformen kann einer oder können mehrere der Prozessoren 502 die Ausführungsformen verwenden, die mit Bezug auf die 1–4 diskutiert worden sind. Zum Beispiel kann einer oder können mehrere der Prozessoren 502 einen oder mehrere Prozessorkerne (300) umfassen. Auch können die Arbeitsschritte, die mit Bezug auf die 1–4 diskutiert worden sind, durch eine oder mehrere Komponenten des Systems 500 ausgeführt werden.
Ein Chipsatz 506 kann ebenfalls mit dem Verbindungsnetzwerk 504 kommunizieren. Der Chipsatz 506 kann einen Speichersteuerhub (MCH – Memory Control Hub) 508 umfassen.
Der MCH 508 kann einen Speichercontroller 510 umfassen, der mit einem Speicher 512 kommuniziert. Der Speicher 512 kann Daten und Befehlsabfolgen speichern, die von der CPU 502, oder von irgendeiner anderen Baugruppe, die in dem Rechensystem 500 enthalten ist, ausgeführt werden. Bei manchen Ausführungsformen der Erfindung kann der Speicher 512 einen oder mehrere flüchtige Speicherbaugruppen umfassen, so wie einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM – Random Access Memory), einen dynamischen RAM (DRAM – Dynamic RAM), einen synchronen DRAM (SDRAM – Synchronaus DRAM), einen statischen RAM (SRAM – Static RAM) oder dergleichen. Ein nicht flüchtiger Speicher kann ebenfalls verwendet werden, so wie eine Festplatte. Zusätzliche Baugruppen können über das Verbindungsnetzwerk 504 kommunizieren, so wie mehrere CPUs und/oder mehrere Systemspeicher.
Der MCH 508 kann auch eine Grafikschnittstelle 514 umfassen, der mit einem Grafikbeschleuniger 516 kommuniziert. Bei manchen Ausführungsformen der Erfindung kann die Grafikschnittstelle 514 mit dem Grafikbeschleuniger 516 über einen beschleunigten Grafikport (AGP – Accelerated Graphics Port) kommunizieren. Bei manchen Ausführungsformen kann eine Anzeige (so wie ein Flachbildschirm) mit der Grafikschnittstelle 514 durch zum Beispiel einen Signalwandler kommunizieren, der eine digitale Darstellung eines Bildes, das in einer Speicherbaugruppe gespeichert ist, so wie einem Videospeicher oder einem Systemspeicher, in Anzeigesignale übersetzt, die von der Anzeige interpretiert und angezeigt werden. Die Anzeigesignale, die von der Anzeigevorrichtung erzeugt werden, können durch verschiedene Steuervorrichtungen laufen, bevor sie von der Anzeige interpretiert und anschließend angezeigt werden.
Eine Hub-Schnittstelle 518 kann es dem MCH 508 ermöglichen, mit einem Eingabe/Ausgabe-Steuerhub (ICH – Input/Output Control Hub) 520 zu kommunizieren. Der ICH 520 kann eine Schnittstelle zu U/O-Baugruppen bilden, die mit Komponenten des Rechensystems 500 kommunizieren. Der ICH 520 kann mit einem Bus 522 durch eine Peripheriebrücke (oder einen Controller 524) kommunizieren, so wie einer Peripheral Component Interconnect (PCI)- Brücke, einem Controller eines universellen seriellen Busses (USB – Universal Serial Bus) oder dergleichen. Die Brücke 524 kann einen Datenweg zwischen der CPU 502 und Peripheriegeräten bilden. Andere Arten von Topologien können verwendet werden. Auch können mehrere Busse mit dem ICH 520 kommunizieren, z. B. über mehrere Brücken oder Controller. Darüber hinaus können andere Peripheriegeräte in Kommunikation mit dem ICH 520 bei manchen Ausführungsformen integrierte Treiberelektronik (DIE – Integrated Drive Electronics) oder ein oder mehrere Festplattenlaufwerke mit einer Schnittstelle zu einem kleinen Computersystem, einen oder mehrere USB-Ports, eine Tastatur, eine Maus, einen oder mehrere parallele Ports, einen oder mehrere serielle Ports, ein oder mehrere Floppydisk-Laufwerke, digitale Ausgabeunterstützung (z. B. eine digitale Videoschnittstelle (DVI – Digital Video Interface)) oder dergleichen enthalten.
Der Bus 522 kann mit einer Audiobaugruppe 526, einem oder mehreren Plattenlaufwerken 528 und einer Netzwerkschnittstellenbaugruppe 530 kommunizieren (die mit dem Computernetzwerk 503 kommuniziert). Weitere Baugruppen können in Kommunikation mit dem Bus 522 stehen. Auch können verschiedene Komponenten (so wie die Netzwerkschnittstellenbaugruppe 530) bei manchen Ausführungsformen der Erfindung in Kommunikation mit dem MCH 508 stehen. Zusätzlich können der Prozessor 502 und der MCH 508 kombiniert werden, so dass sie einen einzigen Chip bilden. Weiterhin kann bei anderen Ausführungsformen der Erfindung der Grafikbeschleuniger 516 in dem MCH 508 enthalten sein.
Weiterhin kann das Rechensystem 500 einen flüchtigen und/oder nicht flüchtigen Speicher oder Speicherbereich umfassen. Zum Beispiel kann ein nicht flüchtiger Speicher einen oder mehrere aus den folgenden umfassen: Nur-Lese-Speicher (ROM – Read Only Memory), einen programmierbaren ROM (PROM – Programmable ROM), einen löschbaren PROM (EPROM – Erasable PROM), einen elektrisch löschbaren PROM (EEPROM – Electrically EPROM), ein Plattenlaufwerk (z. B. 528), eine Floppydisk, einen Compact Disk-ROM (CD-ROM), eine digitale Mehrzweckplatte (DVD – Digital Versatile Disk), einen Flash-Speicher, eine magne tooptische Platte oder andere Typen nicht flüchtiger maschinenlesbarer Medien, die in der Lage sind, Befehle und/oder Daten zu speichern.
6 veranschaulicht ein Rechensystem 600, das in einer Punkt-zu-Punkt (PtP – Point-to-Point)-Konfiguration gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung angeordnet ist. Insbesondere zeigt 6 ein System, in dem Prozessoren, Speicher und Eingabe/Ausgabe-Baugruppen durch eine Anzahl von Punkt-zu-Punkt-Schnittstellen untereinander verbunden sind. Die Arbeitsschritte, die mit Bezug auf die 1–5 diskutiert worden sind, können durch eine oder mehrere Komponenten des Systems 600 ausgeführt werden.
Wie in der 6 veranschaulicht, kann das System 600 mehrere Prozessoren umfassen, von denen aus Gründen der Klarheit nur zwei, die Prozessoren 602 und 604, gezeigt sind. Die Prozessoren 602 und 604 können jeder einen lokalen Speichercontrollerhub (MCH) 606 und 608 umfassen, um die Kommunikation mit Speichern 610 und 612 zu ermöglichen. Die Speicher 610 und/oder 612 können verschiedene Daten speichern, so wie die, die mit Bezug auf den Speicher 512 diskutiert worden sind.
Die Prozessoren 602 und 604 können irgendein Typ eines Prozessors sein, so wie die, die mit Bezug auf die Prozessoren 502 der 5 diskutiert worden sind. Die Prozessoren 602 und 604 können Daten über eine Punkt-zu-Punkt (PtP)-Schnittstelle 614 austauschen, wobei die PtP-Schnittstellenschaltungen 616 bzw. 618 verwendet werden. Die Prozessoren 602 und 604 können jeder Daten mit einem Chipsatz 620 über individuelle PtP-Schnittstellen 622 und 624 austauschen, wobei Punkt-zu-Punkt-Schnittstellenschaltungen 626, 628, 630 und 632 verwendet werden. Der Chipsatz 620 kann auch Daten mit einer Schaltung 634 für Hochleistungsgrafik über eine Schnittstelle 634 für Hochleistungsgrafik austauschen, wobei eine PtP-Schnittstellenschaltung 637 verwendet wird.
Wenigstens einige Ausführungsformen der Erfindung können innerhalb der Prozessoren 602 und 604 vorgesehen sein. Zum Beispiel können ein oder mehrere der Bereiche 102, die mit Bezug auf die 1 diskutiert worden ist, und/oder Prozessorkern(e) 300 sich innerhalb der Prozessoren 602 und 604 befinden. Weitere Ausführungsformen der Erfindung jedoch können in anderen Schaltungen, logischen Einheiten oder Baugruppen innerhalb des Systems 600 der 6 vorhanden sein. Weiterhin können andere Ausführungsformen der Erfindung über mehrere Schaltungen, logische Einheiten oder Baugruppen, wie in 6 veranschaulicht, verteilt sein.
Der Chipsatz 620 kann mit einem Bus 640 kommunizieren, wobei eine PtP-Schnittstellenschaltung 641 verwendet wird. Der Bus 640 kann eine oder mehrere Baugruppen haben, die mit ihm kommunizieren, so wie eine Busbrücke 642 und I/O-Baugruppen 643. Über einen Bus 644 kann die Busbrücke mit anderen Vorrichtungen in Kommunikation sein, so wie einer Tastatur/Maus 645, Kommunikationsvorrichtungen 646 (so wie Modems, Netzwerkschnittstellenbaugruppen usw., die in Kommunikation mit dem Computernetzwerk 503 sein können), einer Audio-I/O-Baugruppe 647 und/oder einer Datenspeichervorrichtung 648. Die Datenspeichervorrichtung 648 kann Code 649 speichern, der von den Prozessoren 602 und/oder 604 ausgeführt wird.
Bei manchen Ausführungsformen der Erfindung können die Arbeitsgänge, die hierin z. B. mit Bezug auf die 1–6 diskutiert worden sind, durch Hardware (z. B. Schaltung), Software, Firmware, Mikrocode oder Kombinationen aus diesen implementiert werden, die als ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung gestellt werden können, z. B. ein maschinenlesbares oder computerlesbares Medium umfassen, auf dem Befehle (oder Software-Prozeduren) gespeichert sind, die verwendet werden, um einen Computer zu programmieren, damit er einen hierin diskutierten Prozess durchführt. Auch kann der Ausdruck „Logik" beispielsweise Software, Hardware oder Kombinationen aus Software und Hardware umfassen. Das maschinenlesbare Medium kann eine Speichervorrichtung umfassen, so wie die, die mit Bezug auf die 1–6 diskutiert worden sind. Zusätzlich kann ein derartiges computerlesbares Medium als ein Computerprogrammprodukt heruntergeladen werden, wobei das Programm von einem entfernt stehenden Computer (z. B. einem Server) zu einem anfragenden Computer (z. B. einem Klienten) mittels Datensignalen, die in einer Trägerwelle oder einem anderen Fortpflanzungsmedium verkörpert sind, über eine Kommunikationsverbindung (z. B. einen Bus, ein Modem oder eine Netzwerkverbindung) übertragen werden. Demgemäß soll hierin eine Trägerwelle als ein maschinenlesbares Medium aufweisend betrachtet werden.
Der Bezug in der Beschreibung auf „einige Ausführungsformen" bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben worden ist, in wenigstens einer Implementierung enthalten sein kann. Das Auftreten der Formulierung „bei manchen Ausführungsformen" an verschiedenen Stellen in er Beschreibung kann sich immer auf dieselben Ausführungsformen beziehen oder nicht.
Auch können in der Beschreibung und in den Ansprüchen die Ausdrücke „gekoppelt" und „verbunden", zusammen mit ihren Ableitungen, verwendet werden. Bei manchen Ausführungsformen der Erfindung kann „verbunden" verwendet werden, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente in direktem physikalischen oder elektrischen Kontakt miteinander sind. „Gekoppelt" kann bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente in direktem physikalischen oder elektrischen Kontakt sind. „Gekoppelt" kann jedoch auch bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente nicht in direktem Kontakt miteinander zu sein brauchen, jedoch weiter zusammen arbeiten oder miteinander Wechselwirken.
Somit, obwohl Ausführungsformen der Erfindung in einer Sprache beschrieben worden sind, die für strukturelle Merkmale und/oder methodologische Vorgänge spezifisch ist, soll verstanden werden, dass der beanspruchte Gegenstand nicht auf die bestimmten Merkmale oder Vorgänge, wie sie beschrieben sind, beschränkt sein muss. Statt dessen sind die bestimmten Merkmale und Vorgänge als beispielhafte Formen des Implementierens des beanspruchten Gegenstandes offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG
Verfahren und Vorrichtungen, die die Temperaturprogrammierung pro Chip für den thermisch effizienten Betrieb einer integrierten Schaltung (IC – Integrated Circuit) zur Verfügung stellen, werden beschrieben. Bei manchen Ausführungsformen wird die Übergangstemperatur einer IC-Komponente bestimmt, z. B. um den Energieverbrauch zu verringern und/oder das Leistungsverhalten zu verbessern. Weitere Ausführungsformen werden ebenfalls beschrieben.

Claims

Vorrichtung, die aufweist: eine Speicherbaugruppe, um ein oder mehrere Bits zu speichern, die bewirken, dass eine Logik mit einem Frequenzwert arbeitet, der einer Übergangstemperatur der Logik entspricht; und einen Frequenzcontroller, um ein Taktsignal zu erzeugen, das dem Frequenzwert entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter mit einem oder mit mehreren Temperatursensoren, um die Übergangstemperatur zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eines oder mehrere aus Speicherbaugruppe, dem Frequenzcontroller oder der Logik sich auf demselben Chip einer integrierten Schaltung befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das eine oder die mehreren Bits einem oder mehreren vordefinierten Leistungszuständen entsprechen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Speicherbaugruppe eine nichtflüchtige Speicherbaugruppe aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Logik entsprechend dem Taktsignal arbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das eine oder die mehreren Bits einer Vielzahl von Frequenzwerten entsprechen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Logik in der Lage ist, bei jedem einer Vielzahl von Frequenzwerten und innerhalb eines Temperaturbereichs, der kleiner oder gleich der Übergangstemperatur ist, zu arbeiten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter mit einem oder mit mehreren Prozessorkernen, wobei wenigstens einer der einen oder mehreren Prozessorkerne die Speicherbaugruppe, den Frequenzcontroller und die Logik aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter mit einem oder mehreren Prozessorkernen, wobei wenigstens einer der Prozessorkerne, die Speicherbaugruppe, der Frequenzcontroller und die Logik sich auf demselben Chip einer integrierten Schaltung befinden.
Verfahren, das aufweist: Bestimmen einer Übergangstemperatur einer Logik; Speichern eines oder mehrerer Datenbits, die einem oder mehreren Frequenzwerten entsprechen, in einer Speicherbaugruppe; und Erzeugen eines Taktsignals entsprechend wenigstens einem der Frequenzwerte, das bewirkt, dass die Logik bei einer Temperatur arbeitet, die gleich oder kleiner der Übergangstemperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 11, das weiter das Bestimmen der Übergangstemperatur basierend auf einer Leistung aufgrund thermischer Dimensionierung (TDP – Thermal Design Power), einer Umgebungstemperatur und einem Übergang auf den thermischen Widerstand der Umgebung der Logik aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, das weiter das Bestimmen eines Wertes für den Leistungsverlust, der während des Betriebs der Logik erzeugt wird, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, das weiter das Bestimmen eines Wertes der dynamischen Kapazität der Logik während des Betriebs der Logik aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, das weiter das Bestimmen einer Leistung aufgrund thermischer Dimensionierung (TDP) der Logik während des Betriebs der Logik aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, das weiter das Bestimmen einer Leistung aufgrund thermischer Dimensionierung (TDP) der Logik basierend auf gespeicherten Werten, die dem Leistungsverlust und der dynamischen Kapazität der Logik entsprechen, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, das weiter das Bestimmen der Übergangstemperatur basierend auf gespeicherten Werten, die einer Leistung aufgrund thermischer Dimensionierung (TDP), einer Umgebungstemperatur und einem Übergang auf den thermischen Widerstand der Umgebung der Logik entsprechen, aufweist.
System, das aufweist: eine Anzeigevorrichtung, um ein oder mehrere Bilder anzuzeigen; einen nichtflüchtigen Speicher, um ein oder mehrere Bits zu speichern, die einem oder mehreren Frequenzwerten entsprechen; und einen programmierbaren Frequenzcontroller, der mit der Anzeigevorrichtung gekoppelt ist und so ausgelegt ist, dass er ein Taktsignal entsprechend wenigstens einem der Frequenzwerte erzeugt, um zu bewirken, dass eine Logik bei einer Temperatur arbeitet, die gleich oder kleiner ist als eine Übergangstemperatur der Logik.
System nach Anspruch 18, bei dem die Anzeigevorrichtung eine Flüssigkristallanzeigen (LCD – Liquid Crystal Display)-Vorrichtung aufweist.
System nach Anspruch 18, weiter mit einer Vielzahl von Prozessorkernen, um Daten zu erzeugen, die dem einen oder den mehreren Bildern entsprechen.
Computerlesbares Medium, das einen oder mehrere Befehle aufweist, die, wenn sie auf einem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor so konfigurieren, dass er: eine Übergangstemperatur einer Logik bestimmt; und ein oder mehrere Datenbits speichert, die bewirken, dass die Logik bei einem Frequenzwert arbeitet, der der Übergangstemperatur der Logik entspricht.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 21, das einen oder mehrere Befehle aufweist, die den Computer so konfigurieren, dass er die Übergangstemperatur basierend auf einer Leistung aufgrund thermischer Dimensionierung (TDP), einer Umgebungstemperatur und einem Übergang auf den thermischen Widerstand der Umgebung der Logik bestimmt.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 22, das weiter einen oder mehrere Befehle aufweist, die den Prozessor so konfigurieren, dass er die Leistung aufgrund thermischer Dimensionierung der Logik basierend auf einem Wert eines Leistungsverlustes und einer dynamischen Kapazität der Logik bestimmt.