TWI375915B - Voltage identification processor, circuit and method for generating voltage - Google Patents

Description

0970647 29154twf.doc/d 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種操作電壓的產生電路，且特別是 有關於一種中央處理器之操作電壓的產生電路。 【先前技術】 在電腦系統中，中央處理器（Central Process Unit，CPU) 所需要的操作電壓，係依據其工作的模式而產生之動態電 壓識別碼(Dynamic Voltage Identification Code，簡稱 VID) 來決定的。 圖1繪示為習知的一種供應中央處理器之操作電壓的 系統方塊圖。請參照圖1’在電腦裝置内，中央處理器（cpu) 102可以依據電腦裝置目前的工作狀態，而產生電壓識別 碼VID。而此電壓識別碼vID被傳送至脈波寬度調變 (PWM)訊號產生器1〇4，以使PWM訊號產生器可以依據 電壓識別碼VID的值，來決定操作電壓Vc〇re的大小。當 操作電壓Vcore的大小決定之後，pWM訊號產生器1〇4 可以將操作電壓Vc〇re提供給中央處理器1〇2，以使中央 處理器102能夠正常的運作。 由於電壓識別碼VID是由中央處理器1〇2依據電腦裝 置的工作狀“決定。在某些的操作狀況，需要快速地將 #作電壓Veore S升，以加快巾央處理器丨⑽處理的效能。 然而’在習知的系統中，由於電壓識別碼VI㈣改變速度 很慢，因此導致整體系統的效能下降。 另外’由於中央處理器1〇2的操作電壓大小都有一定 1375915 0970647 29l54twf.doc/d ^ v因此操作電MV_不可以無限制的提升。當操 3壓v:職—料糾，若是涵翁操作電屢 ‘=，就有可能損射央處理請。 中央處理 器=提供一種電壓識别碼處理器，可以提升 本發明也提供一種電屢產生雪& 給中裡㈣座生魏’可以產生操作電屢 揮最大i:。’μ中央處理器在安全的範圍内，能夠發 會姑外’本發明還提供一 _操作電壓的產生方法，可以 操狀r整操作顧的大小，使中央處理 理写電壓識別碼處理器，可以處理中央處 括===本發明之電壓識別碼處理器包 核心處器、第二暫存器、第一多工器和 二暫存^ 收電壓識別碼，並且值。第一比較器可以接 電壓識別.參第可以將 訊號給第-多^&比對’並且輸出一第—選擇 存器，並且’第—多工11則可以祕第二暫 選擇其中之一輪 到，一選擇訊號時’從第一偏移值 就可以將第一^給核心處理單元。藉此，核心處理單元 並產生-調整ΐί=的偏移值來調整電壓識別碼’ 6 1375915 0970647 29154twf.doc/d ，本發明之-實施例中，電壓識別碼處理器更 二比較器、第四暫存器和第二多工器。』 第二暫存$可以儲存多個第二參數值而第四 則可以儲存多個第二偏移值。另 存盗 2三=’並且可以將電壓識別碼與第二參數值Hi = 第二多二 從第二偏移值選擇/中之第二選擇訊號時， ^處理單元可以選擇第—多工器 的輸出來調整電壓識別碼，並且產生該以 從另—觀點來看，本發明提供_ 以產生—操作賴給-中央處理* =生電路，可 電路包括電屢識別碼處理器和脈產生 識別碼處理器可以接收中 出。電堡 對而產生—第— 電與多個第一參數值比 依據第一比對結果而調整“識別塵，別碼處理器可以 壓識別碼。脈寬調變訊號 二‘〜，並且產生一調整電 別碼，以產生中央處理器ϋ的操;電=接收該調整電壓識 在本發明的一會渝如击 電壓識別碼與多個第二::值=她處理器更可以將 果’使得電壓識別碼處理 f而產生—第二比對結 生調整電壓識 别嫣竭處㈣财⑽據第二_結果來^ 7 0970647 29154twf.doc/d 界二ί述的第—參數值和第二參數值可以分別為邊 方法^自田觀點來看’本發明更提供—種操作電壓的產生 翻於電齡财財央處㈣。本侧之產生方 值二識別碼與多個第-參數 播^ 可贿據電齡統紅作模式碰多個偏移 ^^射之―，以將電壓識別碼加上或減去所選擇之 ^值:崎值，並且產生—雜電壓綱碼。而調整電 ^別碼，大於最大的第—參數值以及科於最小的第一 電壓=理ί發明可以依據調整電壓識別碼產生操作 在本發明的實施例中，當電塵識別碼大於最大的第一 參數值時，則本發明以最大的第—參數值 別碼來產生操作電壓。 ^ 另外，若是電壓識別碼小於最小的第一參數值時，則 可以以最小的第-參數值當作新的電壓識別碼來產作 雪懕。 〃 由於本發明可以依據電腦系統的狀態而使電壓識別 碼加上或減去一偏移值的絕對值。因此，本發明可以有效 地提升中央處理器的效率。另外，本發明可以分別在電壓 識別碼大於最大的第一參數值時，利用最大的第一參數值 當作新的電壓識別碼，因此本發明可以保護中央處理 受損壞。 0970647 29154twf.doc/d 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 ，2繪不為依照本發明之一較佳實施例的一種電腦系 統的系統方塊圖。請參照圖2，本實施例所提供的電腦系 統200包括CPU 202、晶片組204和多個硬體裝置。這些 硬體裝置例如顯示卡206、硬碟208、光碟機210、以及外 接的週邊裝置212〇這些硬體裝置可以搞接至晶片組2〇4， 而晶片組204則可以耦接至cpu 2〇2。藉此，cpu 2〇2可 以透過晶片組204而控制這些硬體裝置。 ，cpu 2〇2是依據一操作電壓Vc〇re來運作。而此操作 電壓Vcore的大小，是依據電腦系統2〇〇的狀態來決定。 例如，在一些狀態下，像是顯示卡206、硬碟208和週邊 裝置212 ’運作時，cpu搬就f要較高的操作電壓 Vcore來進行運作。在此，稱以上的狀況為重載模式。 相對地，在一些的情況下，例如電腦系統100待機時，CPU 202就僅需較低的操作電愿Vc〇re就可以維持運作。而在 此，可以稱此狀況為省電模式。 圖3繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種電壓產 生電路的電路方義^請參照圖3，本實施例所提供的電 壓產生電路3GG，可以依據CPU 2G2所輸出的電壓識別喝 VIDIN ’❿決絲作v_的大小。電職生電路 300包括電_別碼(VID)處理器搬和卩侧訊號產生器 UT5915 0970647 29154twf.doc/d 3〇4。其中’VID處理器3〇2可以輕接^^搬，以接收電 壓識別碼VIDIN。另外，VID處理器3()2還可以输ρψΜ 訊號產生器304。 。。圖4、、會示為依照本發明之一較佳實施例的一種處 理器的系統方塊圖。請參翻4，VID處理器3G2至少包 括核心處理單元402、暫存器404和4〇6、比較器4〇8和多 工器(MUX) 410。暫存器4〇4和4〇6可以分別輕接比較器

:〇8和多工器41Ge另外，多工器仙還可_接比較器 408和核心處理單元402。 暫存器404可以具有多個儲存區412、414 ; 416、418 和420，用來儲存多個第一參數值。在本實施例中這些 第一參數值分別為邊界值。另外，暫存器4〇6也可^ 具有儲存區422、424、426、428和430，可以儲存多個邊 界偏移值1-5。 在另外一些選擇實施例中，VID處理器3〇2還可以包 括暫存器444和446、比較器448和多工器450。同樣地，

暫存器444和446也可以分別耦接比較器448和多工器 450’而多工器450則可以分別耦接比較器448和核心處理 單元420。 暫存器444和446都可以分別包括多個儲存區452、 454、456、458、462、464、466 和 468。在本實施例中， 暫存器444可以儲存多個第二參數值，例如區域值14。 相對應地’暫存器446則可以儲存多個區域偏移值卜斗。 在本實施例中，區域偏移值1與邊界偏移值丨都可以 0970647 29154twf.doc/d ，设定等於·4 ;區域偏移值2和邊界偏移值2都可以被設 定為-2 ;區域偏移值3與區域偏移值3則都可以被設定為 +2，而區域偏移值4則可以被設定等於+4。雖然本實施例 在此疋義了每一參數和偏移值的值，僅是為了使本領域具 有通常知識者能夠更加了解本發明的精神，然而本發明並 不以此為限。因此，本領域具有通常知識者可以參照以下 的說明，並且根據實際的狀況來自行設定每一參數值和偏 移值。 請繼續參照圖4，核心處理單元402可以接收電壓識 別碼VIDIN’並且此電壓識別碼VIDIN還可以分別遂至比 較器408和448。當比較器408和448分別收到電壓識別 碼VIDIN後，可以將電壓識別碼VIDIN與暫存器4〇4中 所儲存的邊界值1-5，以及暫存器444中所儲存的區域值 1-4比較，並且分別產生一第一比較結果和一第二比較結 果。另外’比較器408和448也可以分別依據第一比較結 果和第二比较結果而對應產生選擇訊號SL〇和SL1給多工 器 410 和 450。 圖5繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種邊界值 和區域值相互關係的示意圖。請合併參照圖4和圖5，假 設比較器408和448發現電壓識別碼VIDIN等於邊界值 2,或是落在區域值1内，則代表電腦系統可能在省電模式 下工作。因此，多工器410可以依據選擇訊號SL0而選擇 邊界偏移值1，或是多工器450可以選擇區域偏移值1給 核心處理單元402。此時，核心處理單元402就可以依據 0970647 29154twf.doc/d 多工器410或450的輸出，來調整電壓識別碼VIDIN，並 且產生調整電壓識別碼V][D〇UT。 在一些實施例中，核心處理單元4〇2的調整方法，可 以是將輸入的電壓識別碼VIDIN加上邊界偏移值丨或是區 蟑偏移值1，而產生新的電壓識別碼VID〇UT。換句話說， 處理單元402可以將電壓識別碼減去邊界偏移值1或 疋區域偏移值1的絕對值，來產生調整電壓識別碼 VIDOUT。調整電壓識別碼VID〇UT可以被送至例如圖3 中的PWM訊號產生器304。此時，pwm訊號產生器3〇4 就可以依據調整電壓識別碼VID〇UT，而決定操作電壓 Vcore的大小。 若是比較器408或448發現電壓識別碼VIDIN等於邊 界值3或;I：落在區域值2内時，則可能代表目前電腦系統 還是工作在省電模式，但是需要比前一狀況更高的效能來 運作。因此，多工器410可以依據選擇訊號SL〇選擇邊界 偏移值2輸出，或是多工器450可以依據選擇訊號SL1而 選擇區域偏移值2輸出。此時，核心處理單元4〇2可以將 輸入的電壓識別碼VIDIN加上邊界偏移值2或是區域偏移. 值2，或者可以看作將電壓識別碼VIDIN減去邊界偏移值 2或是區域偏移值2的絕對值，以產生調整電壓識別碼 VIDOUT。 當比較器408或448判斷電壓識別碼vidIN等於邊界 值4或是落在區域值3内時，則代表電腦系統可能工作在 重載模式。因此，多工器410則可以選擇邊界偏移值3， 1375915 0970647 29154tw£doc/d 或是多工器450選擇區域偏移值3給核心處理單元4〇2。 _，核心處理單元402就可以將電壓識㈣νι麵加上 • f界偏移值3歧區域偏移值3，以產生調整電壓識別碼 VIDOUT。藉此，就可以快速地提升操作電壓的值。 若是比較器448判斷電壓識別碼VI_落在區域值* -· _，則代表電齡統可能需要比前-狀態更高的效能。 目ί:多工器510則可以選擇選擇區域偏移值4給核心處 理早70 402。此時，核心處理單元402就可以將電壓識別 ··媽VIDIN加上區域偏移值4，以產生調整電壓識別碼 viDouT。藉此，就可以更加快速地提升操作電壓vc〇re 的位準。 而為了保護CPU 202避免因為太高的操作電壓Vc〇re 而損壞，因此當比較器408發現電壓識別碼VlDm大於等 . 於邊界值5時，則可以輸出選擇訊號SL0給多工器41〇， 以使多工器410直接選擇邊界值5給核心處理單^ 4〇2。 此時，核心處理單元402可以直接以邊界值5來當作調整 ·· 電壓識別碼V〗D〇UT給PWM訊號產生器3〇4。蕤 ， 可以保護CPU 202不受損壞。 ^ ^ 相對地’為使CPU 202可以維持正常運作，因此當比 較器408發現電壓識別碼VIDIN小於等於邊界值i時^則 可以輸出選擇訊號SL0給多工器410，以使多工器41〇直 接選擇邊界值1給核心處理單元402。此時，核二處理單 元402可以直接以邊界值1來當作調整電壓識別碼 VIDOUT給PWM訊號產生器304。藉此，就可以保證cpu 13 0970647 29154tw£doc/d 202能夠正常運作。 圖6繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種操作電 壓之產生方法的步驟流程圖。請參照圖6為本發明提供一 種操作電壓的產生方法’可用來產生—電腦系統中之中央 處理器的操作電壓。本實關所提㈣產生方法包括如步 驟S602所述’接收—電壓識別碼’並且將此電壓識別碼 與多個參數值進行崎，而產生—比對結果，就如步驟 S604所述。藉此，本實施例就可以執行步驟，就是 依據比對結果而判斷電腦系統的工作狀態。 若是判斷電腦系統工作在重載模式時，則可以如步驟 S608所述，判斷電壓識別碼是否小於上述參數值的最大 者。若是所接_的電壓制制、於最A的參數值時(就是 步，S608所標不的“是”），則可以如步驟S61〇所述，將 電壓識別碼加上一偏移值的絕對值，以產生一調整電壓識 別碼。藉此，就可以如步驟S612所述，依據調整電壓識 別碼而產生中央處理器的操作電壓。 反之’若是判斷電壓識別碼大於等於最大的參數值時 (就是步驟S608所標示的“否”），則可以如步驟S614所 述’將最大的參數值當作調整電壓識別碼’以進行步驟 S612。 •相對地’若是在步驟S600中判斷電腦系統是工作在 f電模式時，則可以執行步驟S616,就是判斷電壓識別碼 疋否大於上述參數值的最小者。若是電壓識別碼大於最小 的參數值時(就是步驟S616所標示的“是”），則可以如步 1375915 0970647 29154twf-d〇c/d 雜關所述’將識別碼減去—偏移值的絕對值 產生調整電壓識別碼，並且進行步驟S612。反之， 斷電壓識綱小於等於最小的參數值時(就是步驟^所 標示的mm行步驟S62G ’就是以最小的 當作調整電壓識別碼，並且執行步驟S612。 >双值 綜上所述’由於本發明可以利用電壓識別碼和多個表 數值之__來崎電_統的絲，並且依據系 統的狀態來輕縣的電壓卿碼喊生難電壓为、 碼。因此，本發明可以有效地提升系統的效能。另外β 發明在原㈣㈣朗碼高於或低於—臨界辦 電壓識別碼鎖定’因此本發明更可以倾巾央處理器不a 損壞’並且可以確保正常的運作。 又 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非 =本發明，任何熟習此㈣者，在賴縣發明之精神 可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保】 車巳圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 i 【圖式簡單說明】 系統為習知的-種供應中央處理器之操作電壓的 統的依照本發明之-較佳實施例的-種電腦系 味雪為依照本發明之—較佳實施綱—種電屢產 生電路的電路方塊圖。 圖4、’會示為依照本發明之一較佳實施例的一種VID處 15 1375915 0970647 29154twf.doc/d 理器的系統方塊圖。 圖5繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種邊界值 和區域值相互關係的示意圖。 圖6繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種操作電 壓之產生方法的步驟流程圖。 【主要元件符號說明】 102、202 :中央處理器(cpu) 104、304 :脈波寬度調變(PWM)訊號產生器 .200:電腦系統 204 .晶片組 206 :顯示卡 208 :硬碟 210 :光碟機 212 :週邊裝置 300 :電壓產生電路 302 :電壓識別碼(VID)處理器 402 :核心處理單元 404、406、444、446 :暫存器 408、448 :比較器 410、450 :多工器(MUX) 412、414、416、418、420、422、424、426、428、430、 452、454、456、458、462、464、466、468 :儲存區 SL0和SL1 :選擇訊號 VID、VIDIN、VIDOUT :電壓識別碼 16 1375915 0970647 29154twf.doc/d

Vcore :操作電壓 S602、S604、S606、S608、S610、S612、S614、S616、 S618、S620 :操作電壓之產生方法的步驟流程

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Claims (1)

1. 十、申謗事利範圍： ____ 幹出H輕朗碼處理11，適於處理-中#理- ，該電_別碼處理器包括 -黛—暫存f ’儲存多個第—參數值； 暫存器，料收該電麵別碼’並輸該第-輸出-第碼與w—參數值進行比對， f,暫存，’儲存多個第-偏移值； 哭.*夕工器，耦接該第一比較器和該第二暫存 傳甘接收到該第—選擇訊號時，從該些第—偏移值選 擇其中之一輸出；以及 一核心處理單元，接收該電壓識別碼，並耦接 β第-多JLH ’以該第—多王器所輸出的偏移值來調整 忒電壓識別碼，並產生一調整電壓識別碼；所述之電壓識別 碼處理器，更包括： 一第三暫存器，儲存多個第二參數值； 一第二比較器，接收該電壓識別碼，並耦接該第三暫存器，將該 電壓識別碼與該些第二參數值進行比對，輸出一第二選擇訊號； 一第四暫存器，儲存多個第二偏移值；以及 一第二多工器’耦接該第二比較器和該第四暫存器，以接收到該 第一選擇訊號時，從該些第二偏移值選擇其中之一輸出給該核心處理 單元， 其中，該核心處理單元選擇該第一多工器和該第二多工器二者至 少其中之一的輸出來調整該電壓識別碼，並產生該調整電壓識別碼， 18 13759½' 1'ί ： μΚΰΓ，1 了 0 2T771G2S F.^2.^2 0 . ~--π -|。和6月ιέ日修正替換頁 其中該些第一參數值和該些第二參數值分別為多個邊界值和多· 個區域值》 ’ 2. 如申請專利範圍第1項所述之電壓識別碼處理器，其 中該核心處理單元在該電壓識別碼大於該些邊界值中的最 大者時，則將該最大的邊界值取代該電壓識別碼。 3. 如申請專利範圍第1項所述之電壓識別碼處理器，其 中該核心處理單元在該電壓識別碼小於該些邊界值中的最 小者時，則將該最小的邊界值取代該電歷識別碼。 4. 一種電壓產生電路，適於產生一操作電壓給一中央處 理器，而該電壓產生電路包括： ' 一電壓識別碼處理器，接收該中央處理器所輸出之一電 ' 壓識別碼1且該電壓識別碼處理器更將該電壓識別碼與多個 - 第一參數值比對而產生一第一比對結果，且该電壓識別碼處 理器更依據玆第一比對結果調整該電壓識別碼，產生一調整 電壓識別碼；以及 一脈寬調變訊號產生器，耦接該電壓識別碼處理器，以 接收該調整電壓識別碼，以產生該中央處理器的該操作電 壓； 其中該電壓識別碼處理器更將該電壓識別碼與多個第二 參數值比對而產生一第二比對結果，且該電壓識別碼處理器 更依據該苐二比對結果來調整該電壓識別碼，產生該調整電 壓識別碼； 其中該些第一參數值和該些第二參數值分別為多個邊界 19 ΤΟΤΓ-iL PJB2 101-7-6 值和多個區域值。 备5.如申請專利範圍第4項所述之電壓產生電路，其中 =該電壓識別碼大於該些邊界值中的最大者時，則該電 f識別碼處理器將該最大的邊界值取代該電壓識別碼而 輸出給該脈寬調變訊號產生器。 去▲ 6·如申請專利範圍第4項所述之電壓產生電路，其中 亥電壓識別碼小於該些邊界值中的最小者時，則該電 ^識別碼處理器將該最小的邊界值取代該電壓識別碼而 輸出給該脈寬調變訊號產生器。 7.—種操作電壓的產生方法，適用於一電腦系統中的 中央處理器，而該產生方法包括下列步驟： 將該中央處理器所輪出的一電壓識別碼與多個第一 參數值比對而產生—比對結果，關斷該電 的一 工作模式； 一 ^該工作模式在-重賴式時’將該電壓識別碼加 上β、第一偏移值，並產生一調整電壓識別碼，且該調整 電壓識別碼不大於該些第一參數值中的最大者； 虽該工作模式在—省電模式時，將該電壓識別碼減 去二第二偏移值，並產生該調整電壓識別碼，且該調整 電壓識別碼不小於該些第一參數值中的最小者；以及 依據新的電壓識別碼產生該操作電壓給該中央處理 器。 8.如申明專利範圍第7項所述之產生方法，更包括下 列步驟： 當該電壓識別碼大於該些第一參數值之最大者，則 1375915 101-7-6 以最大的第一參數值當作新的電壓識別碼來產生該操作 電壓；以及 當該電壓識別碼小於該些第一參數值之最小者，則 以最小的第一參數值當作新的電壓識別碼來產生該操作 電壓。 21