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TWI786091B - 用於使用工作循環之功率管理之積體電路及方法 - Google Patents

用於使用工作循環之功率管理之積體電路及方法 Download PDF

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TWI786091B
TWI786091B TW107107155A TW107107155A TWI786091B TW I786091 B TWI786091 B TW I786091B TW 107107155 A TW107107155 A TW 107107155A TW 107107155 A TW107107155 A TW 107107155A TW I786091 B TWI786091 B TW I786091B
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艾倫 阿提里
珍-瑪瑞亞 崔恩
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美商高通公司
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Abstract

本文揭示一種用於使用工作循環之功率管理的積體電路(IC)。在一實例 態樣中，該積體電路包括多個功率域，其中之每一者包括一各別功率狀態控制器。該功率狀態控制器充當該積體電路之全域供應線與該各別功率域之局部供應線之間的一橋接器。全域供應線可包括一第一全域功率軌、一第二全域功率軌及一全域時脈樹。局部供應線可包括一局部功率軌及一局部時脈樹。在操作中，一功率狀態控制器根據一工作循環調整該各別功率域之一功率狀態。對應於該工作循環之一時槽可分成多個時間段，其中該等時間段之持續時間係基於該工作循環。

Description

用於使用工作循環之功率管理之積體電路及方法
本發明大體上係關於用於電子器件中的積體電路(IC)之功率管理，且更特定言之，係關於實施工作循環以增加在每一功率域基礎上可用的功率狀態之有效變化或粒度以便促進高效功率消耗。
電子器件之功率消耗為電子器件之設計中的逐漸重要因數。自環境視角來看，電子器件之能量消耗由於大的公司資料中心及個人計算器件之普遍存在而佔據總能量使用率之相當大的百分比。環境問題因此推動減少由電子器件消耗之功率以幫助節省地球資源的努力。自財務視角來看，較少功率消耗轉換成公司及個人兩者之較低能量賬單。
此外，自方便視角來看，許多個人電子器件係攜帶型的且因此由電池供電。藉由攜帶型電池供電電子器件消耗的能量愈少，攜帶型器件在不再充電電池之情況下可操作時間愈長。較低能量消耗亦能夠使用較小電池並採用較薄外觀尺寸，此意謂可使電子器件更便於攜帶或通用。因此，攜帶型電子器件之普及性亦推動減少電子器件之功率消耗的努力。
若電子器件耦接至電源並接通，則該器件消耗功率。此對於整個電子器件成立，而其對於電子器件之個別部分亦成立。因此，若電子器件之部分整個離散組件(諸如整個積體電路(IC)晶片或顯示螢幕)可斷電。替代地，離散組件之選定部分同樣可斷電。舉例而言，積體電路晶片之不同處理實體或電路區塊(諸如其核心)可在某一時間段中選擇性地斷電以減少能量消耗。 積體電路之一部分(諸如核心)，因此可經斷電以減少功率消耗，其節約能量並延長攜帶型電子器件之電池壽命。核心可藉由將核心與電源解耦或藉由使電源斷開而斷電。此使核心停止使用能量。另外，核心可藉由降低被供應至核心之電壓或降低核心操作所在之頻率而斷電。降低電壓或操作頻率因此可減少由核心使用的能量。因此，如本文所用，術語「斷電」可包括停止能量使用率或減少能量使用率。 給定此等因數，減少能量使用率之兩個習知途徑已經開發用於積體電路。減少積體電路之區塊的能量使用率之一種途徑係供應較低電壓位準至區塊。此途徑稱為動態電壓縮放(DVS)。使用DVS情況下，區塊之功率使用可藉由在減少之電路利用率時間期間降低供電電壓且隨後升高供電電壓以滿足較高利用率需求而管理。減少積體電路之區塊之能量使用率的另一途徑需要降低被供應至區塊之時脈信號的頻率。此途徑稱為動態頻率縮放(DFS)。類似於DVS，區塊之功率使用可藉由在減少之電路利用率時間期間減少時脈頻率且隨後升高時脈頻率以滿足較高利用率需求而運用DFS管理。 DVS及DFS亦可共同使用以實施動態電壓及頻率縮放(DVFS)。使用DVFS情況下，供電電壓或時脈頻率(可能包括兩者)經調整以改變區塊之當前功率消耗位準。因此，DVS、DFS或DVFS可用作減少電子器件之功率消耗的功率管理技術。 不幸的是，個別地或以組合方式將DVS或DFS實施為DVFS係具有挑戰性的。舉例而言，實施電壓或頻率縮放之習知途徑可尤其在其中電壓或頻率實際上改變的階段期間不利地影響積體電路之效能。通常，處理係在電壓或頻率轉換階段期間中斷。因此，總資料輸貫量由於減少功率消耗之努力而減緩。此外，電壓縮放之習知途徑已產生複雜的晶片佈局，其中晶片之實質性區域專注於在不同時間保持在不同電壓處之不同功率軌。此等問題已阻礙DVS、DFS及DVFS之部署，且因此防止達到電壓及頻率縮放之全功率節約可能。
在一實例態樣中，揭示一種積體電路。積體電路包括一第一全域功率軌、一第二全域功率軌及一全域時脈樹。第一全域功率軌經組態以保持在第一全域電壓處，且第二全域功率軌經組態以保持在第二全域電壓處。全域時脈樹經組態以傳播全域時脈信號。積體電路亦包括多個功率域，其中每一功率域包括各別功率狀態控制器。功率狀態控制器包括功率多工器、分頻器及工作循環管理器。功率多工器耦接至第一全域功率軌及第二全域功率軌。分頻器耦接至全域時脈樹。工作循環管理器經組態以使用功率多工器及分頻器基於工作循環參數調整多個功率域中之各別功率域的功率狀態。 在一實例態樣中，揭示一種積體電路。積體電路包括第一全域功率軌、第二全域功率軌、全域時脈樹及多個功率域。第一全域功率軌經組態以保持在第一全域電壓處，且第二全域功率軌經組態以保持在第二全域電壓處。全域時脈樹經組態以傳播全域時脈信號。多個功率域中之每一功率域包括局部功率軌、局部時脈樹及電路負載。局部功率軌經組態以保持在局部電壓處，且局部時脈樹經組態以傳播局部時脈信號。電路負載耦接至局部功率軌及局部時脈樹，其中電路負載經組態以使用局部電壓及局部時脈信號而操作。每一功率域進一步包括用於根據對應於分成多個時間段之時槽的工作循環調整電路負載之功率狀態的功率狀態控制構件。功率狀態控制構件經組態以至少將第一全域功率軌或第二全域功率軌耦接至局部功率軌及將全域時脈樹耦接至局部時脈樹。 在一個實例態樣中，揭示一種用於使用工作循環之功率管理的方法。方法包括經由多個全域功率軌將多個全域電壓分佈至積體電路之多個功率域中的每一者。該方法亦包括經由全域時脈樹將全域時脈信號傳播至積體電路之多個功率域中的每一者。該方法進一步包括控制多個功率域之各別者中的功率狀態，其中每一各別功率域具有電路負載。各別功率域內之控制包括經由局部功率軌將局部電壓分佈至各別功率域之電路負載。控制亦包括經由局部時脈樹將局部時脈信號傳播至各別功率域之電路負載。控制進一步包括根據對應於每一時槽包括多個時間段的時槽之工作循環使用多個全域電壓及全域時脈信號調整各別功率域之局部電壓及局部時脈信號。工作循環之每一各別時間段對應於具有電壓頻率設定之各別功率狀態。 在一實例態樣中，揭示一種積體電路。積體電路包括一第一全域功率軌、一第二全域功率軌及一全域時脈樹。第一全域功率軌經組態以保持在第一全域電壓處，且第二全域功率軌經組態以保持在第二全域電壓處。全域時脈樹經組態以傳播全域時脈信號。積體電路亦包括多個功率域，其中每一功率域包括局部功率軌、局部時脈樹及功率狀態控制電路。局部功率軌經組態以保持在局部電壓處，且局部時脈樹經組態以傳播局部時脈信號。功率狀態控制電路經組態以實施有限狀態機，其包括第一功率狀態及第二功率狀態。第一功率狀態對應於耦接至第一全域功率軌之局部功率軌及隨全域時脈信號及第一除數值而變的局部時脈信號。第二功率狀態對應於耦接至第二全域功率軌之局部功率軌及隨全域時脈信號及第二除數值而變的局部時脈信號。有限狀態機經組態以基於自工作循環導出之至少一個定時器觸發狀態轉換。
電子器件之功率管理需要控制積體電路(IC)隨時間或在瞬時基礎上消耗的能量之數量。若積體電路完全斷電，則能量消耗可在不使用時間期間減小至零或接近於零。在較低利用率時或為保持某一儲存資料，積體電路可藉由降低電壓或頻率位準而部分斷電以減少功率消耗。另外，若積體電路不能整體斷電，則一或多個部分或區塊可彼此獨立地斷電。 動態電壓縮放(DVS)、動態頻率縮放(DFS)以及動態電壓及頻率縮放(DVFS)係分別藉由改變電壓位準、時脈信號之頻率位準以及電壓位準及頻率位準兩者而實施。與特定頻率位準組合之特定電壓位準在本文中稱為形成功率狀態之電壓頻率設定。電壓頻率設定之電壓位準或頻率位準可經調整以建立新的功率狀態。即使能量消耗同樣增加，電壓頻率設定之電壓或頻率仍可經增加以提高積體電路之效能位準。相對而言，即使成本係亦降低效能位準，電壓或頻率仍可經降低以降低由積體電路之操作消耗的能量。一般而言，較高效能對應於較高功率消耗，且較低效能對應於較低功率消耗。DVS、DFS及DVFS可因此為在管理由積體電路消耗之功率以試圖平衡效能位準對功率消耗方面的有效工具。然而，實施此等工具之習知途徑產生若干問題。 關於運用縮放電壓或頻率之習知途徑的第一問題，積體電路之功率分佈網路(PDN)變為片段化。此片段化使積體電路晶片之設計及操作兩者複雜且亦使晶片上之額外區域由PDN佔據。因為積體電路之不同區塊係在不同時間、以不同方式及以不同強度利用，所以產生片段化。因此，不同區塊在不同時間提供不同電壓位準。為適應此情形，習知電壓縮放建構眾多不同功率軌以將不同電壓位準分佈至不同區塊。此等眾多功率軌需要晶片上之空間且可涉及區塊之間的較大協調，如下文所描述。 關於運用縮放電壓或頻率之習知途徑的第二問題，出現次佳功率情形，其中區塊歸屬於在大於當前要求之功率位準的功率位準下操作。儘管習知途徑產生眾多不同功率軌，但一些積體電路晶片(諸如系統單晶片(SOC))上之不同區塊的總數仍超過功率軌之數目。單一給定功率軌因此提供電壓供應至積體電路之多個不同區塊。因此，存在需要較高電壓位準用於當前操作之區塊強加此較高電壓位準於當前能夠在較低電壓位準下操作的另一區塊上(此浪費功率)情況的時間。試圖減少此發生的頻率涉及積體電路區塊與控制區塊的軟體或韌體之間的較大協調，此導致在使用習知途徑時額外併發情況。 關於運用縮放電壓或頻率之習知途徑的第三問題，對於功率狀態之間的轉換在時間及能量方面存在大的損失。稱為功率管理積體電路(PMIC)之器件通常用以提供電壓位準至給定功率軌。PMIC花費大約100微秒(μsecs)來調整電壓位準。改變電壓位準亦需要切換相對大的電容器，其可為約10微法拉(μF)。對此等大電容器充電引發能量成本。改變時脈產生器(諸如鎖相迴路(PLL))之輸出同樣相對緩慢。為調整頻率位準，時脈產生器通常亦花費大約100微秒(μsecs)。此等時間及能量損失扼止在不同電壓或頻率位準之間轉換發生的頻率，尤其係因為處理利用率位準可迅速改變。因此，一些功率軌及自其供電的任何區塊在高於必要之電壓或頻率位準下在延伸持續時間中操作，此係因為沒有足夠時間來進行至另一電壓頻率設定的轉換。 關於運用縮放電壓或頻率之習知途徑的第四問題，在相鄰功率狀態之間存在大的效能/效率台階意義上，電壓頻率設定很大程度上被量化。換言之，存在可供用於積體電路之區塊的操作的有限數目之固定功率狀態。舉例而言，考慮其中存在自功率狀態「A」至功率狀態「B」之一個台階且在兩個相鄰功率狀態之間無一者可用的情形。在此情形下，可出現其中適當地平衡當前現有效能需求與功率消耗之理想電壓頻率設定係在兩個可用功率狀態「A」與「B」之間的情況。不幸的是，不能達到此理想電壓頻率設定，此係因為在兩個單獨或相鄰功率狀態「A」與「B」之間不存在中間功率狀態。 此外，此理想電壓頻率設定不能接近，此係由於藉由使用電壓及頻率縮放之習知途徑在兩個相鄰功率狀態「A」與「B」之間的轉換引發的時間及能量損失。舉例而言，因為處理輸貫量在不同功率狀態之間的轉換時間期間係空閒的，所以若電壓或頻率太頻繁改變，則電路不處理資料之時間部分將變得太長。另外，因為電壓及頻率變化運用習知途徑消耗如此多時間，所以當預報處理需求指示在不久的將來將需要更高電壓或頻率時，在短持續時間中降低電壓或頻率係不可行的。 對比而言，本文中所描述的電路及程序使得電壓位準及頻率位準能夠在允許接近於中間電壓頻率設定之速率下被調整。此外，電壓頻率設定可十分快速地切換以便在某一延伸時間框內接近於功率狀態之幾乎連續範圍。換言之，可藉由在兩個或大於兩個功率狀態之間反覆地切換達成自最低電壓頻率設定至最高電壓頻率設定的有效平均功率消耗位準。舉例而言，藉由在較低功率消耗/較低效能功率狀態與較高功率消耗/較高效能功率狀態之間反覆地切換，建立在較低功率消耗位準與較高功率消耗位準之間的平均功率消耗位準。在兩個不同功率狀態下操作之相對時間段可控制平均功率消耗之位準。舉例而言，若對應於較低功率消耗/較低效能功率狀態的時間段之持續時間相對於對應於較高功率消耗/較高效能功率狀態的時間段之持續時間拉長，則平均功率消耗位準降低，且反之亦然。如下文所描述，功率管理方案可藉由實施控制分別對應於不同功率狀態之時間段的持續時間之相對長度的工作循環參數而管理功率消耗。 在一些實例實施中，描述實現具有多個單獨功率域及減少數目之全域功率軌的功率分佈網路的功率管理方案。在某其他實例實施中，描述其中積體電路之區塊根據工作循環改變功率狀態的功率管理方案。在其他實例實施中，描述協同組合具有具有執行工作循環之電路的單獨功率域之功率分佈網路架構的功率管理方案。然而，功率分佈網路架構及工作循環可獨立地實施。 在實例實施中，積體電路晶片具有功率分佈網路，該功率分佈網路包括分佈第一全域電壓之第一全域功率軌、分佈第二全域電壓之第二全域功率軌，及多個功率域。積體電路晶片亦具有傳播全域時脈信號之全域時脈樹。每一功率域分接至第一全域功率軌、第二全域功率軌及全域時脈樹中。每一功率域包括經組態以使用第一全域電壓、第二全域電壓及全域時脈信號獨立建立各別功率域之各別功率狀態的各別功率狀態控制器。儘管依據兩個全域功率軌及兩個相關聯全域電壓描述某些實例，但每一功率域可替代地耦接至三個或三個以上全域功率軌以存取三個或三個以上全域電壓。另外，如本文所用，術語「全域」傳達對應項(例如功率軌、電壓、時脈樹或時脈信號)係與多個域相關聯。然而，積體電路可包括其他功率軌、時脈樹等，包括供應其他功率域之彼等。因此，其他功率域可接收獨立電壓、時脈信號等。 各別功率域之功率狀態控制器包括功率多工器、分頻器，及控制功率域之功率狀態的電路。功率多工器耦接至第一全域功率軌及第二全域功率軌。分頻器耦接至全域時脈樹。每一功率域進一步包括局部功率軌及局部時脈樹。功率狀態控制器之電路控制功率多工器以選擇性地將第一全域功率軌或第二全域功率軌連接至局部功率軌。此在局部功率軌上建立局部電壓。電路亦控制分頻器以劃分全域時脈樹之全域時脈信號。此在局部時脈樹上建立局部時脈信號。因此，功率狀態控制器可獨立於其他功率域之功率狀態建立給定功率域之各別功率狀態。若實施第三全域功率軌，則功率狀態控制器可藉由選擇性地將第三全域功率軌連接至局部功率軌使用第三全域功率軌之第三全域電壓建立至少一個額外功率狀態。舉例而言，功率狀態控制器可每一全域功率軌建立至少一個功率狀態。 以此等方式，因為僅幾個全域功率軌(例如2至4個全域功率軌)係跨越積體電路晶片引導至大多數(若非全部)區塊，所以至少減少功率分佈網路之片段化。另外，次佳功率情形可得以改善，此係因為具有不同功率偏好之不同區塊可置放於不同功率域中，不同功率域具有單獨功率狀態。另外，轉換時間顯著減少。功率多工器可在低於100奈秒(nsecs)、約數十奈秒及少至僅10奈秒中影響對局部電壓之電壓位準調整。類似地，分頻器可在低於100奈秒、約數十奈秒及少至僅10奈秒中影響對局部時脈信號之頻率位準調整。因此，與運用習知途徑相比，可快兩個至三個數量級進行電壓調整或頻率調整。此外，不利地影響習知途徑的功率狀態轉換之能量損失得以緩解，此係因為在PMIC處之大電容器不必切換。 在其他實例實施中，至少一些功率域中之功率狀態控制器進一步包括工作循環管理器。工作循環管理器使用功率多工器及分頻器根據工作循環參數調整各別功率域之功率狀態以建立用於各別功率域之工作循環。在具有兩個實例功率狀態之情境中，工作循環組織成或實現為具有分成兩個時間段之持續時間的週期性時槽，其中每一時間段對應於各別功率狀態。因此，工作循環管理器使功率多工器取決於哪一時間段在週期性時槽之兩個時間段中當前有效而選擇第一全域功率軌或第二全域功率軌以用於連接至局部功率軌。工作循環管理器亦使分頻器取決於哪一時間段在週期性時槽之兩個時間段中當前有效而將全域時脈信號除以所選擇除數值以產生局部時脈信號。 因此，功率狀態調整可回應於設定成依循與工作循環相關聯之一或多個持續時間的至少一個定時器之期滿而觸發。可使用例如藉由軟體或韌體或藉由硬體控制器產生的效能位準指示符信號改變兩個時間段之相對持續時間。效能位準指示符信號包括工作循環參數，諸如表示時槽之持續時間的一部分的值。舉例而言，20%之值使一個時間段持續總時槽持續時間之20%且使其他時間段最後總時槽持續時間之80%。改變給定時槽之時間段之相對比例改變在給定時槽內的功率域之平均功率消耗。改變多個不同時槽內的時間段之相對比例實現在較長時槽內平均功率消耗之幾乎連續可調整性。 以此等方式，克服影響電壓及頻率縮放之習知途徑的嚴格量化。本文中描述的基於功率域架構實現顯著較快電壓及頻率調整。因為電壓及頻率轉換可在小於十分之一微秒中實現，所以可在不明顯影響處理輸貫量的情況下頻繁地進行此等轉換。在兩個或大於兩個功率狀態之間快速調整的情況下，功率域之平均功率消耗可藉由調整分別對應於兩個或大於兩個功率狀態的工作循環之兩個或大於兩個時間段之相對持續時間在較長時槽內跨越功率消耗位準之範圍實質上可連續調整。藉由採用具有藉由工作循環參數指示之時間段的復發時槽作為工作循環實施之部分，降落在兩個經量化功率狀態之間的電壓頻率設定之利用率可有效地接近。 圖1說明包括多個功率域之積體電路100之實例部分，諸如第一功率域108-1、第二功率域108-2及第三功率域108-3。積體電路100包括多個功率軌及至少一個時脈樹。如圖1中在相對較高位準處所示，積體電路100包括第一全域功率軌102 (GPR1)、第二全域功率軌104 (GPR2)及全域時脈樹106 (GCT)。此等全域供應線將具有電壓位準之電壓或具有頻率位準之時脈信號分佈至多個功率域108-1至108-3中之每一功率域108。儘管圖1中明確地描繪三個功率域108-1至108-3，但積體電路100可替代地包括更多或更少功率域。在隨附圖式中，使用虛線描繪各種時脈路徑(諸如全域時脈樹106之時脈路徑)以在視覺上區分時脈路徑與電壓功率軌。 每一各別功率域108-1、108-2及108-3經描繪為包括一個各別功率狀態控制器110-1、110-2及110-3。因此，第一功率域108-1包括第一功率狀態控制器110-1，第二功率域108-2包括第二功率狀態控制器110-2，且第三功率域108-3包括第三功率狀態控制器110-3。然而，功率域108可替代地在沒有功率狀態控制器之情況下操作(例如參見圖2)。圖1亦說明功率管理積體電路120 (PMIC)、時脈產生器124及軟體128。一般而言，軟體128或韌體(未展示)可在積體電路100上執行，可在不同積體電路(未展示)上執行，可提供發信以控制多個功率域108-1至108-3或積體電路100之其他部分的操作，等。 每一功率域108經說明為耦接至第一全域功率軌102、第二全域功率軌104及全域時脈樹106。在一些實例實施中，每一各別功率域108可經由各別功率狀態控制器110耦接至第一全域功率軌102、第二全域功率軌104及全域時脈樹106。第一全域功率軌102保持在第一全域電壓112 (GV1)處，且第二全域功率軌104保持在第二全域電壓114 (GV2)處。全域時脈樹106將全域時脈信號116 (GCS)傳播至安置於積體電路100周圍之各種電路。因此，每一功率狀態控制器110經由第一全域功率軌102接收第一全域電壓112，經由第二全域功率軌104接收第二全域電壓114，並經由全域時脈樹106接收全域時脈信號116。儘管圖1中明確地展示兩個全域功率軌及一個全域時脈樹，但可實施大於兩個全域功率軌或大於一個時脈樹。舉例而言，全域供應線可包括保持在第三全域電壓處之第三全域功率軌。 多個全域功率軌形成將功率分佈至不同位置及在積體電路100周圍之各種電路(包括多個功率域108-1至108-3)的功率分佈網路(PDN)之至少部分。功率管理積體電路120經實施為電壓源以經由電壓轉換或調節供應電壓122至在指定電壓位準處之全域功率軌。因此，第一全域功率軌102及第二全域功率軌104藉由功率管理積體電路120而分別保持在第一全域電壓112及第二全域電壓114處。除非本文中另外指明，否則出於說明性目的，第一全域電壓112具有比第二全域電壓114高的電壓位準；然而，電壓位準可不定期改變。儘管功率管理積體電路120在圖1中說明為積體電路100之部分，但功率管理積體電路120實際上可在積體電路100外部實施。換言之，功率管理積體電路120可安置於與多個全域功率軌相同之積體電路晶片上或可定位於不同積體電路晶片上。 類似地，時脈產生器124可安置於與全域時脈樹106相同之積體電路晶片上或可定位於不同積體電路晶片上。時脈產生器124產生經提供至全域時脈樹106以產生全域時脈信號116的時脈信號126。時脈產生器124可使用例如產生時脈信號126之鎖相迴路(PLL)電路而實施。儘管全域時脈信號116之頻率值可不定期改變，但頻率值通常在延伸時間段中固定。然而，每一功率狀態控制器110經組態以在每一功率域基礎上改變局部時脈信號之頻率值，如本文中描述。在藉由各別功率狀態控制器110局部控制各別局部時脈信號之頻率值情況下，每一各別功率域108可在不同頻率下操作。然而，如本文所描述，實現功率域108之間的同步通信118。 圖2說明經由功率狀態控制器110在積體電路之全域供應線與功率域108-1之局部供應線之間的實例操作介面200。全域供應線包括第一全域功率軌102、第二全域功率軌104及全域時脈樹106。局部供應線包括局部功率軌202 (LPR)及局部時脈樹206 (LCT)。局部功率軌202保持在局部電壓204 (LV)處。局部時脈樹206傳播用於功率域108-1之局部時脈信號208 (LCS)。功率域108-1亦包括功率狀態控制器110及電路負載210。圖2進一步說明功率域108-4，其包括電路負載212。電路負載210及電路負載212各自包括根據所供應時脈信號使用供應電壓及電流操作的數位電路之集合，如下文描述。 電路負載212耦接至第二全域功率軌104及全域時脈樹106。電路負載212因此操作為功率域108-4之全域供電電路負載。因此，電路負載212之數位電路之集合使用藉由第二全域功率軌104分佈之第二全域電壓114以及電流(並未明確地展示)及使用藉由全域時脈樹106傳播的全域時脈信號116而操作。對比而言，電路負載210耦接至局部功率軌202及局部時脈樹206。電路負載210因此操作為功率域108-1之局部供電電路負載。因此，電路負載210之數位電路的集合使用藉由局部功率軌202分佈的局部電壓204以及電流(並未明確地展示)及使用藉由局部時脈樹206傳播之局部時脈信號208而操作。局部電壓204及局部時脈信號208係藉由功率狀態控制器110基於工作循環參數判定，如在下文參看圖3及圖4描述。 每一電路負載對應於實施功率域108中之某一功能性的至少一個區塊、至少一個核心、電路之群組或其組合。器件功能性之實例包括感測器處理、短程無線電處理、安全處理、圖形或顯示處理、數據機功能性、儲存處理、通用計算處理及其組合。不同功率域可具有對應於可用功率狀態之不同群組的不同效能需求。另外，對於單一給定器件功能性，不同電路負載可與不同較佳效能位準相關聯，及因此與不同適當功率狀態及對應功率域相關聯。在關於數據機功能性之實例中，一通用數據機邏輯電路負載可以包括較低電壓位準之功率狀態操作(例如電路負載212具有用於功率域108-4之固定操作點)，而數據機處理核心電路負載可以在一些時間具有較低電壓位準及在其他時間具有較高電壓位準之動態變化功率狀態(此取決於當前現有利用率需求)操作(例如電路負載210具有用於功率域108-1之可變操作點)。相反地，用於數據機功能性之記憶體電路負載可以包括固定較高電壓位準之功率狀態操作(例如，除電路負載212耦接至第一全域功率軌102而非如圖2中所示耦接至第二全域功率軌104外，類似於功率域108-4)。 對於電路負載及其區塊的不同效能需求可使用結構、配置及本文所描述技術來調適。舉例而言，如所說明之電路負載212根據全域供應配置作為功率域108-4之部分而操作。電路負載212接收第二全域電壓114及全域時脈信號116以實現一個實例功率狀態。替代地，儘管未在圖2中如此說明，但電路負載212可接收第二全域電壓114並耦接至另一功率域(未明確地展示)之局部時脈樹206以接收其局部時脈信號208以實施實現用於其他功率域之另一實例功率狀態的混合式配置(例如，部分全域及部分局部)。為達成說明之目的及與功率域108-1及電路負載210形成對比而呈現如圖2中所描繪及上文所描述的功率域108-4及電路負載212 (包括本文中所描述的替代例)。 對比而言，電路負載210經說明為根據局部供應配置而操作。在電路負載210接收局部電壓204及局部時脈信號208兩者的情況下，電路負載210之當前功率狀態可藉由功率狀態控制器110快速調整以使得能夠在某一時間框內實施實質上連續可調整功率消耗位準。舉例而言，功率狀態控制器110可每一全域功率軌建立至少一個功率狀態(例如，在兩個全域功率軌情況下至少兩個功率狀態，或在三個全域功率軌情況下至少三個功率狀態)。實質上連續可調整功率消耗位準藉由根據一工作循環在某一時間框之多個時槽內接近中間功率狀態而實現，該工作循環經實現以使得時槽在時間框上重現。下文參看圖3描述實例工作循環，且下文參看圖5描述在不同時間框之多個時槽之情形下不同平均功率消耗之實例。 圖3描繪說明指示藉由功率狀態控制器110建立的功率消耗圖案之實例工作循環306的圖表300。工作循環參數314指示(例如界定、指定或描述)功率狀態控制器110將如何產生用於給定功率域之工作循環306。因此，功率狀態控制器110根據工作循環參數314產生用於功率域之工作循環306。如所示，圖表300具有表示時間302之水平橫座標軸(x軸)及表示功率消耗304之垂直縱座標軸(y軸)。在功率消耗304之垂直軸上，標記低功率消耗位準及高功率消耗位準。 工作循環306經說明以在兩個不同功率消耗位準下跨越一個時槽310延伸。然而，工作循環306隨時間反覆地出現(例如，如圖5中所示)，因此時槽310在本文中亦被稱作週期性時槽310。時槽310分成多個時間段312，諸如第一時間段312-1及第二時間段312-2。每一時間段312佔據沿著x軸的時間302之某一持續時間。至少在功率狀態轉換之持續時間被忽略或視為對應時間段312之部分的情況下，多個時間段312之持續時間的總和可等效於時槽310之持續時間。儘管在圖3中描繪且在本文中描述兩個時間段312 (例如第一時間段312-1及第二時間段312-2)，但每一時槽310可替代地包括大於兩個時間段312。 工作循環306表示各別時間段312之各別持續時間或給定時槽310內時間段312之相對持續時間。在圖3中，工作循環306表示第一時間段312-1之持續時間及第二時間段312-2之持續時間。此表示可依據分率、百分比、比、比例或時槽310之兩個或大於兩個時間段312之間的相對持續時間之某其他指示來表達。如本文所使用功率狀態控制器110可根據或基於工作循環306建立功率狀態308。因此，工作循環306可對應於具有分別對應於功率狀態308之時間段312之時槽310。工作循環306因此可例如指第一時間段312-1之持續時間相對於第二時間段312-2之持續時間的比率、第一時間段312-1之持續時間相對於第一時間段312-1與第二時間段312-2之持續時間的總和的比率，等等。 在實例實施中，每一各別時間段312對應於各別功率狀態308。功率狀態308係關於功率域108，諸如具有圖2之電路負載210的功率域108-1。如針對第一時間段312-1所示，工作循環306指示功率域將在相對較低功率位準下操作，該相對較低功率位準經描繪為第一功率消耗位準316-1。對比而言，如針對第二時間段312-2所示，工作循環306指示功率域將在相對較高功率位準下操作，該相對較高功率位準經描繪為第二功率消耗位準316-2。第一時間段312-1對應於第一功率狀態308-1，且第二時間段312-2對應於第二功率狀態308-2。第一功率狀態308-1之較低功率消耗位準可使用例如第二全域功率軌104 (GPR2)及全域時脈信號116上之為二(2)之頻率除數值來實施。第二功率狀態308-2之較高功率消耗位準可使用例如第一全域功率軌102 (GPR1)及全域時脈信號116上之為一(1)之頻率除數值來實施。下文參看圖4進一步描述此等實例功率狀態以及電路及建立其之程序。儘管在圖3中描繪且在本文中描述兩個不同功率狀態308 (例如第一功率狀態308-1及第二功率狀態308-2)，但大於兩個功率狀態308可替代地經建立用於每一時槽310。舉例而言，若時槽310包括三個時間段312，則三個功率狀態308中之不同功率狀態308可分別與三個時間段312中的每一者相關聯。 工作循環參數314表示指定、界定、描述或另外指示與工作循環306相關聯之一或多個特性的參數值。工作循環參數314之實例包括時槽310之持續時間、給定時間段312之個別持續時間、多個時間段312之相對或成比例持續時間、所意欲平均電壓位準及其組合。工作循環參數314可另外或替代地指定用於實體化功率狀態308之參數，如下文描述。關於時槽310之持續時間，工作循環參數314可依據秒(例如毫秒)、時脈循環之數目等來表達。關於時間段312之持續時間，工作循環參數314可依據秒、時脈循環之數目兩個或大於兩個時間段312 (例如兩個部分及三個部分)之間的持續時間之比例、對於各別時間段312的時槽310之持續時間的各別百分比(例如對於第二時間段312-2之60%)、其某一組合，等等。 當功率域108處於第一時間段312-1之第一功率狀態308-1時，功率域108以相對較低功率消耗及較低效能模式操作。當功率域108處於第二時間段312-2之第二功率狀態308-2時，功率域108以相對較高功率消耗及較高效能模式操作。此等兩個功率狀態308在經描繪為低及高的具有所得平均功率消耗位準(圖3中未展示)之兩個離散功率消耗位準下操作，該所得平均功率消耗位準取決於多個時間段312之相對持續時間。然而，因為多個時間段312之相對持續時間可經迅速地且以低能量成本調整，所以可在多個時間框內達成平均功率消耗位準之幾乎連續範圍，該等時間框其中之每一者包括多個時槽310。下文參看圖5描述在不同時間框內之平均功率消耗位準。 圖4說明經組態以根據產生工作循環306之工作循環參數314建立用於功率域108之多個不同功率狀態308的實例功率狀態控制器110。功率狀態控制器110包括功率多工器402、工作循環管理器404及分頻器406。如上文參看圖3所描述，工作循環參數314指示特定功率狀態308何時將有效以實現對應工作循環306。一般而言，工作循環管理器404藉由根據產生工作循環306之工作循環參數314管理功率多工器402及分頻器406來建立功率狀態308。更特定言之，工作循環管理器404基於對應於當前有效之工作循環的時槽310之多個時間段中的各別時間段312之各別持續時間管理調整電路負載210之功率狀態308的時序，其中每一各別時間段312對應於多個功率狀態中之各別功率狀態308。 功率狀態控制器110充當積體電路100之全域供應線與功率域108之局部供應線之間的橋接器。功率狀態控制器110使用第一全域電壓112或第二全域電壓114及全域時脈信號116以建立多個功率狀態308。一般而言，功率狀態控制器110可每一全域功率軌建立至少一個功率狀態308 (例如，在兩個全域功率軌情況下至少兩個功率狀態，或在四個全域功率軌情況下至少四個功率狀態)。因此，功率狀態控制器110經由具有局部電壓204之局部功率軌202及經由具有局部時脈信號208之局部時脈樹206建立多個功率狀態308。為如此執行，功率狀態控制器110之工作循環管理器404發出功率軌選擇信號410至功率多工器402並發出時脈除數選擇信號412至分頻器406。 功率多工器402耦接至第一全域功率軌102及第二全域功率軌104，其在功率域108外部。功率多工器402耦接至局部功率軌202，其在功率域108內部。功率多工器402將所選擇全域功率軌(例如，第一全域功率軌102或第二全域功率軌104)連接至局部功率軌202。換言之，功率多工器402經組態以基於功率軌選擇信號410至少自第一全域功率軌102或第二全域功率軌104當中選擇以用於連接至局部功率軌202。如本文所使用片語「自當中選擇」或「至少自當中選擇」係指或意指自具有兩個或大於兩個項目之群組中(包括自三個項目當中、自四個項目當中等等)選擇一項目。另外，如本文所用，術語「之間」可係關於兩個項目或係關於大於兩個項目(例如應用於兩個功率狀態、三個功率狀態或四個功率狀態)。 若局部功率軌202連接至第一全域功率軌102，則局部電壓204對應於第一全域電壓112。另一方面，若局部功率軌202連接至第二全域功率軌104，則局部電壓204對應於第二全域電壓114。因此，電路負載210可接收來自第一全域功率軌102或第二全域功率軌104之電壓位準，此取決於兩個或大於兩個全域功率軌中之哪一全域功率軌當前經選擇以用於連接至局部功率軌202。本文中在下文參看圖10描述功率多工器402之實例實施。 分頻器406耦接至在功率域108外部之全域時脈樹106並耦接至在功率域108內部之局部時脈樹206。分頻器406將全域時脈信號116之頻率值除以除數值408。分頻器406經組態以將全域時脈信號116之頻率值除以選自一組除數值之除數值408。藉由除以全域時脈信號116之頻率值以產生局部時脈樹206上之局部時脈信號208，分頻器406可保持全域時脈信號116之頻率值與局部時脈信號208之頻率值相同或使全域時脈信號116之頻率值降低為局部時脈信號208之頻率值。除數值之實例群組包括二之乘冪。因此，除數值408可實施為例如二之乘冪中的一者(例如，20 =1、21 =2、22 =4及23 =8)。若二之各別乘冪用作跨越多個功率域108之各別者的所選擇除數值408，則促進不同功率域108之間的(圖1之)同步通信118。本文中在下文參看圖8及圖9描述與域間同步通信118有關之實例實施。 若除數值408設定成「1」，則分頻器406可至少在頻率方面保持全域時脈信號116不變，以使得局部時脈信號208之頻率值與全域時脈信號116之頻率值相同。若除數值408設定成「2」，則分頻器406改變全域時脈信號116，以使得局部時脈信號208之頻率值為全域時脈信號116之頻率值的一半。且若除數值408設定成「4」，則分頻器406改變全域時脈信號116，以使得局部時脈信號208之頻率值為全域時脈信號116之頻率值的四分之一。因此，使用分頻器406，功率狀態控制器110可提供具有與全域時脈信號116之頻率位準相同或小於其的頻率位準之局部時脈信號208至電路負載210。 工作循環管理器404藉由發送信號管理功率多工器402及分頻器406以基於由用於工作循環306之工作循環參數314指示的時間段312之持續時間影響不同功率狀態308。在實例實施中，工作循環管理器404建立兩個不同功率狀態308中的一者，其在以下表1中展示。
Figure 107107155-A0304-0001
 表 1 . 功率狀態308之實例。 在表1中，第一功率狀態308-1表示相對較低功率消耗/較低效能功率狀態的實例，且第二功率狀態308-2表示相對較高功率消耗/較高效能功率狀態之實例。 在操作中，工作循環管理器404使功率多工器402經由功率軌選擇信號410將所選擇全域功率軌連接至局部功率軌202。在圖3之第一時間段312-1的結束處，工作循環管理器404指導功率多工器402將第一全域功率軌102連接至局部功率軌202以實施在當前時槽310之第二時間段312-2中的第二功率狀態308-2之電壓部分。在第二時間段312-2的結束處，工作循環管理器404指導功率多工器402將第二全域功率軌104連接至局部功率軌202以實施在隨後時槽310之第一時間段312-1中的第一功率狀態308-1之電壓部分。 工作循環管理器404亦經由時脈除數選擇信號412使分頻器406將全域時脈信號116之頻率值除以所選擇除數值408。在第一時間段312-1之結束處，工作循環管理器404指導分頻器406將全域時脈信號116除以為「1」之除數值408以產生具有與全域時脈信號116相同之頻率值的局部時脈信號208。此實施在當前時槽310之第二時間段312-2中的第二功率狀態308-2之時脈信號部分。在第二時間段312-2之結束處，工作循環管理器404指導分頻器406將全域時脈信號116除以為「2」之除數值408以產生具有與全域時脈信號116之頻率值相比減半之頻率值的局部時脈信號208。此實施在隨後時槽310之第一時間段312-1中的第一功率狀態308-1之時脈信號部分。下文中參考圖5論述影響給定工作循環306的時槽310之依序出現的效果。 圖5描繪說明可使用不同持續時間之時間段312 (藉此提供具有不同工作循環306之時槽310，諸如工作循環306-1、工作循環306-2或工作循環306-3)達成的平均功率消耗變化之實例的圖表500。圖表500描繪沿著x軸之時間302對沿著y軸之功率消耗304。在功率消耗304之垂直軸上，標記低功率消耗位準及高功率消耗位準。在時間302之水平軸上，標記多個時槽310，其中每一時槽具有相同持續時間。在時間302上經過的多個時槽310可基於時間段312之相對持續時間而分組成時間框504。在圖表500中，展示具有三個不同各別工作循環之三個不同時間框：具有多個工作循環306-1之時間框504-1、具有多個工作循環306-2之時間框504-2及具有多個工作循環306-3之時間框504-3。 在說明之實例中，每一工作循環306對應於時槽310。時槽310中的每一者具有相同持續時間。然而，在每一時槽310內部之不同時間段312可在對應時間框504內具有相對於彼此之不同持續時間，以便使得在對應時間框504內之平均功率消耗能夠在不同時間框504中改變。每一時間槽310包括較早或第一時間段312-1及稍後或第二時間段312-2。每一第一時間段312-1之功率消耗係在低功率消耗位準處，且每一第二時間段312-2之功率消耗係在高功率消耗位準處。第一時間段312-1及第二時間段312-2之各別持續時間在給定時間框504內係恆定的，但持續時間對於每一時間框504可係不同的。換言之，對應工作循環306可藉由改變不同連續時間框504之間的時間段312之相對持續時間以不同方式改變。因此，每一時間框504可對應於不同平均功率消耗502。 在第一時間框504-1中，每一時間槽310中之第一時間段312-1佔據時槽310之75%，且第二時間段312-2佔據時槽310之25%。所得工作循環306-1產生在時間框504-1內之高於此實例之低功率消耗位準25%的平均功率消耗502-1。在第二時間框504-2中，每一時間槽310中之第一時間段312-1佔據時槽310之50%，且第二時間段312-2亦佔據時槽310之50%。所得工作循環306-2產生在第二時間框504-2內之高於低功率消耗位準50%或在低功率消耗位準與高功率消耗位準之間的中間位置的平均功率消耗502-2。在第三時間框504-3中，每一時間槽310中之第一時間段312-1佔據時槽310之25%，且第二時間段312-2佔據時槽310之75%。所得工作循環306-3產生在第三時間框504-3內之高於低功率消耗位準75%或低於較高功率消耗位準25%的平均功率消耗502-3。不同時間框504中的第一時間段312-1與第二時間段312-2之長度之間的25%增量的變化為可在其他替代增量之變化的實例增量。 時間段312之相對持續時間可在時間框504之間以較精細粒度改變，此係因為可藉由功率狀態控制器110使用圖4之功率多工器402及分頻器406迅速執行電壓及頻率調整。平均功率消耗502亦關於電路負載隨時間操作所藉以的能效。一般而言，若功率未被不必要地消耗，則能效可較大。若平均功率消耗藉由切換功率狀態降低以便僅滿足或稍微超過平均效能需求，則浪費的功率量可減小。因此，平均操作能效可藉由以低功率消耗位準與對應較低效能之間及高功率消耗位準與對應較高效能之間實質上連續之粒度切換功率狀態而增加，而非在不必要高效能位準處花費過多時間。此功率狀態切換可經執行以便僅滿足當前存在之平均效能位準。 相比於類比電路，數位邏輯電路經設計以固有地具有及使用離散值以促進其操作之確定性。局部電壓位準及局部時脈信號頻率之值係離散的。因此，存在給定功率域內之有限數目個可用功率狀態及對應有限數目個瞬時功率消耗位準，其中兩個相鄰功率狀態之間的粒度最終受用以追蹤每一時間段312之經過持續時間的時序功能之精確度限制。然而，若其中電路負載在有限功率消耗位準中之兩者或大於兩者處操作的時間之相對比例改變，則隨時間，此等有限數目個瞬時功率消耗位準可提供眾多平均功率消耗位準。因此，藉由基於用於工作循環306之工作循環參數314改變其中各別離散功率消耗位準係有效的時間段312之相對持續時間，可達成功率消耗位準之實質上連續範圍。 圖6大體在600處說明與(例如圖1、圖2及圖4之)功率狀態控制器110之功率多工器402及分頻器406通信的實例工作循環管理器404。圖6亦包括利用率量度電路612。如所說明，工作循環管理器404包括時槽實例化電路602、定時電路604及功率狀態調整電路606。定時電路604包括至少一個定時器610。工作循環管理器404包括或另外可存取一或多個功率狀態308之特性，諸如第一功率狀態308-1及第二功率狀態308-2。功率狀態308之實例特性本文在上文表1處闡述且可包括電壓位準、全域功率軌、除數值、其組合等等。工作循環管理器404亦包括、接收或另外可存取提供至少一個工作循環306之特性的工作循環參數314。在操作中，工作循環參數314提供(圖5之)一個時間框504之一個工作循環306的特性且隨後提供另一時間框504之另一工作循環306的特性。工作循環特性之實例包括兩個或大於兩個時間段312或其持續時間、時槽310之長度、對應於每一時間段312之功率狀態，或其組合。 工作循環管理器404接收包括工作循環參數314之效能位準指示符信號608。在一些實施中，工作循環管理器404接收來自執行或控制基礎積體電路之至少一部分的操作的軟體或韌體(諸如圖1之軟體128)之效能位準指示符信號608。舉例而言，數據機韌體可發送效能位準指示符信號608至對應於數據機電路之功率域108之工作循環管理器404。在其他實施中，工作循環管理器404接收來自利用率量度電路612之效能位準指示符信號608。利用率量度電路612監視電路之區塊(諸如圖2之電路負載210)以偵測當前利用率位準614，其可經量化為利用率量度。在操作中，利用率量度電路612比較利用率位準614與至少一個利用率臨限值616，諸如上或下臨限值。若所偵測當前利用率位準614超過上利用率臨限值616，則利用率量度電路612可發出具有增加平均效能位準及增加平均功率消耗的工作循環參數314之效能位準指示符信號608。另一方面，若所偵測當前利用率位準614落在下利用率臨限值616以下，則利用率量度電路612可發出具有降低平均效能位準及降低平均功率消耗之工作循環參數314的效能位準指示符信號608。 在工作循環管理器404之一個實例操作中，時槽實例化電路602實體化與工作循環參數314適合的時槽310以實現工作循環306。因此，時槽實例化電路602可調整時槽310之長度，改變各別時間段312之各別持續時間，等等。考慮其中工作循環參數314指定100微秒時槽310之實例情形，其中對應於第一功率狀態308-1之第一時間段312-1經分配40%時間且對應於第二功率狀態308-2之第二時間段312-2經分配剩餘時間。時槽實例化電路602設置40微秒之一個定時器610及60微秒之另一定時器610。若使用一個定時器610，則此等時間可替代地依序設置。 時槽實例化電路602亦向功率狀態調整電路606指示哪一功率狀態308對應於該功率狀態調整之哪一時序。定時電路604追蹤定時器610並在定時器610期滿時警示功率狀態調整電路606，以便建立一週期性時序，對應功率域之操作可根據工作循環306跨越多個時槽310以該週期性時序自一個功率狀態調整至另一功率狀態(例如，在較高效能功率狀態與較低效能功率狀態之間，或反之亦然)。因此，回應於定時器610之期滿，功率狀態調整電路606經觸發以提供各別信號至功率多工器402及分頻器406。基於藉由功率狀態調整電路606提供的各別信號，功率多工器402調整電壓或分頻器406調整頻率以便建立下一功率狀態308。舉例而言，若定時器期滿指示自第一功率狀態308-1至第二功率狀態308-2的轉換，則功率狀態調整電路606提供以下信號：功率狀態調整電路606發送功率軌選擇信號410至功率多工器402，該功率軌選擇信號指示第一全域功率軌102 (GPR1)。功率狀態調整電路606亦發送時脈除數選擇信號412至分頻器406，該時脈除數選擇信號指示為「1」之除數值408 (1)。 圖7說明(例如圖6之)工作循環管理器404之有限狀態機(FSM)實施之實例狀態圖700，該有限狀態機被稱作工作循環管理器有限狀態機714。狀態圖700包括兩個功率狀態308及12個轉換狀態702至712。更特定言之，兩個功率狀態308包括：第一功率狀態308-1及第二功率狀態308-2。12個轉換狀態包括：兩個定時器狀態702、兩個時脈停止狀態704、兩個電壓調整狀態706、兩個頻率調整狀態708、兩個校準狀態710及兩個時脈約定狀態712。 狀態圖700經描述為開始於第一功率狀態308-1並在反時針方向上前進。在定時器狀態702處，第一時間段312-1之第一定時器(TP1)倒計時經過的時間。在第一定時器期滿時，自第一功率狀態308-1之退出被觸發。反時針方向前進，在時脈停止狀態704處，局部時脈信號208之脈衝自到達電路負載210停止(例如由電路負載210閘控)。在電壓調整狀態706處，增加電壓位準。舉例而言，功率狀態調整電路606可使功率多工器402自將第二全域功率軌104耦接至局部功率軌202切換至將第一全域功率軌102耦接至局部功率軌202。本文中在下文參看圖10描述經組態以執行功率多工操作之功率多工電路的實例。 在頻率調整狀態708處，局部時脈信號208之頻率升高。舉例而言，功率狀態調整電路606可使分頻器406自應用為「2」之除數值408切換至應用為「1」之除數值408。在校準狀態710處，用於電路負載210之處理的恢復被延遲，同時局部時脈信號208經校準以與全域時脈信號116對準以便促進同步通信118。本文在下文參考圖8及圖9描述校準方案及電路。在時脈約定狀態712處，局部時脈信號208重啟且再次經提供至電路負載210以恢復邏輯操作。在時脈重啟之後，狀態圖700進入第二功率狀態308-2。 狀態圖700經進一步描述為繼續第二功率狀態308-2並在反時針方向上前進。在定時器狀態702處，第二時間段312-2之第二定時器(TP2)倒計時經過的時間。在第二定時器期滿時，自第二功率狀態308-2之退出被觸發。繼續反時針方向，在時脈停止狀態704處，局部時脈信號208之脈衝係由電路負載210閘控。在頻率調整狀態708處，局部時脈信號208之頻率降低。舉例而言，功率狀態調整電路606可使分頻器406自應用為「1」之除數值408切換至應用為「2」之除數值408。 在電壓調整狀態706處，降低電壓位準。舉例而言，功率狀態調整電路606可使功率多工器402自將第一全域功率軌102耦接至局部功率軌202切換至將第二全域功率軌104耦接至局部功率軌202。在校準狀態710處，用於電路負載210之處理的恢復被延遲，同時局部時脈信號208經再次校準以與全域時脈信號116對準以便促進同步通信118。在時脈約定狀態712處，局部時脈信號208經提供至電路負載210以恢復邏輯操作。在時脈重啟之後，狀態圖700再次進入第一功率狀態308-1。 圖8說明功率域間同步通信之實例方案800。如所說明之方案800藉由粗虛線劃分成左側及右側。在兩側描繪功率域108-1及功率域108-5。藉助於實例，「d」正反器經展示為在功率域108-1及功率域108-5中操作。在每一側自左至右，同步通信自功率域108-1前進至功率域108-5，且隨後回至功率域108-1。換言之，功率域108-1在方案800之每一側經描繪兩次以表示功率域108-5自其接收一通信的一功率域，及功率域108-5再次提供一通信至其之同一功率域。功率域間通信由在兩側跨越分隔功率域108-1與功率域108-5之點虛線的實線箭頭表示。 在一實例情境中，功率域108-1包括如圖2中所示之功率狀態控制器110且因此可調整其功率狀態，而功率域108-5類似圖2中之功率域108-4且因此不能調整其功率狀態。然而，在其他實施中，起源功率域及目的地功率域兩者可能能夠調整功率狀態。在方案800之兩側，功率域108-5係以低電壓位準及局部時脈信號之頻率操作，該頻率為全域時脈信號之頻率的一半(LCS=GCS/2)。在右側，功率域108-1亦以低電壓位準及局部時脈信號之頻率操作，該頻率為全域時脈信號之頻率的一半(LCS=GCS/2)。但在左側，功率域108-1係以高電壓位準及局部時脈信號之頻率操作，該頻率等於全域時脈信號之頻率(LCS=GCS)。在圖8之下部部分中針對方案800之兩側描繪表示功率域108-1及功率域108-5之此等相關時脈頻率的波形。 因此，關於電壓差值，電壓位準移位器(LS)在方案800左側部署在功率域108-5與功率域108-1之右側個例之間，此係因為信號源自相對較低電壓功率域且經發送至相對較高電壓功率域。關於時脈頻率差值，在一些實例實施中，每一頻率為另一頻率乘以二的乘冪。同步通信因此可藉由適當對準不同時脈信號之邊緣而實現，如下文描述。 兩個或大於兩個時脈信號之邊緣的對準可包括沿著下降邊緣、上升邊緣或相對邊緣對準。邊緣對準經建立，例如以使得目的地功率域經提供等於目的地功率域中在藉由源功率域提供資料之時與藉由目的地功率域鎖存資料之時之間的循環之至少一半的時間量。因此，對於其中功率域108-1具有不同於功率域108-5之時脈頻率(例如不同頻率值)的方案800之左側，時脈信號經相位移位以便經下降邊緣對準，如由橢圓806指示。對於其中功率域108-1及功率域108-5具有相同時脈頻率(例如相同頻率值)的方案800之右側，時脈信號經相位移位以便經相對邊緣對準，如由橢圓808指示。下文參看圖9描述實現時脈信號對準之相位調整電路的實例。 圖9說明用以實現圖8之功率域間同步通信的相位調整電路900之實例。第二功率域108-2及第一功率域108-1跨越功率域邊界918通信。第二功率域108-2係以低電壓位準及局部時脈信號之頻率操作，該頻率為全域時脈信號之頻率的一半(LCS=GCS/2)。第一功率域108-1係以高電壓位準及局部時脈信號之頻率操作，該頻率等於全域時脈信號之頻率(LCS=GCS)。 一般而言，多個功率域(例如第一功率域108-1及第二功率域108-2)經組態以藉由使用相位調整電路900或位準移位器916補償不同於第二功率狀態之第一功率狀態而促進域間通信。位準移位器916增加自相對較低電壓功率域108-2傳播至相對較高電壓功率域108-1之資料信號的電壓。位準移位器916之操作可基於來自該第一功率域108-1或該第二功率域108-2中之至少一者的電壓位準信號(未展示)。電壓位準信號指示局部功率軌之間的至少一相對電壓位準。若為資料信號之目的地的功率域具有比為資料信號之來源的功率域高的電壓位準，則位準移位器916經命令以使資料信號之電壓升壓以促進資料信號之域間傳播。 相位調整電路900對準第二功率域108-2之局部時脈信號與第一功率域108-1之局部時脈信號。如圖9之頂部所描繪，全域時脈樹106傳播全域時脈信號116。功率域108-1及108-2中的每一者最終以全域時脈信號116之某一版本操作。自左至右，每一功率域108-2及108-1係與各別分頻器406-2及406-1相關聯。每一功率域108-2及108-1亦與分佈各別局部時脈信號的各別局部時脈樹206-2及206-1(例如，如圖2及圖4中所示)相關聯。儘管某些組件(諸如相位比較器908及可變延遲單元910 (VDC))經描繪為在功率域108-2及108-1外部，但此等電路組件可替代地安置於第二功率域108-2或第一功率108-1內，或可邏輯地充當第二功率域108-2或第一功率108-1之部分。 對於第二功率域108-2，全域時脈信號116經由分頻器406-2及局部時脈樹206-2而引導。此處，分頻器406-2經設定成為「2」之除數值。對於第一功率域108-1，全域時脈信號116亦經由可變延遲單元910、分頻器406-1及局部時脈樹206-1而引導。分頻器406-1可使用為「1」或「2」之除數值操作。然而，此等特定除數值充當用於給定分頻器406之實例；在其他實施中，分頻器406-1或分頻器406-2可使用不同除數值。相位調整電路至少包括可變延遲單元910及相位比較器908。相位比較器908及分頻器406-1兩者接收當前有效的除數值408。當前所選擇的除數值408判定分頻器406-1係使全域時脈信號116減半抑或在不改變頻率情況下傳遞全域時脈信號116至局部時脈樹206-1。 一般而言，相位調整電路900操作以將局部時脈信號中之至少一者與其他局部時脈信號或全域時脈信號116對準。相位比較器908耦接至藉由第一局部時脈樹206-1傳播的第一局部時脈信號及藉由第二局部時脈樹206-2傳播的第二局部時脈信號。相位比較器908基於第一局部時脈信號之第一相位及第二局部時脈信號之第二相位輸出延遲控制信號920。可變延遲單元910耦接至延遲控制信號920及全域時脈樹106之全域時脈信號116。可變延遲單元910基於延遲控制信號920而延遲全域時脈信號116以對準時脈邊緣。 更特定言之，相位比較器908接收來自局部時脈樹206-2及局部時脈樹206-1之局部時脈信號。相位比較器908使用除數值408以判定兩個局部時脈信號係經下降邊緣對準(例如，如由圖8中之橢圓806指示)抑或經相對邊緣對準(例如橢圓808)，如上文參看圖8所描述。舉例而言，若除數值408為「1」，則第二功率域108-2及第一功率域108-1具有不同頻率。因此，局部時脈信號經下降邊緣對準，如由橢圓806指示。相位比較器908比較兩個局部時脈信號之相位並基於該比較發送延遲控制信號920至可變延遲單元910。回應於延遲控制信號920，可變延遲單元910增加或降低饋入至分頻器406-1的全域時脈信號116之延遲。此反饋迴路繼續，直至兩個局部時脈信號具有經適當對準之邊緣，且相位比較器908改變延遲控制信號920以使得可變延遲單元910不更進一步改變全域時脈信號116之延遲為止。 圖10大體在1000處說明用於(例如圖4之)功率狀態控制器110之實例功率多工器402，其經組態以將不同全域功率軌多工傳送至局部功率軌202。除了功率多工器402外，圖10還包括第一全域功率軌102、第二全域功率軌104、局部功率軌202及電路負載210。自較大的縮放視角來看，功率多工器402藉由自將第一全域功率軌102耦接至局部功率軌202改變至將第二全域功率軌104耦接至局部功率軌202來多工化電路負載210之電源，或反之亦然。此使得局部電壓204 (其將功率供應給電路負載210)能夠經設定為第一全域電壓112或第二全域電壓114，或採用其值。 功率多工器402包括多個功率多工器塊1002，以及功率多工器控制電路1004 (功率-多工控制電路)及功率多工器控制信號1016(功率-多工控制信號)之配置。三個功率多工器塊1002-1、1002-2及1002-3經明確地展示並描繪為組織成功率多工器塊1002之鏈狀配置。每一功率多工器塊1002耦接至第一全域功率軌102及第二全域功率軌104。每一功率多工器塊1002進一步耦接至局部功率軌202，且局部功率軌202轉而耦接至電路負載210。儘管電路負載210展示為在三個特定位置處耦接至局部功率軌202，但當執行功率多工操作時，電路負載210可實際上沿著功率多工器塊1002之鏈狀配置分佈以促進電流之甚至更多分佈。 在操作中，一般而言，每一功率多工器塊1002經組態以自使用第一全域功率軌102切換至使用第二全域功率軌104以經由局部功率軌202供應功率至電路負載210。為如此執行，功率多工器控制電路1004依序啟動多個功率多工器塊1002-3、1002-2及1002-1以斷開第一全域功率軌102與局部功率軌202，並連接第二全域功率軌104至局部功率軌202。對於逆向操作，每一功率多工器塊1002亦經組態以自使用第二全域功率軌104切換至使用第一全域功率軌102以經由局部功率軌202供應功率至電路負載210。 此功率多工操作需要解決若干競爭困難。首先，電路負載210不能在延伸時間段中沒有任何功率或其本質電容變得耗盡且意欲保持之資料可能丟失。第二，若第一全域功率軌102及第二全域功率軌104兩者同時耦接至局部功率軌202，則在具有不同電壓位準之兩個全域功率軌之間產生短路電流情況。此短路電流情況可浪費相當大的功率。第三，若功率被太突然供應至電路負載210，則電流自新耦接之全域功率軌湧入至電路負載210中。此湧入電流可使得對應全域功率軌之全域電壓位準降至所意欲最小位準以下，此可不利地影響藉由全域功率軌供電的其他功率域或電路負載經歷下降電壓。 第三困難由跨越安置於鏈狀配置中之若干功率多工器塊1002分佈功率多工器402解決。功率可因此藉由依序啟動個別功率多工器塊1002以藉此一次一個功率多工器塊切換全域功率軌之間的連接，而分階段逐漸引入至電路負載210。第一及第二困難可基於在每一功率多工器塊基礎上沿著功率多工器塊1002之鏈狀配置的功率多工操作之時序或基於每一功率多工器塊1002內執行切換的方式來聯合地解決。下文描述此等態樣。 每一功率多工器塊1002經描繪為包括第一切換電路1012及第二切換電路1014。每一切換電路可包括至少一個電晶體(未明確地展示)。此等第一及第二切換電路可經小心地控制以執行功率多工操作以使得局部功率軌202可在操作之至少一部分期間保持在局部電壓204處。若功率多工器塊1002中之一或多者將第一全域功率軌102連接至局部功率軌202，則局部功率軌202可保持在第一全域電壓112處。若一或多個功率多工器塊1002將第二全域功率軌104連接至局部功率軌202，則局部功率軌202可保持在第二全域電壓114處。 對於具有鏈狀配置之實例功率多工器402實施，至少自控制信號傳播之視角來看，多個功率多工器塊1002-1、1002-2、1002-3、…串聯耦接。串聯中之端接功率多工器塊(功率多工器塊1002-1)本文中稱為「最後」功率多工器塊。因此，功率多工器塊1002-2稱為「倒數第二」功率多工器塊，且功率多工器塊1002-3稱為「倒數第三」功率多工器塊。如所示，功率多工器塊1002-3、1002-2及1002-1中之每一者分別經由第一切換電路1012及第二切換電路1014耦接於第一全域功率軌102及第二全域功率軌104與局部功率軌202之間。更特定言之，每一第一切換電路1012耦接於第一全域功率軌102與局部功率軌202之間，且每一第二切換電路1014耦接於第二全域功率軌104與局部功率軌202之間。 功率多工器控制信號1016及功率多工器控制電路1004經描繪為雲形狀以表示信號及電路分別跨越多個功率多工器塊1002-3、1002-2及1002-1而分佈。功率多工器控制電路1004之一部分可安置於每一功率多工器塊1002內部。另外或替代地，功率多工器控制電路1004之一部分可安置在多個功率多工器塊1002-3、1002-2及1002-1外部。舉例而言，功率多工器控制電路1004可安置於多個功率多工器塊1002-3、1002-2及1002-1之間或當中，以傳播功率多工器控制信號1016之一或多個信號。個別功率多工器塊1002可因此回應於功率多工器控制信號1016而操作。 使用功率多工器控制信號1016，功率多工操作之功率軌切換可自一個功率多工器塊1002至連續功率多工器塊1002沿著塊之鏈狀配置依序地執行。粗虛線箭頭1006指示自左至右的功率軌切換之依序前進。在最後功率多工器塊1002-1處，沿著塊之鏈狀配置的功率多工操作之前進方向如由粗虛線及實線箭頭1008指示反向。粗實線箭頭1010指示自右向左在反向方向中的功率軌切換之依序前進。更一般而言，功率多工器控制電路1004實施功率軌轉換程序，其實例下文中加以描述。 在一實例功率軌轉換程序中，功率多工器控制電路1004使多個功率多工器塊1002-3、1002-2及1002-1自一起源功率軌切換至一目的地功率軌以執行功率多工操作。一般而言，此電源多工可藉由按自「第一」功率多工器塊1002(在遠左側未圖示)開始及在沿著箭頭1006之方向中繼續的次序改變第一切換電路1012之切換狀態(例如，打開或關閉)至少部分依序地執行。因此，操作繼續倒數第三功率多工器塊1002-3，接著至倒數第二功率多工器塊1002-2，且在最後功率多工器塊1002-1處結束。若使用一或多個電晶體實施切換電路，則斷開的電晶體對應於阻止電流流動之打開切換狀態，且接通的電晶體對應於允許電流流動之關閉切換狀態。電源切換藉由按開始於最後功率多工器塊1002-1並在沿著箭頭1010之方向中繼續的逆向依序次序改變第二切換電路1014之切換狀態而繼續。 功率多工操作可根據上文所描述的解決第一及第二競爭困難之不同途徑以不同方式實施。下文在其中功率多工器402自將第一全域功率軌102耦接至局部功率軌202切換至將第二全域功率軌104耦接至局部功率軌202的功率多工操作之情形下描述管理湧入電流之三個途徑。 在第一途徑中，藉由避免使第一切換電路1012及第二切換電路同時關閉而防止第一全域功率軌102與第二全域功率軌104之間的交叉傳導電流。為如此執行，功率多工器控制電路1004按箭頭1006之方向依序打開第一切換電路1012。在打開在最後功率多工器塊1002-1處之第一切換電路1012之後，此處第二切換電路1014如由箭頭1008表示關閉。其後，自功率多工器塊1002-2繼續並在箭頭1010之方向上向左移動而關閉第二切換電路1014。儘管運用此第一途徑防止交叉傳導電流，但電路負載210暫時不供電，此造成功率多工操作期間資料保持不穩定性風險。 在管理交叉傳導電流之第二途徑中，准許關閉第一切換電路1012及第二切換電路1014之兩者或大於兩者之間的某一重疊。換言之，使得一或多個所選擇功率多工器塊1002能夠在功率多工操作之重疊階段期間無序關閉第二切換電路1014。此第二途徑確實導致第一全域功率軌102與第二全域功率軌104之間的交叉傳導電流情況。然而，此等兩個全域功率軌之間的電流流動可藉由在空間上分隔同時關閉的任何兩個第一切換電路1012及第二切換電路1014而稍微遲延。另外或替代地，諸如藉由使得倒數第二功率多工器塊1002-2之第二切換電路1014能夠關閉同時僅最後功率多工器塊1002-1之第一切換電路1012仍保持關閉，可減小重疊之時間段。 在管理交叉傳導電流之第三途徑中，第一切換電路1012及第二切換電路1014可包括具有單向電流模式之至少一個切換器。舉例而言，二極體連接之電晶體可用以准許電流自全域功率軌朝向局部功率軌202流動並防止電流自局部功率軌202流回至全域功率軌。在一實例實施中，多個切換器可用於包括准許雙向電流流動之雙向相對較大電晶體及允許單向電流流動之單向相對較小電晶體的每一切換電路。在操作中，在正常供電時間段期間採用雙向電晶體，但在功率多工時間段週期採用二極體連接之電晶體以控制可能的交叉傳導電流。 圖11至圖16說明描繪沿著水平x軸之處理效能及沿著垂直y軸之功率消耗的各別圖表1100至圖表1600。處理效能標度自0%延行至100%。左側之功率消耗標度自0毫瓦(mW)延行至500 mW且具有在右側之對應0%至100%標度。每一圖表包括至少三個曲線。具有直線段之功率曲線1102展示為虛線且表示如本文所描述的實例工作循環實施之樣本效能。理想光滑功率曲線1104展示為具有實心圓之粗實線且表示運用動態電壓及頻率縮放之習知途徑的樣本效能。圖表1100至圖表1500之光滑功率曲線1104為動態電壓及頻率縮放之理想化實施，而圖表1600中之功率曲線1104為動態電壓及頻率縮放(DVFS)之實務實施。功率額外負擔曲線1106係在圖表1100至圖表1600中之每一者中描繪且展示為虛線。功率額外負擔曲線1106表示在任何給定時間處功率曲線1102之直線段相對於理想或實際DVFS功率曲線1104的額外功率額外負擔。在右側之0%至120%標度亦適用於功率額外負擔曲線1106並表示此等曲線之功率額外負擔百分比。圖17說明描繪沿著水平x軸之處理效能及沿著垂直y軸之功率額外負擔且包括功率額外負擔曲線1106的圖表1700。 在圖11至圖13之圖表1100至圖表1300中，DFS曲線1108及DFS額外負擔對理想DVFS曲線1110兩者均說明為實的較細線。DFS曲線1108描繪用於僅頻率縮放之功率/效能曲線。功率域維持在藉由最高效率點判定之固定高電壓位準。任何較低效能操作點係藉由減少時脈速率(藉由改變由PLL產生的時脈信號之頻率或藉由閘控時脈信號)來達成。DFS額外負擔對理想DVFS曲線1110描繪DFS技術相比於理想DVFS技術之功率額外負擔。DFS額外負擔對理想DVFS曲線1110表示表達為理想DVFS功率之百分比的DFS功率與理想DVFS功率之間的差。圖表1100至圖表1300顯示額外負擔在較低效能操作點處變為顯著較大。舉例而言，DFS技術在20%效能處具有+120%功率額外負擔。此與在此等較低效能操作點處具有例如如圖12中所描繪之0%額外負擔的所描述工作循環實施之實例對比。 較低效能區域中之此差特定言之係恰當的，此係因為與較高效能區域相比，行動電子器件通常在大部分時間中在較低效能區域中操作。因此，較低效能區域中之效率對總功率最佳化具有相對較大影響。因此，基於典型「使用日」情境中之每一效能範圍的預期比重，系統架構師可決定實施圖12之設定，其對於最低效能範圍係適當的；圖13之設定，其跨越該等效能範圍中之每一者而平衡；或圖15之設定，其產生優良結果但需要具有四個電壓位準之較高系統成本。 跨越圖表1100至圖表1600之功率曲線1102中的每一者具有對應於可用功率狀態之實例的2至4個點。此等實例操作點運用以下字母縮寫來指示：HP-高效能(HP)功率狀態(或相對較高效能功率狀態)；HEE-高能效(HEE)功率狀態(或相對較低效能功率狀態)；RET-保持(RET)位準功率狀態；及MP-中間效能(MP)功率狀態。下文針對圖示功率狀態闡述的實例值接近於：HP功率狀態將設定在處理效能之100%及功率消耗之100% (500 mW)處。若包括於特定圖表中，則RET功率狀態設定在處理效能之0%及功率消耗之1.4% (7 mW)處。若包括於特定圖表中，則MP功率狀態設定在處理效能之50%及功率消耗之35% (175 mW)處。HEE功率狀態之不同實例用於圖表之不同者中。在一些實例中，HEE功率狀態設定在處理效能之50%及功率消耗之35% (175 mW)處。在其他實例中，HEE功率狀態經設定在處理效能之25%及功率消耗之17% (84 mW)處。 對於具有RET功率狀態之實例圖表，保持全域功率軌(未展示)作為第三全域功率軌將保持電壓位準分佈至每一功率域。在每一圖表中之HP功率狀態對應於一個全域功率軌。HEE及MP功率狀態對應於另一全域功率軌。除了使用不同於HP功率狀態之全域功率軌的其他全域功率軌之外，此等圖表中展示的不同HEE及MP功率狀態係使用不同分頻器除數值而建立，該等除數值在下文指定。然而，不同HEE及MP功率狀態可替代地藉由多工第三(非保持)全域功率軌至局部功率軌上而建立。儘管未說明或藉由圖表明確地闡述，但可諸如運用包括RET全域功率軌、HEE全域功率軌、MP全域功率軌及HP全域功率軌之積體電路實施四個全域功率軌。另外，亦可實施大於四個全域功率軌。 圖11描繪包括HEE功率狀態及HP功率狀態之圖表1100。在圖表1100中，HEE功率狀態設定成處理效能之25%且具有HP功率狀態之頻率四分之一的頻率。在任一給定效能位準處(除了在HEE及HP點處以外)，相比於理想光滑功率曲線1104，功率曲線1102展現某一功率額外負擔。如藉由功率額外負擔曲線1106所示，此額外負擔峰值在50%至60%處理效能範圍中之大約28%處達到峰值。 圖12描繪包括RET功率狀態、HEE功率狀態及HP功率狀態之圖表1200。除添加RET功率狀態之外，圖表1200類似於圖表1100。在此添加情況下，能效在大約25%效能位準以下幾乎係最佳。 圖13描繪包括RET功率狀態、HEE功率狀態及HP功率狀態之圖表1300。除HEE功率狀態具有不同處理效能位準以外，圖表1300類似於圖表1200。此處，HEE功率狀態設定成處理效能之50%且具有HP功率狀態之頻率一半的頻率。在任一給定效能位準處(除了在HEE及HP點處以外)，相比於理想光滑功率曲線1104，功率曲線1102展現某一功率額外負擔。然而，與圖表1100相比，差異較少。如藉由圖表1300中之功率額外負擔曲線1106所示，額外負擔在60%至70%處理效能範圍中之大約僅10%處達到峰值。 圖14描繪包括HEE功率狀態、MP功率狀態及HP功率狀態之圖表1400。在圖14中，HEE功率狀態設定成處理效能之25%且具有HP功率狀態之頻率四分之一的頻率。MP功率狀態設定成處理效能之50%且具有HP功率狀態之頻率一半的頻率。如藉由圖表1400中之功率額外負擔曲線1106所示，額外負擔仍在60%至70%處理效能範圍中之大約10%處達到峰值。然而，與圖13之功率額外負擔曲線相比，功率額外負擔曲線1106在25%至45%處理效能範圍中具有較低位準。 圖15描繪包括RET功率狀態、HEE功率狀態、MP功率狀態及HP功率狀態之圖表1500。除添加RET功率狀態之外，圖表1500類似於圖表1400。類似於相對於圖11的圖12中，RET功率狀態之添加降低較低效能區域中之額外負擔。因此，在大約50%效能位準以下，具有此等設定的工作循環實施之能效幾乎匹配理想DVFS之能效。 圖表1100至圖表1500中之每一者說明相比於如由理想光滑功率曲線1104表示的動態電壓及頻率縮放之習知途徑用於實施如由功率曲線1102表示的電壓及頻率調整之工作循環途徑的功率額外負擔之某一位準。經由功率額外負擔曲線1106明確地指示額外負擔。然而，此等明確指示出於若干原因而誇大。第一，圖表未能考慮可藉由獨立調整不同區塊以使得無區塊被強迫或至少較小區塊被強迫以在比使用同一功率軌之另一區塊必要的電壓高的電壓上操作而實現的能量效率。第二，因為功率管理積體電路可避免改變所供應電壓，所以每當進行電壓調整時電容器不被充電。第三，在圖11至圖15中，理想光滑功率曲線1104表示利用比很可能能夠利用之實務實施顯著更多的經量化電壓頻率狀態的理想化動態電壓及頻率縮放實施。在圖16中展示基於更真實動態電壓及頻率縮放實施的實務階梯式功率曲線1104。 圖16描繪包括RET功率狀態、HEE功率狀態及HP功率狀態之圖表1600。類似於圖表1300，HEE功率狀態設定成處理效能之50%且具有HP功率狀態之一半的頻率。不同於圖表1300，相對於由階梯式功率曲線1104表示之實際動態電壓及頻率縮放實施展示功率曲線1102。在實務實施中存在較少可用電壓頻率狀態。因此，功率曲線1104具有階梯式外觀。功率曲線1102因此對於一些處理效能範圍在階梯式功率曲線1104上方並且對於其他處理效能範圍在階梯式功率曲線1104下方。此由功率額外負擔曲線1106反映，功率額外負擔曲線1106從未超過10%功率額外負擔且在一些處理效能範圍(諸如大約40%至55%及60%至70%處理效能範圍)中下降至0%以下。此在圖17中更清楚地展示。 圖17描繪使用上文針對圖16之圖表1600所描述之設定的工作循環之實例實施的功率額外負擔對理想DVFS之圖表1700。展示自0%效能位準至100%效能位準之完整功率額外負擔曲線1106。完整功率額外負擔曲線1106在0%額外負擔線上方及下方兩者延伸以產生加陰影額外負擔區域。在0%頂部線上方之額外負擔區域係用磚圖案加陰影。在0%額外負擔線下方之「負額外負擔」或增益區域係以實線呈現精細點線圖案加陰影。額外負擔在10%處封頂。負額外負擔或增益通常小於10%。然而，在較低效能區域(其中大多數行動電子器件在大部分時間中操作)中，增益大於50%。另外，實際上，增益區域出於上文呈現之原因在圖15及圖16之描述之間明顯地較大。 圖18為說明用於使用工作循環之功率管理的實例程序1800之流程圖。程序1800係以指定可被執行之操作的區塊1802至1812之集合的形式描述。然而，操作未必限制於圖18中展示或本文中所描述的次序，對於該等操作可以替代次序或以完全或部分重疊方式實施。由程序1800之所說明區塊表示的操作可藉由積體電路(諸如圖1之積體電路100或圖19之積體電路1910，其在下文中描述)執行。更特定言之，程序1800之操作可藉由圖4中說明的全域供應線、局部供應線及功率狀態控制器110執行。 在區塊1802處，經由多個全域功率軌分佈多個全域電壓至積體電路之多個功率域中的每一者。舉例而言，積體電路100可經由多個全域功率軌分佈多個全域電壓至積體電路100之多個功率域108中之每一者。舉例而言，第一全域功率軌102可分佈第一全域電壓112，且第二全域功率軌104可分佈第二全域電壓114。在區塊1804處，經由全域時脈樹將全域時脈信號傳播至積體電路之多個功率域中的每一者。舉例而言，積體電路100可經由全域時脈樹106將全域時脈信號116傳播至多個功率域108中的每一者。 在區塊1806處，針對具有局部可控制電路負載之至少彼等各別功率域，控制在多個功率域中之功率狀態 舉例而言，積體電路100可在多個功率域108中針對具有局部可控制電路負載210之每一各別功率域108控制各別功率狀態308。為如此執行，用於每一各別功率域108之各別功率狀態控制器110可充當積體電路100之全域供應線與各別功率域108之局部供應線之間的橋接器。使用區塊1808至區塊1812之操作控制每一各別功率域中之功率狀態。 在區塊1808處，經由局部功率軌將局部電壓分佈至各別功率域之電路負載。舉例而言，各別功率域108可經由局部功率軌202將局部電壓204分佈至各別功率域108之電路負載210。在區塊1810處，局部時脈信號係經由局部時脈樹傳播至各別功率域之電路負載。舉例而言，各別功率域108可經由局部時脈樹206將局部時脈信號208傳播至電路負載210。 在區塊1812處，根據對應於每一時槽包括多個時間段之一時槽的一工作循環使用多個全域電壓及全域時脈信號調整局部電壓及局部時脈信號，其中每一各別時間段對應於具有電壓頻率設定之各別功率狀態。舉例而言，各別功率域108可根據對應於每一時槽310包括多個時間段312的時槽310之工作循環306分別使用多個全域電壓及全域時脈信號116調整局部電壓204及局部時脈信號208。每一各別時間段312對應於具有電壓頻率設定之各別功率狀態308。為調整局部電壓204，各別功率域108之功率狀態控制器110可自一個全域功率軌多工傳送至多個全域功率軌中之另一全域功率軌。更特定言之，為調整局部功率軌202上之局部電壓204，功率多工器402可在每一時間段312處自將第一全域功率軌102耦接至局部功率軌202切換至將第二全域功率軌104耦接至局部功率軌202，或反之亦然，其中每一時間段312具有自工作循環參數314導出的相對持續時間。為調整局部時脈信號208，功率狀態控制器110可在每一時間段312處改變應用至全域時脈信號116之頻率的除數值408以使用分頻器406分割全域時脈信號116之頻率值。 程序1800之實例實施可進一步包括獲得指示每一時槽310多個時間段312中之各別時間段312之各別經更新持續時間的效能位準指示符信號608的操作。在此等實施中，區塊1812之調整操作可進一步包括基於跨越多個時槽310的各別時間段312之各別經更新持續時間調整局部電壓204及局部時脈信號208。 用於區塊1812之調整操作的實例實施可進一步包括基於包括於每一時槽310中的多個時間段312之各別持續時間觸發至局部時脈信號208之頻率位準的變化及至局部電壓204之電壓位準的變化。 用於區塊1812之調整操作的實例實施可進一步包括在具有作為工作循環306之部分的第一持續時間之第一時間段312-1期間在具有第一電壓頻率設定之第一功率狀態308-1處及在具有作為工作循環306之部分的第二持續時間的第二時間段312-2期間在具有第二電壓頻率設定之第二功率狀態308-2處操作各別功率域108。調整操作可另外包括重複在作為隨後時槽310之部分的第一持續時間及第二持續時間中之各別功率域108之操作。 用於區塊1806之控制操作的實例實施可進一步包括以下四個操作中之任何一或多者。第一係基於根據每一時槽310包括多個時間段312之工作循環306調整的局部電壓204及局部時脈信號208操作電路負載210，其中每一時槽310之多個時間段312具有對應於用於電路負載210之第一平均功率消耗502-1的各別第一持續時間。第二係改變每一時槽310之多個時間段312的長度以具現化另一工作循環306，其中另一工作循環306對應於具有對應於用於電路負載210之第二平均功率消耗502-2之各別第二持續時間的多個時間段312。第三為根據每一時槽310包括多個時間段312之另一工作循環306使用多個全域電壓及全域時脈信號116調整局部電壓204及局部時脈信號208，其中每一各別時間段312對應於具有電壓頻率設定之各別功率狀態308。第四係基於根據對應於每一時槽310之多個時間段312的另一工作循環306調整的局部電壓204及局部時脈信號208操作電路負載210，其中每一時槽310之多個時間段312具有對應於用於電路負載210之第二平均功率消耗502-2的各別第二持續時間。 圖19描繪包括具有多個區塊或核心之積體電路(IC) 1910之實例電子器件1902。如所示，電子器件1902除積體電路1910外亦包括天線1904、收發器1906及使用者輸入/輸出(I/O)介面1908。積體電路1910或其核心之所說明實例包括微處理器1912、圖形處理單元(GPU) 1914、記憶體陣列1916及數據機1918。在一或多個實施中，如本文所描述之功率管理技術可藉由積體電路1910 (例如，藉由將其電路區塊分成不同功率域)實施。 電子器件1902可為行動或電池供電器件或經設計藉由電氣柵格供電的固定器件。電子器件1902的實例包括伺服器電腦、網路交換器或路由器、資料中心之刀片、個人電腦、桌上型電腦、筆記型電腦或膝上型電腦、平板電腦、智慧型手機、娛樂設備或可穿戴計算器件(諸如智慧型手錶、智慧型眼鏡或衣物物品)。電子器件1902亦可為具有嵌入之電子元件的器件或其部分。具有嵌入電子元件之電子器件1902之實例包括乘客運載工具、工業裝備、冰箱或其他家用設備、無人機或其他無人駕駛飛行器(UAV)、電動工具或物聯網(IoT)器件。 對於具有無線能力之電子器件，電子器件1902包括耦接至收發器1906以使得能夠接收或傳輸一或多個無線信號之天線1904。積體電路1910可耦接至收發器1906以使得積體電路1910能夠存取接收之無線信號或提供無線信號以供經由天線1904傳輸。如所示之電子器件1902亦包括至少一個使用者I/O介面1908。使用者I/O介面1908之實例包括鍵盤、滑鼠、麥克風、觸敏式螢幕、攝影機、加速度計、觸感機構、揚聲器、顯示螢幕或投影儀。 舉例而言，積體電路1910可包含微處理器1912、GPU 1914、記憶體陣列1916、數據機1918等之一或多個個例。微處理器1912可充當中央處理單元(CPU)或其他通用處理器。一些微處理器包括諸如多個處理核心之不同部分，其可經個別地接通或斷開。GPU 1914可尤其經調適以處理視覺相關資料以用於顯示。若視覺相關資料並未被顯現或另外被處理，則GPU 1914可完全或部分地斷電。記憶體陣列1916儲存用於微處理器1912或GPU 1914之資料。用於記憶體陣列1916之記憶體的實例類型包括隨機存取記憶體(RAM)，諸如動態RAM (DRAM)或靜態RAM (SRAM)；快閃記憶體；等。若程式不存取儲存於記憶體中之資料，則記憶體陣列1916可總體或藉由個別區域斷電。數據機1918解調信號以提取經編碼資訊或調節信號以將資訊編碼成信號。若不存在待解碼的來自入埠通信之資訊或待編碼用於出埠通信之資訊，則數據機1918可係空閒的以減少功率消耗。與展示之部分相比，積體電路1910可包括額外或替代部分，諸如I/O介面、諸如加速度計之感測器、收發器或接收器鏈之另一部分、諸如特殊應用積體電路(ASIC)之定製或經硬寫碼處理器，等。 積體電路1910亦可包含系統單晶片(SOC)。SOC可整合足夠數目個不同類型組件以使得SOC能夠至少主要提供如筆記本電腦、行動電話或使用一個晶片之另一電子裝置的計算功能性。SOC之組件(類似於積體電路1910之組件)一般而言可被稱為電路之核心或區塊。SOC之核心或區塊可根據本文中描述之技術諸如藉由經歷功率收縮或經多工傳送至具有較低電壓位準之功率軌上而斷電(若未在使用中)。除圖19中所說明的彼等核心或區塊外，核心或區塊之實例包括電壓調節器、主記憶體或快取記憶體區塊、記憶體控制器、通用處理器、密碼編譯處理器、視訊或影像處理器、向量處理器、無線電、介面或通信子系統、無線控制器或顯示控制器。此等核心或區塊中之任一者(諸如處理或GPU核心)可進一步包括可個別地供電的多個內部核心或區塊。 除非上下文另外規定，否則詞語「或」在本文中的使用可視為「包括性或」或准許藉由詞語「或」連結的一或多個項目之包括或應用之術語的使用(例如，片語「A或B」可解釋為僅准許「A」、僅准許「B」或准許「A」及「B」兩者)。另外，附圖中表示之項目及本文所論述之術語可指示一或多個項目或術語，及因此在此撰寫描述中可可互換地參考項目及術語之單數或複數形式。最終，儘管標的物已在特定針對於結構特徵或方法操作之語言中描述，但應理解定義於所附申請專利範圍中之標的物不必限制於上文所描述的特定特徵或操作，包括未必限制於其中配置特徵之組織或執行操作所按之次序。
100‧‧‧積體電路102‧‧‧第一全域功率軌(GPR1)104‧‧‧第二全域功率軌(GPR2)106‧‧‧全域時脈樹(GCT)108‧‧‧功率域108-1‧‧‧第一功率域108-2‧‧‧第二功率域108-3‧‧‧第三功率域108-4‧‧‧功率域108-5‧‧‧功率域110‧‧‧功率狀態控制器110-1‧‧‧第一功率狀態控制器110-2‧‧‧第二功率狀態控制器110-3‧‧‧第三功率狀態控制器112‧‧‧第一全域電壓(GV1)114‧‧‧第二全域電壓(GV2)116‧‧‧全域時脈信號(GCS)118‧‧‧同步通信120‧‧‧功率管理積體電路(PMIC)122‧‧‧電壓124‧‧‧時脈產生器126‧‧‧時脈信號128‧‧‧軟體200‧‧‧實例操作介面202‧‧‧局部功率軌(LPR)204‧‧‧局部電壓(LV)206‧‧‧局部時脈樹(LCT)206-1‧‧‧局部時脈樹(LCT)206-2‧‧‧局部時脈樹(LCT)208‧‧‧局部時脈信號(LCS)210‧‧‧電路負載212‧‧‧電路負載300‧‧‧圖表302‧‧‧時間304‧‧‧功率消耗306‧‧‧工作循環306-1‧‧‧工作循環306-2‧‧‧工作循環306-3‧‧‧工作循環308‧‧‧功率狀態308-1‧‧‧第一功率狀態308-2‧‧‧第二功率狀態310‧‧‧時槽312-1‧‧‧第一時間段312-2‧‧‧第二時間段314‧‧‧工作循環參數316-1‧‧‧第一功率消耗位準316-2‧‧‧第二功率消耗位準402‧‧‧功率多工器404‧‧‧工作循環管理器406‧‧‧分頻器406-1‧‧‧分頻器406-2‧‧‧分頻器408‧‧‧除數值410‧‧‧功率軌選擇信號412‧‧‧時脈除數選擇信號500‧‧‧圖表502-1‧‧‧平均功率消耗502-2‧‧‧平均功率消耗502-3‧‧‧平均功率消耗504-1‧‧‧時間框504-2‧‧‧時間框504-3‧‧‧時間框602‧‧‧時槽實例化電路604‧‧‧定時電路606‧‧‧功率狀態調整電路608‧‧‧效能位準指示符信號610‧‧‧定時器612‧‧‧利用率量度電路614‧‧‧利用率位準616‧‧‧利用率臨限值700‧‧‧狀態圖702‧‧‧定時器狀態704‧‧‧時脈停止狀態706‧‧‧電壓調整狀態708‧‧‧頻率調整狀態710‧‧‧校準狀態712‧‧‧時脈約定狀態714‧‧‧工作循環管理器有限狀態機800‧‧‧方案806‧‧‧橢圓808‧‧‧橢圓900‧‧‧相位調整電路908‧‧‧相位比較器910‧‧‧可變延遲單元(VDC)916‧‧‧位準移位器918‧‧‧功率域邊界920‧‧‧延遲控制信號1002-1‧‧‧功率多工器塊1002-2‧‧‧功率多工器塊1002-3‧‧‧功率多工器塊1004‧‧‧功率多工器控制電路1006‧‧‧粗虛線箭頭1008‧‧‧粗虛線及實線箭頭1010‧‧‧粗實線箭頭1012‧‧‧第一切換電路1014‧‧‧第二切換電路1016‧‧‧功率多工器控制信號1100‧‧‧圖表1102‧‧‧功率曲線1104‧‧‧理想光滑功率曲線/功率曲線1106‧‧‧功率額外負擔曲線1108‧‧‧動態頻率縮放(DFS)曲線1110‧‧‧動態頻率縮放(DFS)額外負擔對理想動態電壓及頻率縮放(DVFS)曲線1200‧‧‧圖表1300‧‧‧圖表1400‧‧‧圖表1500‧‧‧圖表1600‧‧‧圖表1700‧‧‧圖表1800‧‧‧程序1802‧‧‧區塊1804‧‧‧區塊1806‧‧‧區塊1808‧‧‧區塊1810‧‧‧區塊1812‧‧‧區塊1902‧‧‧電子器件1904‧‧‧天線1906‧‧‧收發器1908‧‧‧使用者輸入/輸出(I/O)介面1910‧‧‧積體電路(IC)1912‧‧‧微處理器1914‧‧‧圖形處理單元(GPU)1916‧‧‧記憶體陣列1918‧‧‧數據機
圖1說明包括其中可實施工作循環之多個功率域的積體電路之實例部分。圖2說明經由可實施工作循環之功率狀態控制器在積體電路之全域供應線與功率域之局部供應線之間的實例操作介面。 圖3描繪說明具有多個時間段之實例工作循環的圖表，其中工作循環指示藉由功率狀態控制器建立之功率消耗圖案。 圖4說明經組態以使用工作循環管理器根據工作循環建立用於功率域之多個不同功率狀態的實例功率狀態控制器。 圖5描繪說明可跨越多個不同工作循環使用不同持續時間之時間段達成的平均功率消耗變化之實例的圖表。 圖6說明包括時槽實例化電路及功率狀態調整電路的實例工作循環管理器。 圖7說明工作循環管理器之有限狀態機實施的實例狀態圖。 圖8說明功率域間同步通信之實例方案。 圖9說明用以促進圖8之功率域間同步通信的相位調整電路之實例。 圖10說明經組態以多工化不同全域功率軌至局部功率軌的功率狀態控制器之實例功率多工器。 圖11描繪針對包括高效能功率狀態及高能效功率狀態之兩個功率狀態的處理效能對功率消耗之實例圖表，此係相對於理想化動態電壓及頻率縮放實施而展示。 圖12描繪針對包括額外保持功率狀態之三個功率狀態的處理效能對功率消耗之實例圖表。 圖13描繪針對包括額外保持功率狀態之三個功率狀態的處理效能對功率消耗之另一實例圖表。 圖14描繪針對包括額外媒體效能功率狀態之三個功率狀態的處理效能對功率消耗之實例圖表。 圖15描繪針對包括額外保持功率狀態及額外媒體效能功率狀態兩者之四個功率狀態的處理效能對功率消耗之實例圖表。 圖16描繪針對三個功率狀態(包括高效能功率狀態、高能效功率狀態及保持功率狀態)的處理效能對功率消耗之實例圖表，此係相對於實際動態電壓及頻率縮放(DVFS)實施而展示。 圖17描繪針對使用圖16之情境的工作循環之實例實施的功率額外負擔對理想DVFS之實例圖表。 圖18為說明用於使用工作循環之功率管理的實例程序之流程圖。 圖19說明包括其中可實施使用工作循環之功率管理的積體電路之實例電子器件。
100:積體電路
102:第一全域功率軌(GPR1)
104:第二全域功率軌(GPR2)
106:全域時脈樹(GCT)
108-1:第一功率域
108-2:第二功率域
108-3:第三功率域
110-1:第一功率狀態控制器
110-2:第二功率狀態控制器
110-3:第三功率狀態控制器
112:第一全域電壓(GV1)
114:第二全域電壓(GV2)
116:全域時脈信號(GCS)
118:同步通信
120:功率管理積體電路(PMIC)
122:電壓
124:時脈產生器
126:時脈信號
128:軟體

Claims (42)

  1. 一種積體電路，其包含： 一第一全域功率軌，其經組態以保持在一第一全域電壓處； 一第二全域功率軌，其經組態以保持在一第二全域電壓處； 一全域時脈樹，其經組態以傳播一全域時脈信號；及 多個功率域，每一功率域包括一各別功率狀態控制器，該功率狀態控制器包括： 一功率多工器，其耦接至該第一全域功率軌及該第二全域功率軌； 一分頻器，其耦接至該全域時脈樹；及 一工作循環管理器，其經組態以使用該功率多工器及該分頻器基於一工作循環參數調整該多個功率域中之一各別功率域的一功率狀態。
  2. 如請求項1之積體電路，其中該工作循環管理器經組態以基於該工作循環參數建立具有一持續時間之經分成至少兩個時間段的一週期性時槽，每一時間段對應於一各別功率狀態。
  3. 如請求項2之積體電路，其中每一各別功率狀態包含該各別功率域之一電壓頻率設定。
  4. 如請求項2之積體電路，其中每一各別功率域包含： 一局部功率軌，其經組態以保持在一局部電壓處，該局部功率軌耦接至該功率多工器；及 一局部時脈樹，其經組態以傳播一局部時脈信號，該局部時脈樹耦接至該分頻器。
  5. 如請求項4之積體電路，其中該工作循環管理器經組態以：使該功率多工器自至少該第一全域功率軌或該第二全域功率軌當中選擇以用於連接至該局部功率軌；並取決於該週期性時槽之該至少兩個時間段的哪一時間段當前有效而使該分頻器將該全域時脈信號除以一所選擇除數值以產生該局部時脈信號。
  6. 如請求項5之積體電路，其中該所選擇除數值選自包含二之乘冪的一組除數值。
  7. 如請求項1之積體電路，其中該工作循環管理器經組態以基於該工作循環參數在一較高效能功率狀態與一較低效能功率狀態之間調整該各別功率域之操作，該較高效能功率狀態相對於該較低效能功率狀態具有一較高電壓位準及一較高時脈頻率。
  8. 如請求項7之積體電路，其中該工作循環管理器包含經組態以建立一週期性時序的定時電路，該各別功率域之操作係以該週期性時序跨越多個時槽根據藉由該工作循環參數指示之一工作循環在該較高效能功率狀態與該較低效能功率狀態之間調整，該工作循環對應於用於該較高效能功率狀態及該較低效能功率狀態之各別持續時間。
  9. 如請求項1之積體電路，其中該工作循環管理器包含經組態以根據藉由該工作循環參數指示之一工作循環建立一週期性時槽之多個時間段的時槽實例化電路，每一時間段對應於一各別功率狀態。
  10. 如請求項9之積體電路，其中該時槽實例化電路經組態以基於與該各別功率域相關聯的一利用率量度建立在該週期性時槽內之該多個時間段之相對持續時間。
  11. 如請求項9之積體電路，其中該時槽實例化電路經組態以基於一效能位準指示符信號建立在該週期性時槽內的該多個時間段之相對持續時間。
  12. 如請求項11之積體電路，其中該效能位準指示符信號表達為該週期性時槽之一持續時間的一比例。
  13. 如請求項1之積體電路，其中： 該工作循環參數指示用於一時間框之一週期性時槽的多個時間段的一工作循環；且 該工作循環管理器經組態以在多個週期性時槽內根據在該時間框之每一週期性時槽處之該工作循環調整該各別功率域之該功率狀態。
  14. 如請求項13之積體電路，其中該工作循環對應於該多個時間段中之各別時間段之各別持續時間。
  15. 如請求項14之積體電路，其中： 該工作循環參數隨後指示另一時間框之該週期性時槽之該多個時間段的另一工作循環；且 該工作循環管理器經組態以在多個週期性時槽內根據在另一時間框之每一週期性時槽處之另一工作循環調整該各別功率域之該功率狀態。
  16. 如請求項1之積體電路，其中： 該多個功率域中之每一各別功率域之每一各別功率狀態控制器獨立於其他功率域之其他功率狀態控制器；且 每一各別功率狀態控制器之該工作循環管理器經組態以基於與其他工作循環管理器之其他工作循環參數分離的一各別工作循環參數調整該各別功率域之該功率狀態。
  17. 如請求項16之積體電路，其中： 每一各別工作循環參數指示一各別工作循環； 一個各別功率狀態控制器經組態以根據以一種方式改變的一個各別工作循環操作該多個功率域中之一個各別功率域；且 另一各別功率狀態控制器經組態以根據按另一方式改變的另一各別工作循環操作該多個功率域中之另一各別功率域。
  18. 如請求項1之積體電路，其中： 該多個功率域包括一第一功率域及一第二功率域； 該第一功率域之一第一功率狀態控制器經組態以建立該第一功率域之一第一功率狀態，且該第二功率域之一第二功率狀態控制器經組態以建立該第二功率域之一第二功率狀態；且 該多個功率域經組態以藉由補償不同於該第二功率狀態之該第一功率狀態而促進域間通信。
  19. 如請求項18之積體電路，其進一步包含： 一位準移位器，其經組態以回應於該第一功率狀態相比於該第二功率狀態具有一較低電壓位準而增加自該第一功率域傳播至該第二功率域的一信號之一電壓位準。
  20. 如請求項18之積體電路，其進一步包含： 相位調整電路，其經組態以基於該第一功率狀態或該第二功率狀態中的至少一者將該第一功率域之一第一局部時脈信號與該第二功率域之一第二局部時脈信號對準。
  21. 如請求項20之積體電路，其中該相位調整電路包含： 一相位比較器，其耦接至該第一局部時脈信號及該第二局部時脈信號，該相位比較器經組態以基於該第一局部時脈信號之一第一相位及該第二局部時脈信號之一第二相位輸出一延遲控制信號；及 一可變延遲單元，其耦接至該延遲控制信號及該全域時脈樹之該全域時脈信號，該可變延遲單元經組態以基於該延遲控制信號延遲該全域時脈信號。
  22. 如請求項21之積體電路，其中該相位比較器經組態以基於與該第二功率狀態控制器之一分頻器相關聯之一除數值輸出該延遲控制信號。
  23. 如請求項20之積體電路，其中該相位調整電路經組態以回應於該第一局部時脈信號與該第二局部時脈信號具有一不同頻率值而沿著下降邊緣對準該第一局部時脈信號及該第二局部時脈信號。
  24. 如請求項20之積體電路，其中該相位調整電路經組態以回應於該第一局部時脈信號與該第二局部時脈信號具有一相同頻率值而沿著相對邊緣對準該第一局部時脈信號及該第二局部時脈信號。
  25. 如請求項1之積體電路，其中每一各別功率域包含： 一局部功率軌，其經組態以保持在一局部電壓處，該局部功率軌耦接至該功率多工器；及 一電路負載，其耦接至該局部功率軌， 其中該功率多工器包含沿著該電路負載分佈之多個功率多工器塊，每一功率多工器塊經組態以將該第一全域功率軌或該第二全域功率軌連接至該局部功率軌。
  26. 如請求項25之積體電路，其中該功率多工器經組態以依序啟動該多個功率多工器塊以斷開該第一全域功率軌與該局部功率軌，並將該第二全域功率軌連接至該局部功率軌以便管理該電路負載之湧入電流。
  27. 如請求項25之積體電路，其中： 該多個功率多工器塊中之每一功率多工器塊包括多個切換器以將該第一全域功率軌或該第二全域功率軌連接至該局部功率軌或斷開該第一全域功率軌或該第二全域功率軌與該局部功率軌；且 該功率多工器經組態以操作每一功率多工器塊中之該多個切換器以便在一功率多工操作期間管理該第一全域功率軌與該第二全域功率軌之間的交叉傳導電流。
  28. 一種積體電路，其包含： 一第一全域功率軌，其經組態以保持在一第一全域電壓處； 一第二全域功率軌，其經組態以保持在一第二全域電壓處； 一全域時脈樹，其經組態以傳播一全域時脈信號；及 多個功率域，每一功率域包括： 一局部功率軌，其經組態以保持在一局部電壓處； 一局部時脈樹，其經組態以傳播一局部時脈信號； 一電路負載，其耦接至該局部功率軌及該局部時脈樹，該電路負載經組態以使用該局部電壓及該局部時脈信號操作；及 用於根據對應於分成多個時間段之一時槽的一工作循環調整該電路負載之一功率狀態的功率狀態控制構件，該功率狀態控制構件經組態以將至少該第一全域功率軌或該第二全域功率軌耦接至該局部功率軌及將該全域時脈樹耦接至該局部時脈樹。
  29. 如請求項28之積體電路，其中該功率狀態控制構件包含： 用於在該第一全域電壓與該第二全域電壓之間切換該局部電壓的功率多工構件，該功率多工構件耦接至該第一全域功率軌、該第二全域功率軌及該局部功率軌。
  30. 如請求項28之積體電路，其中該功率狀態控制構件包含： 用於除以該全域時脈信號之一頻率值以產生該局部時脈信號的分頻器構件，該分頻器構件耦接至該全域時脈樹及該局部時脈樹。
  31. 如請求項28之積體電路，其中該功率狀態控制構件包含： 用於基於該時槽之該多個時間段中的各別時間段之各別持續時間管理該電路負載之該功率狀態的調整之一時序的工作循環管理構件，每一各別時間段對應於多個功率狀態中之一各別功率狀態。
  32. 如請求項31之積體電路，其中該工作循環管理構件包含： 用於回應於一定時器之期滿而觸發自該多個功率狀態中之一個功率狀態至該多個功率狀態中之另一功率狀態一變化的功率狀態調整構件。
  33. 如請求項28之積體電路，其進一步包含： 一第三全域功率軌，其經組態以保持在一第三全域電壓處， 其中該功率狀態控制構件經組態以將至少該第一全域功率軌、該第二全域功率軌或該第三全域功率軌耦接至該局部功率軌。
  34. 一種用於使用工作循環之功率管理的方法，該方法包含： 經由多個全域功率軌將多個全域電壓分佈至一積體電路之多個功率域中的每一者； 經由一全域時脈樹將一全域時脈信號傳播至該積體電路之該多個功率域中的每一者；及 對於具有一電路負載之每一各別功率域，藉由以下各者控制該多個功率域中之功率狀態： 經由一局部功率軌將一局部電壓分佈至該各別功率域之該電路負載； 經由一局部時脈樹將一局部時脈信號傳播至該各別功率域之該電路負載；及 根據對應於每一時槽包括多個時間段之一時槽的一工作循環使用該多個全域電壓及該全域時脈信號調整該局部電壓及該局部時脈信號，每一各別時間段對應於具有一電壓頻率設定之一各別功率狀態。
  35. 如請求項34之方法，其中該調整包含： 自一個全域功率軌多工傳送至該多個全域功率軌中之另一全域功率軌以調整該局部功率軌上之該局部電壓；及 除以該全域時脈信號之一頻率值以產生該局部時脈樹上之該局部時脈信號。
  36. 如請求項34之方法，其中該多個時間段包括一第一時間段及一第二時間段；且該調整包含： 在具有作為該工作循環之部分的一第一持續時間的該第一時間段期間在具有一第一電壓頻率設定之一第一功率狀態下操作該各別功率域； 在具有作為該工作循環之部分的一第二持續時間之該第二時間段期間在具有一第二電壓頻率設定之一第二功率狀態下操作該各別功率域；及 重複在該第一持續時間中在該第一功率狀態下之該各別功率域之該操作及在作為一隨後時槽之部分的該第二持續時間中在該第二功率狀態下之該各別功率域之該操作。
  37. 如請求項34之方法，其進一步包含： 獲得指示每一時槽的該多個時間段中之各別時間段之各別經更新持續時間的一效能位準指示符信號， 其中該調整包含基於跨越多個時槽的該等各別時間段之該等各別經更新持續時間調整該局部電壓及該局部時脈信號。
  38. 如請求項34之方法，其中該調整包含基於包括於每一時槽中的該多個時間段之各別持續時間觸發至該局部時脈信號之一頻率位準的一變化及至該局部電壓之一電壓位準的一變化。
  39. 如請求項34之方法，其中該控制包含： 基於根據每一時槽包括該多個時間段的該工作循環調整的該局部電壓及該局部時脈信號操作該電路負載，每一時槽之該多個時間段具有對應於用於該電路負載之一第一平均功率消耗之各別第一持續時間； 改變每一時槽之該多個時間段的長度以具現化另一工作循環，另一工作循環對應於具有對應於用於該電路負載之一第二平均功率消耗之各別第二持續時間的該多個時間段； 根據每一時槽包括該多個時間段之另一工作循環使用該多個全域電壓及該全域時脈信號調整該局部電壓及該局部時脈信號，每一各別時間段對應於具有該電壓頻率設定之該各別功率狀態；及 基於根據對應於每一時槽之該多個時間段的另一工作循環調整的該局部電壓及該局部時脈信號操作該電路負載，每一時槽之該多個時間段具有對應於用於該電路負載之該第二平均功率消耗之該等各別第二持續時間。
  40. 一種積體電路，其包含： 一第一全域功率軌，其經組態以保持在一第一全域電壓處； 一第二全域功率軌，其經組態以保持在一第二全域電壓處； 一全域時脈樹，其經組態以傳播一全域時脈信號；及 多個功率域，每一功率域包括： 一局部功率軌，其經組態以保持在一局部電壓處； 一局部時脈樹，其經組態以傳播一局部時脈信號；及 功率狀態控制電路，其經組態以實施一有限狀態機，該有限狀態機包括： 一第一功率狀態，其對應於耦接至該第一全域功率軌之該局部功率軌及隨該全域時脈信號及一第一除數值而變的該局部時脈信號；及 一第二功率狀態，其對應於耦接至該第二全域功率軌之該局部功率軌及隨該全域時脈信號及一第二除數值而變的該局部時脈信號， 其中該有限狀態機經組態以基於自一工作循環導出之至少一個定時器觸發一狀態轉換。
  41. 如請求項40之積體電路，其中： 該至少一個定時器包括與該第一功率狀態之一第一持續時間相關聯之一第一定時器及與該第二功率狀態之一第二持續時間相關聯之一第二定時器； 該第一功率狀態係與一第一功率消耗相關聯，且該第二功率狀態係與一第二功率消耗相關聯；且 該功率狀態控制電路經組態以使得該第一持續時間及該第二持續時間可調整，以使得一各別功率域之一平均功率消耗在包括多個時槽之一時間框內實質上連續可變，該平均功率消耗由在該時間框內之該第一功率消耗與該第二功率消耗之一組合引起。
  42. 如請求項40之積體電路，其中該有限狀態機進一步包括： 一時脈停止狀態，其中該局部時脈信號之傳播停止； 一電壓調整狀態，其中該局部電壓之一電壓位準增加或降低； 一頻率調整狀態，其中該局部時脈信號之一頻率值升高或降低； 一校準狀態，其中該局部時脈信號之一延遲經調整以對準該局部時脈信號與該全域時脈信號；及 一時脈約定狀態，其中該局部時脈信號之該傳播重啟。
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