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用于通过监视和控制便携式计算装置中的电流流动来减少热负载的方法和系统

摘要

本发明揭示一种用于通过监视和控制便携式计算装置PCD中的电流流动来减少热负载的方法和系统。所述方法包含监视所述PCD的温度,和确定所述温度是否已达到温度阈值条件。此温度阈值条件可包括在多个热策略状态中的任一者或一者以上内,其中每一热策略状态可规定各种热减轻技术。所述热策略状态可与可指示PCD的热负载的值相关联。如果所述温度已达到第一阈值条件,那么可监视退出电源装置的电流。如果确定所述电流已超过电流阈值条件,例如最大电流,那么可选择对应于所述电流的硬件装置以用于应用热减轻技术。

著录项

  • 公开/公告号CN103492974A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2014-01-01

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 高通股份有限公司;

    申请/专利号CN201280020364.5

  • 发明设计人 约恩·J·安德森;加里·D·古德;

    申请日2012-04-12

  • 分类号G06F1/20;G06F1/32;

  • 代理机构北京律盟知识产权代理有限责任公司;

  • 代理人宋献涛

  • 地址 美国加利福尼亚州

  • 入库时间 2024-02-19 22:27:24

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2022-04-05

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):G06F 1/20 专利号:ZL2012800203645 申请日:20120412 授权公告日:20170630

    专利权的终止

  • 2017-06-30

    授权

    授权

  • 2014-02-05

    实质审查的生效 IPC(主分类):G06F1/20 申请日:20120412

    实质审查的生效

  • 2014-01-01

    公开

    公开

说明书

优先权和相关申请案

本专利申请案依据35U.S.C.§119(e)主张2011年4月25日申请的题目为“用于通 过监视和控制便携式计算装置中的电流流动来减少热负载的方法和系统(METHOD  AND SYSTEM FOR REDUCING THERMAL LOAD BY MONITORING AND  CONTROLLING CURRENT FLOW IN A PORTABLE COMPUTING DEVICE)”的第 61/478,653号美国临时专利申请案的优先权,所述美国临时专利申请案的整个内容以引 用方式并入本文。

技术领域

背景技术

便携式计算装置(PCD)在个人和专业水平上正在变为人们必不可少的。这些装置可 包含蜂窝式电话、便携式数字助理(PDA)、便携式游戏控制台、掌上型计算机以及其它 便携式电子装置。

PCD的一个独特方面在于,其通常不具有主动的冷却装置,例如风扇,而在例如膝 上型和桌上型计算机等较大计算装置中常常发现这些装置。替代于使用风扇,PCD可依 赖于电子封装的空间布置,使得两个或两个以上主动且生热装置不会定位成彼此紧密接 近。当两个或两个以上生热装置未放置成彼此紧密接近时,那么通常其操作不会彼此不 利地影响,且不会不利地影响可能包围它们的任何其它电子元件。许多PCD也可依赖 于例如散热片等被动冷却装置以管理形成相应PCD的电子元件之间的热能。

然而,电子封装和被动冷却装置(例如散热片)的空间布置有时候不足以防止PCD达 到临界温度。此些临界热温度可对相应PCD内的电子元件造成永久损坏。当前,当PCD 接近临界温度时,操作系统经设计以关闭产生热能的电子元件中的大多数,以便使PCD 冷却。虽然关闭电子元件可能有效地避免可造成永久损坏的临界温度,但此些激烈的措 施直接影响PCD的性能且可能在采取此些措施时使PCD在其功能性方面无用。

此外,如上所述,PCD的电子封装通常需要在极小的体积内含有许多主动以及生热 组件。由此,对PCD内的极端热负载或条件的来源的准确识别可为挑战性的。为了检 测热负载来源,经常接近于疑似产生过量热的某些硬件装置而定位温度传感器。然而, 由于其它接近的生热组件,从温度传感器的读数不能完全证明哪一特定硬件装置是任何 过量热产生的主要来源。

因此,此项技术中需要的是无论热负载的来源如何均用于减少PCD的热负载的方 法和系统。

发明内容

本发明揭示一种用于通过监视和控制便携式计算装置中的电流流动来减少热负载 的方法和系统。所述方法包含监视所述便携式计算装置的温度,和确定所述温度是否已 达到温度阈值条件。此温度阈值条件可包括多个热策略状态中的任一者,其中每一热策 略状态可规定或要求各种热减轻技术的任一组合。所述热策略状态可与可指示便携式计 算装置的热负载的温度范围或其它值相关联。如果检测到温度阈值条件,那么可监视退 出电源装置的电流。如果确定所述电流已超过电流阈值条件,例如最大电流,那么可选 择或指定对应于所述电流的硬件装置以用于应用热减轻技术。

附图说明

在图中,在全部各图中相同参考标号指代相同部分,除非另外指示。对于带有例如 “102A”或“102B”等字母符号指定的参考标号,字母符号指定可区分同一图中存在的 两个相似部分或元件。当既定一参考标号涵盖在所有图中具有相同参考标号的所有部分 时可省略用于参考标号的字母符号指定。

图1是说明便携式计算装置(PCD)的实施例的功能框图;

图2A是说明用于图1中说明的芯片的硬件的示范性空间布置的功能框图;

图2B是说明图2A中说明的芯片的电力管理集成电路(“PMIC”)与硬件装置之间 的相应逻辑连接的示意图;

图3是未经过滤信号的曲线图,所述信号表示从PMIC的开关模式电源模块流动到 定位于芯片上的硬件装置的电流;

图4是从图3的未经滤波信号导出的经滤波信号的曲线图;

图5是说明用于通过监视和控制PCD中的电流流动来减少热负载的方法的逻辑流 程图;

图6是示范性状态图,其说明由图1的PCD中的热策略管理器跟踪的各种热策略 状态;

图7是说明可由热策略管理器应用或排序的示范性热减轻技术的图;

图8是说明温度对时间的示范性曲线图和对应的热策略状态的图;

图9A到9B是说明用于应用各种热减轻技术的子方法或子例程的逻辑流程图;

图10是说明用于应用动态电压和频率缩放(“DVFS”)热减轻技术的子方法或子例 程的逻辑流程图;以及

图11是说明用于通过控制PCD中的预定时间周期的电流流动来减少热负载的方法 的逻辑流程图。

具体实施方式

词语“示范性”本文用以表示“充当实例、例子或说明”。本文描述为“示范性” 的任何方面不一定解释为比其它方面优选或有利。

在本描述中,术语“应用程序”也可包含具有可执行内容的文件,例如:目标代码、 脚本、字节代码、标记语言文件和补丁程序。另外,本文提到的“应用程序”也可包含 本质上不可执行的文件,例如可能需要打开的文档或需要存取的其它数据文件。

术语“内容”也可包含具有可执行内容的文件,例如:目标代码、脚本、字节代码、 标记语言文件和补丁程序。另外,本文提到的“内容”也可包含本质上不可执行的文件, 例如可能需要打开的文档或需要存取的其它数据文件。

如本描述中使用,术语“组件”、“数据库”、“模块”、“系统”和类似术语既 定指代计算机相关实体,其为硬件、固件、硬件与软件的组合、软件或执行中的软件。 举例来说,组件可为(但不限于)在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、 执行线程、程序和/或计算机。借助于说明,在计算装置上运行的应用程序和计算装置两 者可为组件。一个或一个以上组件可驻留于进程和/或执行线程内,且组件可局部化于一 个计算机上和/或分布于两个或两个以上计算机之间。另外,这些组件可从其上存储有各 种数据结构的各种计算机可读媒体执行。组件可例如根据具有一个或一个以上数据包的 信号(例如来自与本地系统、分布式系统中的另一组件交互和/或跨越例如因特网等网络 借助于所述信号与其它系统交互的一个组件的数据),借助于本地和/或远程进程来通信。

在本描述中,术语“通信装置”、“无线装置”、“无线电话”、“无线通信装置” 和“无线手持机”可互换使用。随着第三代(“3G”)和第四代(“4G”)无线技术的出现, 较大的带宽可用性已实现了具有更多种无线能力的更便携的计算装置。

在本描述中,术语“便携式计算装置”(“PCD”)用以描述基于例如电池等有限容 量电源而操作的任何装置。虽然以电池操作的PCD已使用数十年,但与第三代(“3G”) 无线技术的出现相关的可再充电电池的技术进步已实现了许多具有多种能力的PCD。因 此,PCD可为蜂窝式电话、卫星电话、寻呼机、PDA、智能电话、导航装置、智能本或 阅读器、媒体播放器、上述装置的组合、以及具有无线连接的膝上型计算机等等。

图1:PCD100的热策略管理元件

参见图1,此图是呈无线电话的形式的PCD100的示范性非限制性方面的功能框图, 所述无线电话用于实施用于监视热条件和管理热策略的方法和系统。如图示,PCD100 包含芯片上系统102,其包含耦合在一起的多核心中央处理单元(“CPU”)110和模拟信 号处理器126。CPU110可包括第0核心222、第1核心224和第N核心230,如所属领 域的技术人员所了解。替代于CPU110,也可采用数字信号处理器(“DSP”),如所属 领域的技术人员所了解。

CPU110也可耦合到一个或一个以上内部芯片上热传感器157A以及一个或一个以 上外部芯片外热传感器157B。芯片上热传感器157A可包括一个或一个以上与绝对温度 成比例(“PTAT”)温度传感器,其是基于垂直PNP结构且通常专用于互补金属氧化物半 导体(“CMOS”)超大规模集成(“VLSI”)电路。芯片外热传感器157B可包括一个或一 个以上热敏电阻。热传感器157可产生压降(和/或电流),其通过模/数转换器(“ADC”) 控制器103(见图2A)转换为数字信号。然而,在不脱离本发明的范围的情况下可采用其 它类型的热传感器157。

除了由ADC控制器103控制和监视之外,热传感器157还可由一个或一个以上热 策略管理器模块101控制和监视。热策略管理器模块101可包括由CPU110执行的软件。 然而,在不脱离本发明的范围的情况下也可由硬件和/或固件形成热策略管理器模块 101。

热策略管理器模块101可耦合到电力管理集成电路(“PMIC”)107。PMIC107可负 责将电力分布到芯片102上存在的各种硬件组件。热策略管理器模块101可监视和控制 PMIC107的方面。

大体上,热策略管理器模块101可负责监视和控制从PMIC107的电流流动以及应 用包含一种或一种以上热减轻技术的热策略。此些热减轻技术可帮助PCD100管理热条 件和/或热负载,且避免经历不利的热条件,例如达到临界温度,同时维持高度的功能性。

图1还展示PCD100可包含监视器模块114。监视器模块114与在整个芯片上系统 102上分布的多个操作传感器(例如,热传感器157)和与PCD100的CPU110以及与热 策略管理器模块101通信。具体来说,监视器模块114可响应于源自热策略管理器模块 101的控制信号而提供事件、过程、应用程序、资源状态条件、逝去的时间、温度等等 的一个或一个以上指示符。热策略管理器模块101可与监视器模块114一起工作以识别 不利热条件,且应用包含一种或一种以上热减轻技术的热策略,如下文将更详细描述。

在特定方面中,本文描述的方法步骤中的一者或一者以上可由存储在存储器112中 的形成所述一个或一个以上热策略管理器模块101的可执行指令和参数实施。除了ADC 控制器103之外,形成热策略管理器模块的这些指令可由CPU110、模拟信号处理器126 或任一其它处理器执行以执行本文描述的方法。此外,处理器110、126、存储器112、 存储在其中的指令或其组合可用作用于执行本文描述的方法步骤中的一者或一者以上 的手段。

图1:PCD100的其它元件

如图1中说明,显示器控制器128和触摸屏控制器130耦合到数字信号处理器110。 在芯片上系统102外部的触摸屏显示器132耦合到显示器控制器128和触摸屏控制器 130。

图1是说明包含视频解码器134的便携式计算装置(PCD)的实施例的示意图。视频 解码器134耦合到多核心中央处理单元(“CPU”)110。视频放大器136耦合到视频解码 器134和触摸屏显示器132。视频端口138耦合到视频放大器136。如图1中描绘,通 用串行总线(“USB”)控制器140耦合到CPU110。而且,USB端口142耦合到USB控 制器140。存储器112和订户身份模块(SIM)卡146也可耦合到CPU110。此外,如图1 所示,数码相机148可耦合到CPU110。在示范性方面中,数码相机148是电荷耦合装 置(“CCD”)相机或互补金属氧化物半导体(“CMOS”)相机。

如图1中进一步说明,立体声音频CODEC150可耦合到模拟信号处理器126。而且, 音频放大器152可耦合到立体声音频CODEC150。在示范性方面中,第一立体声扬声器 154和第二立体声扬声器156耦合到音频放大器152。图1展示麦克风放大器158也可 耦合到立体声音频CODEC150。另外,麦克风160可耦合到麦克风放大器158。在特定 方面中,调频(“FM”)无线电调谐器162可耦合到立体声音频CODEC150。而且,FM 天线164耦合到FM无线电调谐器162。此外,立体声头戴受话器166可耦合到立体声 音频CODEC150。

图1进一步指示,射频(“RF”)收发器168可耦合到模拟信号处理器126。RF开关 170可耦合到RF收发器168和RF天线172。如图1中所示,小键盘174可耦合到模拟 信号处理器126。而且,具有麦克风的单声道头戴式耳机176可耦合到模拟信号处理器 126。此外,振动器装置178可耦合到模拟信号处理器126。图1还展示电源180(例如 电池)耦合到芯片上系统102。在特定方面中,电源包含可再充电DC电池或从连接到 AC电源的交流(“AC”)/DC变压器得出的DC电源。

如图1中描绘,触摸屏显示器132、视频端口138、USB端口142、相机148、第一 立体声扬声器154、第二立体声扬声器156、麦克风160、FM天线164、立体声头戴受 话器166、RF开关170、RF天线172、小键盘174、单声道头戴式耳机176、振动器178、 热传感器157B以及电源180在芯片上系统102的外部。监视器模块114可借助于模拟 信号处理器126和CPU110从这些外部装置中的一者或一者以上接收一个或一个以上指 示或信号,以辅助对可在PCD100上操作的资源的实时管理。

图2A是说明用于图1中说明的芯片102的硬件的示范性空间布置的功能框图。根 据此示范性实施例,应用程序CPU110定位于芯片102的远左侧区上,而调制解调器 CPU168/126定位于芯片102的远右侧区上。应用程序CPU110可包括多核心处理器, 其包含第0核心222、第1核心224以及第N核心230。

应用程序CPU110可执行热策略管理器模块101A(当以软件体现时)或其可包含热 策略管理器模块101B(当以硬件和/或固件体现时)。应用程序CPU110进一步说明为包 含操作系统(“O/S”)模块207和监视器模块114。

应用程序CPU110可耦合到一个或一个以上锁相回路(“PLL”)209A、209B,其邻 近于应用程序CPU110定位且定位于芯片102的左侧区中。邻近于PLL209A、209B且 在应用程序CPU110下方可包括模/数(“ADC”)控制器103,其可包含其自身的热策略 管理器模块101B,所述热策略管理器模块101B结合应用程序CPU110的主热策略管理 器模块101A而工作。

ADC控制器103的热策略管理器模块101B可负责监视和跟踪可提供于芯片 102“上”和芯片102“外”的多个热传感器157。芯片上或内部热传感器157A可定位 于各种位置处以监视PCD100的热条件。

举例来说,第一内部热传感器157A1可定位于芯片102的顶部中心区中位于应用程 序CPU110与调制解调器CPU168/126之间且邻近于内部存储器112。第二内部热传感 器157A2可定位于调制解调器CPU168/126下方位于芯片102的右侧区上。此第二内部 热传感器157A2还可定位于高级精简指令集计算机(“RISC”)指令集机器 (“ARM”)177与第一图形处理器134A之间。数/模控制器(“DAC”)173可定位于第二 内部热传感器157A2与调制解调器CPU168/126之间。

第三内部热传感器157A3可定位于第二图形处理器134B与第三图形处理器134C 之间位于芯片102的远右方区中。第四内部热传感器157A4可定位于芯片102的远右方 区中和第四图形处理器134D下方。且第五内部热传感器157A5可定位于芯片102的远 左方区中且邻近于PLL209和ADC控制器103。

一个或一个以上外部热传感器157B也可耦合到ADC控制器103。第一外部热传感 器157B1可定位于芯片外且邻近于芯片102的右上方象限,所述右上方象限可包含调制 解调器CPU168/126、ARM177和DAC173。第二外部热传感器157B2可定位于芯片外 且邻近于芯片102的右下方象限,所述右下方象限可包含第三和第四图形处理器134C、 134D。

所属领域的技术人员将认识到,在不脱离本发明的范围的情况下可提供图2A中说 明的硬件(或其它硬件资源)的各种其它空间布置。图2A说明又一个示范性空间布置以 及主热策略管理器模块101A和具有其热策略管理器模块101B的ADC控制器103可如 何管理随着图2A中说明的示范性空间布置而变的热状态。

热传感器157可邻近于硬件(例如CPU110)而定位且与便携式计算装置100内的硬 件定位于同一表面上。举例来说,见第一内部热传感器157A1。热策略管理器模块101A 可将一种或一种以上特定热减轻技术唯一地指派于与特定热传感器157相关联的硬件, 例如对应于第一内部热传感器157A1的CPU110。在一个示范性实施例中,指派于CPU 110及其对应热传感器157A1的热减轻技术与指派于与第三热传感器157A3相关联的第 三图形处理器134C的热减轻技术相比可为不同的。在其它示范性实施例中,应用于硬 件的热减轻技术可在整个便携式计算装置100上为均匀的或相同的。

图2B是说明图2A中说明的芯片102的电力管理集成电路(“PMIC”)107与硬件 装置之间的相应逻辑连接的功能框图。此图既定不提供与图2A相比说明的组件的任何 特定空间布置。

图2B说明用于通过监视和控制在芯片102上的硬件装置之间的电力分布来迁移 PCD100内的热问题的系统200的主要组件。系统200可包括热策略管理器模块101、 PMIC107和芯片102。芯片102通常对应于图2A的芯片上系统102。

PMIC107可包括第一电力调节器105A、第二电力调节器105B和第N电力调节器 105N。PMIC107可进一步包括第一开关模式电源模块108A、第二开关模式电源模块 108B、第三开关模式电源模块108C,和第N开关模式电源模块108N。

电力调节器105通常将来自电力轨106的电力控制和选通到以第一量值消耗电力的 一个或一个以上硬件装置。举例来说,第一电力调节器105A可控制到无线局域网 (“LAN”)电路109的电力流动。第二电力调节器105B可控制到图形处理器134A的电 力,而第N电力调节器105N控制到第N处理器111N的电力。第N处理器111N可包 括数字信号处理器(“DSP”)或模拟信号处理器(“ASP”),如所属领域的技术人员所了 解。此外,用于PMIC107和芯片102两者的硬件元件的数目可变高或变低,如所属领 域的技术人员所了解。

如先前说明,电力调节器105中的每一者可控制到以第一量值消耗电力的硬件元件 的电力。同时,开关模式电源模块108可控制到以第二量值消耗电力的硬件元件的电力, 所述第二量值通常高于第一量值。

举例来说,从电力调节器105接收电流的硬件元件可具有在约数百毫安的范围内的 电力消耗,而从开关模式电源模块108接收电流的硬件元件可具有在约100毫安到约1 安或更大范围内的电力消耗。作为另一实例,CPU110可消耗从200毫安到超过2安的 电力。对于像WLAN109这样的元件,电力消耗可落在约50毫安到约200毫安之间的 范围内。所属领域的技术人员认识到,电力消耗可落在这些示范性范围之外,但仍在本 发明的范围内。

第一开关模式电源模块108A可控制和选通用于第一CPU110A的电力。第二开关 模式电源模块108B可控制和选通用于第二CPU110B的电力,而第三开关模式电源模 块108C可控制和选通用于第三CPU110C的电力。且第N开关模式电源模块108N可 控制和选通用于第N CPU110N的电力。虽然仅说明单个核心CPU110,但所属领域的 技术人员认识到,可用其它硬件装置(例如(但不限于)多核心CPU110的核心)和其它类 型的专用处理器代替CPU110中的任一者或全部。

每一开关模式电源模块108可耦合到热策略管理器模块101。热策略管理器模块101 可监视且最终控制流入相应CPU110中的电流的量值。相对于流出开关模式电源模块 101的电流由热策略管理器101施加的控制通常是间接控制。模块101的控制方面可包 含如下文描述的热减轻技术,但不限于本说明书中揭示的示范性技术。举例来说,热策 略管理器模块101可通过调整以下参数中的至少一者来控制进入CPU110中的电流:1) 电压/频率DCVS表的选择,2)减少CPU110的处理负载,3)更改CPU110的操作模式(即, 在高性能CPU110与低性能CPU110之间切换等等)。

热策略管理器模块101可用一个或一个以上电流传感器(未说明)监视退出每一开关 模式电源模块108的电流。热策略管理器模块101可将命令发出到影响每一电源模块108 如何提供电力的其它元件,以便控制流入耦合到相应开关模式电源模块108中的每一相 应硬件装置的电流量。热策略管理器模块101的此控制可在热减轻技术被热策略管理器 模块101激活时发生。

内部温度传感器157A1、157A2也耦合到热策略管理器模块101,类似于上文描述 的图1和2A中说明的那些。内部温度传感器157A1、157A2可准确地记录邻近于芯片 102上的接近于相应传感器157的硬件装置(例如第一CPU110A和第二CPU110B)的温 度。然而,内部温度传感器157A通常无法区别或确定芯片102上的硬件装置是否为任 何温度增加的唯一起因或主要贡献因素。经常,与硬件装置102无关但物理紧密接近的 外部热源205(相对于芯片上系统102)可为由相应内部温度传感器157A检测到的温度改 变的重要或唯一起因。

所属领域的技术人员将认识到,过量热能可有害于芯片上系统102内存在的给定硬 件装置,无论所述热能是否由所述给定硬件装置、邻近的硬件装置或芯片上系统102外 部的装置(其全部可包括外部热源205)产生。因此,即使外部热源205是由内部温度传 感器157A检测到的温度增加的主要贡献因素,热策略管理器模块101也可决定将热减 轻技术应用于芯片上系统102内存在的硬件装置。一种热减轻技术可包含减少到芯片102 上的特定硬件装置的电流。此电流减少可响应于由热策略管理器模块101响应于由内部 温度传感器157A检测到的温度增加而发出的命令而激活。将结合图6到7在下文更详 细描述其它热减轻技术。

图3是未经滤波信号305A的曲线图301A,所述信号表示从PMIC107的开关模式 电源模块108流动到定位于芯片102上的硬件装置的电流。曲线图301A的x轴表示时 间,而曲线图301A的y轴表示电流,此电流通常以毫安来测量。x轴进一步包含阈值 电流值310。

基于用于特定PCD100的电子封装的大小和定向,此电流阈值310可以经验方式确 定,且可对相应便携式计算装置100为唯一的。阈值310也可对每一硬件装置为唯一的。 举例来说,第一CPU110A可具有阈值电流值310,其与图2B的第一CPU110B的阈值 电流值相比不同。而且,基于特定PCD100的测试,可变为知道电流阈值310可与其中 特定硬件装置由于因启动功能所致的涌入电流的汲取而在PCD100内产生大量热的阶 段相关联。

图4是从图3的未经滤波信号305A导出的用于单个开关模式电源模块108的经滤 波信号305B的曲线图301B。图3到4的箭头307通常展示未经滤波信号305A与经滤 波信号305B之间的关系。经滤波信号305B可为一种或一种以上滤波技术的结果,所述 技术可包含随着时间对未经滤波信号305A的值进行平均化或经由高通和/或低通组件操 纵未经滤波信号305A。经滤波信号305B可由耦合到电流传感器(未说明)的一个或一个 以上滤波器(未说明)产生。经滤波信号305B证明了图3中说明的相对于阈值电流值310 的噪声和/或尖峰可如何减少和/或消除,使得较平滑的所得经滤波信号305B可由热策略 管理器模块101使用以触发热减轻技术的执行。

作为一个实例,阈值电流值310可由热策略管理器模块101使用以便基于硬件装置 的当前电流消耗来识别芯片102的哪些硬件装置可正在产生过多热。为了抵消此发热情 形,热策略管理器模块101可激活热减轻技术,其中热策略管理器模块101将命令发出 到影响CPU110的操作的其它装置,其又可减小由相应开关模式电源模块108传递的输 出电流。由于选定的热减轻技术,流出开关模式电力108的电流可减少到芯片101上存 在的硬件元件历时预定时期。热策略管理器模块101也可使用其它热减轻技术,如结合 图6到7在下文中将描述。

图5是说明用于通过监视和控制PCD100中的电流流动来减少热负载的方法400的 逻辑流程图。在框405处,热策略管理器模块101可用温度传感器157监视PCD100的 温度。特定来说,热策略管理器模块101可用温度传感器157A1、157A2监视图2B的 芯片102上的硬件装置附近的温度。

接着,在决策框410中,热策略管理器模块101可跟踪指派于结合下文列出的图6 到7更详细描述的一种或一种以上热策略状态的阈值温度值。如果对决策框410的询问 为否定,那么遵循“否”分支回到框405。如果对决策框410的询问为肯定,那么遵循 “是”分支到框415。在框415中,热策略管理器模块101可读取退出每一相应开关模 式电源模块108的负载电流。上文描述的图3中说明一个示范性负载电流305A。图3 的负载电流305A包括未经滤波信号。热策略管理器模块101可跟踪源自每一开关模式 电源模块108的负载电流305,使得模块101可使跟踪到的负载电流与耦合到相应开关 模式电源模块108的每一硬件装置的热负载相关联。应注意,在一些实施例中,模块101 可从跟踪到的与装置相关联的负载电流来推断给定硬件装置的热负载,而在其它实施例 中,模块101可使跟踪到的负载电流与从接近于给定装置的传感器157取得的同时跟踪 到的温度读数相关联。

在框420中,热策略管理器模块可随着时间对框415的负载电流读数进行滤波。为 此目的可提供任选的滤波器(未说明)。上文描述的图4中说明一个示范性经滤波负载电 流305B。经滤波负载电流305B通常相对于上文描述的图3中说明的未经滤波负载电流 305A更平滑。经滤波负载电流305B通常是从未经滤波负载电流305A移除了噪声以及 移除了尖峰的结果。经滤波负载电流305B允许热策略管理器模块101基于趋势而非可 能随着时间突然改变的瞬时递增值来做出决策。

接着在框425中,热策略管理器模块101可识别和选择具有超过如图4中说明的电 流阈值310的电流读数的一个或一个以上硬件装置,例如多核心CPU110的核心和/或 CPU110。芯片102上的超过电流阈值310历时某一时期的硬件装置将通常相对于正在 电流阈值310之下操作的其它硬件装置来说产生最多热能。

随后,在例程或子方法块430中,热策略管理器模块101可基于测得的当前温度且 基于指派于此温度的热策略来确定应激活用于从框425选择的硬件装置的哪些热减轻技 术。下文将结合图6描述子方法框430的另外细节。可将多种热策略指派于PCD100, 如结合图6到7在下文将更详细描述。结合图6到7在下文描述取决于策略状态的热减 轻技术。

在例程框430之后,在框435中,热策略管理器模块101可终止用于选定硬件装置 的任何作用中的热减轻技术。方法400随后返回到框405,其中由热策略管理器模块101 监视PCD102的温度。

图6是示范性状态图300,其说明由热策略管理器模块101跟踪的各种热策略状态 305、310、315和320。虽然说明仅四个状态,但所属领域的技术人员将认识到,可产 生除了这四个状态之外的其它状态。类似地,所属领域的技术人员认识到,在不脱离本 发明的情况下可采用较少的策略。此外,可将额外的子状态或子策略添加到每一状态 305、310、315和320,如所属领域的技术人员所了解。

第一策略状态305可包括“正常”热状态,其中热策略管理器模块101仅以例程或 普通方式监视热传感器157或从开关模式电源模块108流动的电流。在此示范性第一和 正常状态305中,PCD100通常不会处于经历不利热条件的任何危险或风险中,所述不 利热条件例如达到可造成硬件和/或软件组件中的任一者的故障的临界温度。在此示范性 状态中,热传感器157可正在检测或跟踪处于50℃或以下的温度。然而,所属领域的技 术人员将认识到,在不脱离本发明的范围的情况下可为第一和正常状态305建立其它温 度范围。

第二策略状态310可包括“服务质量”或“QoS”状态,其中热策略管理器模块101 可增加热传感器157和/或开关模式电源模块108被轮询的频率或热传感器157将其温度 状态报告发送到热策略管理器模块101的频率。增加热传感器157或电源模块108被轮 询的频率或热传感器157发送其温度状态报告的频率帮助热策略管理器模块101补偿其 中一个或一个以上热传感器157未与正展现高温度的区直接接触的情形。温度读数和电 流读数被接收的频率可经调整以补偿在高热区与特定热传感器157之间可存在的不同材 料的热常数。

当在第一正常状态305中已检测到显著温度改变时,热策略管理器模块101可到达 或进入示范性第二状态310。触发此QoS状态310的温度改变(德尔塔T)的阈值或量值 可根据特定PCD100来调整或裁定。因此,虽然PCD100可正在第一正常状态305中操 作,但取决于一个或一个以上热传感器检测到的温度改变的量值,PCD100可离开第一 正常状态305且进入第二QoS状态310,如热策略管理器模块101所跟踪。

举例来说,PCD100可具有来自给定热传感器157的近似40℃的第一最大温度读数。 且来自同一热传感器157的第二读数可展示仅5℃的温度改变,其将正检测的最大温度 变为45℃。然而,虽然正检测的最大温度可低于针对第一正常状态305建立的50℃的 阈值,但在相对短时间帧内5℃的温度改变为足够显著的,以使热策略管理器模块101 将状态改变为第二QoS状态310。

在第二QoS热状态310中,热策略管理器模块101可请求或其可实际上执行一种或 一种以上热减轻技术以便减少PCD100的热负载和温度。在此特定第二热状态310中, 热策略管理器模块101经设计以实施或请求操作者可几乎不可感知或可以最小方式使 PCD100提供的服务质量降级的热减轻技术。此第二QoS热状态310的温度范围可包括 约50℃到约80℃之间的范围。

所属领域的技术人员将认识到,其它温度范围可为第二QoS状态305建立且在本发 明的范围内。此外,所属领域的技术人员将认识到,相对于所描述的当前集合,可产生 和使用其它子状态或子策略。

如先前所述,第二QoS状态310可基于温度改变的量值和/或位置来触发且不一定 限于选定温度范围的端点。下文将结合图7描述此第二QoS热状态310的另外细节。

第三热状态315可包括“剧烈”状态,其中热策略管理器模块101继续监视和/或接 收来自热传感器157和开关模式电源模块108的中断,同时请求和/或应用相对于上文描 述的第二QoS状态310的较激进的热减轻技术。这意味着在此状态中,从操作者的观点 来看,热策略管理器模块101较少涉及服务质量。

在此第三热状态315中,热策略管理器模块101较多地涉及减轻或减少热负载以便 减小PCD100的总体温度。PCD100可具有在此状态315中容易由操作者感知或观察到 的性能降级。第三剧烈热状态315及其对应的由热策略管理器模块101应用或触发的热 减轻技术将在下文结合图7更详细描述。此第三剧烈热状态310的温度范围可包括约 80℃到约100℃之间的范围。

类似于如上论述的第一热状态305和第二热状态310,此第三和剧烈热状态315可 基于由一个或一个以上热传感器157检测到的温度改变来起始,且不一定限于为此第三 热状态315建立或映射的温度范围。举例来说,如此图中的箭头说明,每一热状态可依 序起始或其可无序地起始,这取决于在可检测的某一时间量中的温度改变(德尔塔T)的 量值。因此这意味着基于由一个或一个以上热传感器157检测到的温度改变,PCD100 可离开第一和正常热状态305且进入或起始第三和剧烈热状态315,且反之亦然。

类似地,基于由一个或一个以上热传感器157检测到的在一时间量中的温度改变, PCD100可在第二或QoS热状态310中且进入或起始第四或临界状态320,且反之亦然。 在此示范性第三和临界状态320中,热策略管理器模块101正在应用或触发尽可能多且 尽可能大的热减轻技术以便避免到达可对PCD100内含有的电子元件造成永久损坏的 一个或一个以上临界温度。

此第四和临界热状态320可类似于经设计以消除PCD100的功能性和操作以便避免 临界温度的常规技术。第四热状态320可包括“临界”状态,其中热策略管理器模块101 应用或触发非基本硬件和/或软件的关闭。此第四热状态的温度范围可包含约100℃和以 上的那些温度。下文将结合图7更详细描述第四和临界热状态320。

热策略管理系统不限于图6中说明的四个热状态305、310、315和320。取决于特 定PCD100,在不脱离本发明的范围的情况下可提供额外或较少的热状态。也就是说, 所属领域的技术人员认识到,额外热状态可改善特定PCD100的功能性和操作,而在其 它情形中,对于具有其自身的唯一硬件和/或软件的特定PCD100,较少热状态可为优选 的。

图7是说明示范性热减轻技术800的图,所述技术可由热策略管理器模块101应用 或排序且取决于PCD100的特定热状态。如先前所述,第一热状态305可包括“正常” 状态,其中正由CPU110执行且部分由ADC控制器103执行的热策略管理器模块101 可从如图2A中说明的一个或一个以上热传感器157监视、轮询或接收关于温度的一个 或一个以上状态报告。在此第一热状态305中,PCD100不会处于到达可危害PCD100 内的一个或一个以上软件和/或硬件组件的临界温度的任何危险或风险中。

通常,在此第一热状态305中,热策略管理器模块101不应用或尚未请求热减轻技 术的任何起始,使得PCD100将以其最完整潜力和最高性能操作而不考虑热负载。此第 一热状态305的温度范围可包含50℃和以下的那些温度。对于此第一热状态305,热策 略管理器模块101可驻留于ADC控制器103中,而用于所有其它状态的主热策略管理 器模块101可主流在CPU110或由CPU110执行。在替代示范性实施例中,热策略管理 器模块101可仅驻留在CPU110中。

在也称为QoS状态310的第二热状态310中,一旦其被起始,热策略管理器模块 101便可开始较快速的监视、轮询和/或接收来自热传感器157的关于PCD100的当前温 度的中断(相对于第一热状态305)以及来自开关模式电源模块108的关于电流读数的中 断。在此示范性第二热状态310中,热策略管理器模块101可起始或请求图2A的监视 器模块114和/或操作系统(“O/S”)模块207开始应用热减轻技术,但目的是维持高性 能,而对PCD100的操作者所感知的服务质量只有极少降级或无降级。

根据图7中说明的此示范性第二热状态310,热策略管理器模块101可请求监视器 114和/或O/S模块207起始热减轻技术,例如(但不限于)(1)负载缩放和/或(2)负载动态 缩放;和(3)空间负载移位。负载缩放可包括调整或“缩放”在动态电压和频率缩放 (“DVFS”)算法中允许的最大时钟频率。下文结合图10详细描述DVFS算法。此调整 可限制最大热耗散。此热负载减轻技术也可涉及调整电压以匹配用于特定且唯一PCD 100的标准DVFS表。DVFS表可以经验方式导出且在PCD100的公开发行之前在测试 实验室中导出。

负载动态缩放的热负载减轻技术可包括对N个应用程序处理器核心222、224和230 中的一者或全部的缩放。此热负载减轻技术可包括建立针对特定核心222、224或230 的DVFS算法允许的最大时钟频率。DVFS算法将使用电压/频率对的表来缩放处理能力。

一种此动态缩放技术包含通过限制所允许的最大频率来限制每秒百万指令(MIPS) 的数目。以此方式,热策略管理器模块101有效地限制核心222、224和230的电力消 耗且限制其可用的能力(MIPS)。热策略管理器模块101可选择共同限制N个核心222、 224、230,或其可选择和选定哪些核心222、224、230往回缩放,同时允许其它核心222、 224、230以不受限方式操作。热策略管理器模块101、监视器模块114和/或O/S模块 207可基于从热传感器157接收到的数据或基于软件应用程序要求和/或最佳努力预测来 做出其关于控制哪些核心222、224、230的决策。

空间负载移位的热负载减轻技术包括多核心处理器系统内的核心的激活和减活。如 果存在N多个核心,那么可加载每一核心,其中使用多达N-1个核心来使工作或其性能 最大化,且随后在热传感器157指示发热问题时,充当冷却装置的不活动核心的位置可 移位。通过以预定模式或以由热测量规定的模式使每一核心空闲,来有效地冷却每一核 心。MIPS孔在若干秒的过程中在核心周围有效地移动以使所述核心冷却。以此方式, PCD100可使用若干GHz的处理能力,同时通过使负载移动而仍冷却硅裸片。

此第二热状态的温度范围可包含约50℃到约80℃的那些温度。然而,此第二热状 态的其它温度范围可经确定且用于具有唯一热印记的特定PCD100。

现在参见图7的第三热状态315,也称为剧烈热状态315,热策略管理器模块101 可开始继续监视、轮询或接收来自热传感器157的中断,使得与第二较低热状态310相 比可较连续地/频繁地感测来自开关模式电源模块108的温度和/或电流读数。在此示范 性热状态315中,热策略管理器模块101可应用或请求监视器模块114和/或O/S模块 207较激进的热减轻技术和/或额外热减轻技术(相对于第二热状态310),其中PCD100 的操作者观察到可能的可感知的性能降级。

根据此示范性第三热状态315,热策略管理器模块101可引起到一个或一个以上硬 件装置的电力减少,所述硬件装置例如放大器、处理器、高级接收器硬件等等。举例来 说,在此第三热状态315中的一种热减轻技术可包含限制特定硬件装置可消耗或使用电 流的持续时间。下文结合图11描述此热减轻技术。

热策略管理器模块101也可以空间方式在不同硬件装置之间移位工作负载,以便将 作用中的装置带到离线和将未作用的装置带到在线。此第三和剧烈热状态315的热减轻 技术可与上文相对于第二服务质量热状态310描述的技术相同。然而,这些相同热减轻 技术可以较激进方式应用。

举例来说,当调整DVFS参数时,热策略管理器模块101可请求较显著地调整这些 参数,例如提供与第二热状态310相比显著较低的电压和/或频率。这些较低电压和/或 频率可低于为支持可能使性能降级的特定应用程序而推荐的电压和/或频率。

现在参见图7的第四和临界状态320,热策略管理器模块101可开始关闭或请求监 视器114和/或O/S模块207以开始关闭所有非基本的硬件和/或软件模块。

“非基本”硬件和/或软件模块对于每一类型的特定PCD100可不同。根据一个示 范性实施例,所有非基本硬件和/或软件模块可包含在紧急911电话呼叫功能和全球定位 卫星(“GPS”)功能之外的所有那些硬件和/或软件模块。

这意味着在此第四临界热状态320中,热策略管理器模块101可引起在紧急911电 话呼叫和GPS功能之外的硬件和/或软件模块的关闭。热策略管理器模块101可依序和/ 或并行地关闭模块,这取决于热传感器157正监视的临界温度、热传感器157的位置, 以及热策略管理器模块101正观察到的温度改变。此第四热状态320的温度范围可包含 约100℃和以上的那些温度。

图8是说明温度对时间的示范性曲线图500和对应的热策略状态305、310、315和 320的图。在温度曲线或线505的第一点503处,热策略管理器模块101可从一个或一 个以上热传感器157接收40℃的第一中断温度读数。由于此40℃的第一温度读数可低 于针对正常热状态305设定的50℃的最大温度,因此热策略管理器模块101可停留在第 一或正常热状态305中。

在沿着温度线505的第二点506处,热策略管理器模块101可接收50℃的第二中断 温度读数。虽然50℃可能在第一热状态305的选定温度范围内,但如果从最后温度读数 的温度改变是显著的,例如短时期内大温度改变(例如5秒内3℃改变),那么此温度改 变或跳跃可触发热策略管理器模块101离开正常热状态305且起始第二QoS热状态310。

在温度线505的第二点506与第三点509之间,PCD100的温度高于50℃且热策略 管理器模块101可能已请求或激活一种或一种以上热减轻技术以便降低PCD100的温 度。在温度线505的第三点509处,热策略管理器模块101可将PCD100的热状态从第 二状态3102改变为第一和正常状态305。

在第四点512处,热策略管理器模块101可观察到温度趋势正在以向上方式移动, 或换句话说,温度线505可具有正的斜率或德尔塔T改变。热策略管理器模块101可鉴 于此数据将PCD100的热状态从第一热状态305改变为第二QoS热状态310。在第二热 状态310中,热策略管理器模块101可请求或其可激活不会显著影响PCD100提供的服 务质量的一种或一种以上热减轻技术。第二热状态310可包含约50℃到约80℃温度之 间的温度范围。

沿着温度线505移动到具有约80℃的量值的第五点515,热策略管理器模块101可 起始从第二QoS热状态310到第三和剧烈热状态315的热状态改变。如先前所述,此第 一热状态的温度范围可包含约80℃到约100℃之间的范围。在此第三和剧烈热状态310 中,热策略管理器模块101可正在请求或激活可影响PCD100的服务质量和性能的多种 热减轻技术。

温度线505在第五点515与第六点518之间的区段反映了第三和剧烈热状态310未 成功减轻PCD100内的温度上升。因此,在可具有近似100℃的量值的第六点518处, 热策略管理器模块101可进入第四和临界状态320。在此第四和临界状态320中,热策 略管理器模块101可激活或请求关闭某些硬件和/或软件组件以便减轻当前热负载。如先 前所述,热策略管理器模块101可引起在此第四热状态320中时关闭在紧急911呼叫功 能和GPS功能之外的任何硬件和/或软件组件。

沿着温度线505移动到第七点521,线505在第六点518与第七点521之间的区段 反映了临界热状态320和剧烈热状态315成功降低了PCD100的温度。如先前所述,取 决于热传感器157测量且热策略管理器模块101观察到的温度,可跳跃或跳过一个或一 个以上热状态。此外,当返回到较低热状态时,热策略管理器模块101跟随的热状态可 类似于滞后。

图9A到9B是说明用于基于PCD100的当前温度确定热减轻技术的子方法430的 逻辑流程图。应注意,虽然子方法或例程430说明为在图5的框425之后发生,但图5 的主方法400可相对于图9A到9B的子方法430继续并行地运行或执行。也就是说,在 正执行此子方法430的同时可继续取得在图5的方法400中描述的电流读数。

图9A的方法430A以第一框615开始,其中热策略管理器模块101可增加对热传 感器157和开关模式电源模块108的电流读数的监视的频率。在框615中,热策略管理 器模块101可较频繁地主动轮询热传感器157,或其可请求热传感器157发送较频繁的 提供温度数据的中断。热策略管理器模块101还可针对电流读数较频繁地轮询开关模式 电源模块108。对热传感器157和开关模式电源模块108的此增加的监视可在第一或正 常状态305中发生,且其也可在第二或服务质量热状态310中发生。

或者,框615可完全移动到框620之后。以此方式,对传感器157的增加热监视将 仅在已到达下一热状态(QoS状态)的情况下发生。如下文将描述,本发明中描述的方法 不限于实施例中的每一者的特定顺序,如所属领域的技术人员所了解。

接着,在决策框620中,热策略管理器模块101可确定PCD100是否已到达或实现 下一热状态。在此决策框620中,热策略管理器模块101可确定是否已实现指派于第二 热状态310的温度范围。或者,热策略管理器在此决策框620中可确定自从最后读数起 是否已发生随着时间的显著温度改变(德尔塔T)。

如果对决策框620的询问为否定,那么遵循“否”分支回到图5的框405。如果对 决策框620的询问为肯定,那么遵循“是”分支到例程或子方法625。例程或子方法625 可包括第二热状态310,也称为QoS状态310,其中热策略管理器模块101可应用或请 求上文结合图7描述的一种或一种以上热减轻技术。举例来说,热策略管理器模块101 可请求监视器114和/或O/S模块207起始热减轻技术,例如(但不限于)(1)负载缩放和/ 或(2)负载动态缩放,如上所述。根据此例程或子方法625,在图5的框425中经识别为 具有最高电流负载的那些硬件装置将相对于在此QoS状态310处起始的任何热减轻技术 而被首先选择。

随后,在决策框630中,热策略管理器模块101可确定第二或QoS状态310的一种 或一种以上热减轻技术是否成功以及由一个或一个以上热传感器157检测到的当前温度 是否落在第一或正常状态305的下一较低热范围内。如果对决策框630的询问为否定, 那么遵循“是”分支回到图5的框435。如果对决策框630的询问为否定,那么遵循 “否”分支到决策框635。

在决策框635中,热策略管理器模块101可根据一个或一个以上热传感器157检测 到的温度来确定PCD100是否现在已进入第三或剧烈热状态315。或者,热策略管理器 模块101可通过确定是否已发生显著温度改变(德尔塔T)来确定PCD100是否现在已进 入第三或剧烈热状态315。

如果对决策框635的询问为否定,那么遵循“否”分支回到框620。如果对决策框 635的询问为肯定,那么遵循“是”分支到子方法或子例程640。

在子方法或子例程640中,热策略管理器模块101已确定PCD100已进入第三或剧 烈热状态。热策略管理器模块101可随后激活或请求应用一种或一种以上热减轻技术。 如先前所述,在此第三或剧烈热状态315中,热策略管理器模块101可开始继续监视、 轮询或接收来自热传感器157以及开关模式电源模块108的中断,使得与第二较低热状 态310相比可较连续地/频繁地感测温度和电流读数。

在此示范性第三热状态315中,热策略管理器模块101可应用或请求监视器模块114 和/或O/S模块207应用较激进的热减轻技术和/或额外热减轻技术(相对于第二热状态 310),其中PCD100的操作者观察到可能的可感知的性能降级。根据此示范性热状态 315,热策略管理器模块101可基于电流读数而引起到在图5的框425中识别的一个或 一个以上硬件装置的电力减少,所述硬件装置例如放大器、处理器、高级接收器硬件等 等。到这些硬件装置的电力减少可由下文描述的在图10中说明的电流-时序热减轻技术 来托管。

热策略管理器模块101也可以空间方式在图5的框425中识别的不同硬件装置之间 移位工作负载,以便将作用中的装置带到离线和将未作用的装置带到在线。此第三和剧 烈热状态315的热减轻技术可与上文相对于第二服务质量热状态310描述的技术相同。 然而,这些相同热减轻技术可以较激进方式应用。作为另一实例,当调整DVFS参数时, 热策略管理器模块101可请求较显著地调整这些参数,例如提供与第二热状态310相比 显著较低的电压和/或频率。这些较低电压和/或频率可低于为支持特定应用程序而推荐 的电压和/或频率。

接着,在决策框645中,热策略管理器模块101可确定在子方法或例程640中应用 的一种或一种以上热减轻技术是否成功防止PCD100的温度升级。如果对决策框645的 询问为否定,那么遵循“否”分支到图6B的步骤655。如果对决策框645的询问为肯 定,那么遵循“是”分支到步骤650,其中热策略管理器模块101基于由一个或一个以 上热传感器157提供的温度读数来确定PCD100的当前热状态。取决于框650中的温度 读数,子方法430可继续到图9A的框625或图5的框435。

现在参见图9B,此图是相对于图9A中说明的流程图的接续流程图。图9B的方法 430B以决策框655开始,其中热策略管理器模块101可基于由一个或一个以上热传感 器157正检测到的温度来确定PCD100是否已进入第四或临界热状态320。

如果对决策框655的询问为否定,那么遵循“否”分支到步骤660,其中热策略管 理器模块101使PCD100返回到第三或剧烈热状态315且过程返回到图6A的框635。 或者,如果温度已下降两个等级或三个等级,那么方法可继续回到图9A的框625或图 5的框435。

如果对决策框655的询问为肯定,那么遵循“是”分支到子方法或例程665,其中 热策略管理器模块101激活或请求激活一种或一种以上热减轻技术。在此第四临界热状 态320中,热策略管理器模块101可引起在紧急911电话呼叫和GPS功能之外的硬件和 /或软件模块的完全关闭。热策略管理器模块101可基于在图5的框425中识别的具有最 高电流读数的硬件装置,以优先级开始硬件装置的关闭。热策略管理器模块101可依序 和/或并行地关闭模块,这取决于热传感器157正监视的临界温度、来自开关模式电源模 块108的电流读数,以及热策略管理器模块101正观察到的温度改变。

随后,在决策框670中,热策略管理器模块101可确定在例程或子方法665中应用 的热减轻技术是否成功防止如热传感器157检测到的PCD100的任何温度升级。如果对 决策框670的询问为否定,那么遵循“否”分支回到例程或子方法665。

如果对决策框670的询问为肯定,那么遵循“是”分支到步骤675,其中热策略管 理器模块101基于由一个或一个以上热传感器157供应的温度读数来确定PCD100的当 前热状态。一旦热策略管理器模块101评估了温度读数,热策略管理器模块101便起始 (或返回到)对应于由热传感器157检测到的温度范围的热状态。这意味着子方法430可 继续到图5的框435、图9A的框625或图9A的框640。

图10是说明用于应用动态电压和频率缩放(“DVFS”)热减轻技术的子方法或子例 程625、640A和665的逻辑流程图。DVFS算法可形成或作为当如上所述满足某些热条 件时由热策略管理器模块101触发的至少一种热减轻技术。

如所属领域的技术人员所了解,对提供高性能和低电力消耗的处理器的需求已导致 使用各种电力管理技术,例如处理器设计中的动态电压和频率缩放(“DVFS”)。DVFS 实现功率消耗与性能之间的折中。处理器110和126(图1、2A到2B)可经设计以通过允 许以对应的电压调整来调整每一处理器的时钟频率来利用DVFS。

操作电压的减少通常导致所消耗电力的成比例节省。具有DVFS功能的处理器110、 126的一个主要问题是如何控制性能与电力节省之间的平衡。

框705是用于应用DVFS热减轻技术的子方法或子例程中的第一步骤。在此第一框 705中,热策略管理器模块101可基于由热传感器157提供的温度读数确定当前热状态。 一旦热策略管理器模块101确定当前热状态,热策略管理器模块101便可随后在框710 中审阅当前DVFS设定。接着,在框715中,热策略管理器模块101可审阅一个或一个 以上硬件和/或软件模块的当前工作负载。

接着,在框720中,为了减少工作负载或空间上移位工作负载以减轻热负载条件且 根据由热策略管理器模块101确定的当前热状态,热策略管理器模块101可调整或发出 命令以调整可包含电压和/或频率的当前DVFS设定。

因此对于第二或QoS热状态310,在框720中,热策略管理器模块101可起始或请 求图2A的监视器模块114和/或操作系统(“O/S”)模块207开始应用热减轻技术,但目 的是维持高性能,而对PCD100的操作者所感知的服务质量只有极少降级感知或无降级 感知。

根据图7中说明的此示范性第二热状态310,热策略管理器模块101可请求监视器 114和/或O/S模块207起始热减轻技术,例如(但不限于)(1)负载缩放和/或(2)负载动态 缩放。负载缩放可包括调整或“缩放”在DVFS算法中允许的最大时钟频率。

对于第三或剧烈终端状态315,在框720中,热策略管理器模块101可开始继续监 视、轮询或接收来自热传感器157的中断和来自开关模式电源模块108的电流读数,使 得与第二较低热状态310相比可较连续地/频繁地感测电流和温度。在此示范性第三热状 态315中,热策略管理器模块101可应用或请求监视器模块114和/或O/S模块207较激 进的热减轻技术和/或额外热减轻技术(相对于第二热状态310),其中PCD100的操作者 观察到可能的可感知的性能降级,例如下文描述的图11中说明的电流-时序技术。根据 示范性第三热状态315,热策略管理器模块101可引起到一个或一个以上硬件装置的电 力减少,所述硬件装置例如放大器、处理器、高级接收器硬件等等。

热策略管理器模块101也可以空间方式在不同硬件装置之间移位工作负载,以便将 作用中的装置带到离线和将未作用的装置带到在线。此第三和剧烈热状态315的热减轻 技术可与上文相对于第二服务质量热状态310描述的技术相同。然而,这些相同热减轻 技术可以较激进方式应用。举例来说,当调整DVFS参数时,热策略管理器模块101可 请求较显著地调整这些参数,例如提供与第二热状态310相比显著较低的电压和/或频 率。这些较低电压和/或频率可低于为支持特定应用程序而推荐的电压和/或频率。

对于第四或临界热状态320,在框720中,此热状态320可类似于经设计以消除PCD 100的功能性和操作以便避免临界温度的常规技术。第四热状态320可包括“临界”状 态,其中热策略管理器模块101应用或触发非基本硬件和/或软件的关闭。此第四热状态 的温度范围可包含约100℃和以上的那些温度。子方法625、640或665随后取决于PCD 100的当前热状态而返回到热管理方法600中的适当步骤。

图11是说明用于通过在预定时期中减少到PCD100中的硬件装置的电流流动来减 少热负载的另一示范性子方法640B的逻辑流程图。此示范性子方法640B可仅在PCD 100已进入如图7中说明的第三剧烈热策略状态315中时可用,原因是其对服务质量的 可能影响以及如PCD100的操作者所感知的性能降级。然而,在替代示范性实施例中, 此子方法640B可用于其它热策略状态,例如图7中说明的QoS热策略状态310和临界 热策略状态320。

框805是子方法640B的第一步骤,其中热策略管理器模块101可开始监视来自软 件的用于激活芯片102上存在的硬件装置的请求或任务。接着,在框810中,热策略管 理器模块101可接收来自软件的运行硬件装置的请求以便支持功能或操作。在框815中, 热策略管理器101可确定完成从软件进行的请求将需要的运行时间量和电流量。

接着,在框820中,基于其在框815中的计算,热策略管理器可允许所请求的硬件 装置运行减少的时期,以便减轻任何有害热负载的产生。子方法随后返回到图9A的框 645。

鉴于上文描述的发明性系统和方法,原始设备制造商(“OEM”)可对热策略管理器 模块101进行编程以具有例如图6到7中说明的一组热状态305、310、315和320,其 可包括用于起始一种或一种以上用于减少便携式计算装置100产生的热的热减轻技术的 不同条件。OEM可选择例如图7中说明的对应于热策略管理器模块101的每一热状态(图 6的305、310、315、320)的一组热减轻技术。

每一组热减轻技术对于特定热状态(例如图7的305、310、315和320)可为唯一的。 热策略管理器模块101可由OEM编程以具有例如图8中说明的用于每一热减轻技术的 阈值,其中使用温度阈值。例如图7中说明的每一热减轻技术可包括相对于其它现有热 减轻技术的唯一的电力减少算法。

OEM可对热策略管理器模块101进行编程以具有与特定热减轻技术相关联的电力 减少的一个或一个以上量值。在其它实施例中,OEM可对热策略管理器模块101进行 编程以具有多种热减轻技术,其在一系列分段步骤中牺牲便携式计算装置的服务质量以 用于减少便携式计算装置产生的热。

OEM可对热策略管理器模块101进行编程以基于正由便携式计算装置100执行的 应用程序产生的功能来依序激活热减轻技术。举例来说,可基于由运行于便携式计算装 置100上的应用程序正执行的特定功能或任务来激活每一算法。

在本说明书中描述的过程或过程流程中的某些步骤自然地在其它步骤之前,以使本 发明按所描述那样起作用。然而,如果次序或顺序不更改本发明的功能性,那么本发明 不限于所描述步骤的次序。也就是说,认识到在不脱离本发明的范围和精神的情况下, 一些步骤可在其它步骤之前、之后或并行地(大体上同时)执行。在一些实例中,在不脱 离本发明的情况下可省略或不执行某些步骤。此外,例如“随后”、“然后”、“接着” 等等词语既定不限制步骤的次序。这些词语仅用以引导读者阅读示范性方法的描述。

另外,编程领域的技术人员能够基于例如本说明书中的流程图和相关联描述而编写 计算机代码或识别适当的硬件和/或电路以无困难地实施所揭示的发明。

因此,对程序代码指令的特定集合或详细硬件装置的揭示不被视为对于充分理解如 何制作和使用本发明来说是必要的。所主张计算机实施的过程的创造性功能性在以上描 述中且结合可说明各种过程流的附图而更详细地阐释。

在一个或一个以上示范性方面中,所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任一组 合来实施。如果以软件实施,那么功能可作为一个或一个以上指令或代码存储在计算机 可读媒体上或在计算机可读媒体上传输。

在本文档的上下文中,计算机可读媒体是电子、磁性、光学或其它物理装置,其可 含有或存储用于由计算机相关系统或方法使用或者结合计算机相关系统或方法使用的 计算机程序和数据。各种逻辑元件和数据存储装置可以任何计算机可读媒体体现以供指 令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用,所述指令执行系统、设备或装置例如为 基于计算机的系统、含有处理器的系统或可从指令执行系统、设备或装置获取指令且执 行指令的其它系统。在本文档的上下文中,“计算机可读媒体”可包含可存储、传送、 传播或输送用于由指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使 用的程序的任何装置。

计算机可读媒体可为例如(但不限于)电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、 设备、装置或传播媒体。计算机可读媒体的较具体实例(非详尽列表)将包含以下各项: 具有一个或一个以上导线的电子连接(电子),便携式计算机磁盘(磁性),随机存取存储器 (RAM)(电子),只读存储器(ROM)(电子),可擦除可编程只读存储器(EPROM、EEPROM 或快闪存储器)(电子),光纤(光学),以及便携式压缩光盘只读存储器(CDROM)(光学)。 应注意,计算机可读媒体可甚至是其上印刷程序的纸张或另一适合的媒介,因为程序可 例如经由纸张或其它媒介的光学扫描而以电子方式俘获,随后在必要的情况下以适合方 式编译、解译或另外处理,且随后存储在计算机存储器中。

计算机可读媒体包含计算机存储媒体以及包含促进计算机程序从一处传送到另一 处的任何媒体的通信媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。举例来说且 并非限制,此类计算机可读媒体可包括任何光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存 储装置、或可用来以指令或数据结构的形式载运或存储所要程序代码且可由计算机存取 的任何其它媒体。

而且,恰当地将任何连接称作计算机可读媒体。举例来说,如果使用同轴电缆、光 纤电缆、双绞线、数字订户线(“DSL”)或例如红外线、无线电和微波等无线技术从网 站、服务器或其它远程源传输软件,那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红 外线、无线电和微波等无线技术包含在媒体的定义中。

如本文中所使用,磁盘及光盘包含压缩光盘(“CD”)、激光光盘、光学光盘、数字 多功能光盘(“DVD”)、软磁盘及蓝光光盘,其中磁盘通常以磁性方式再生数据,而光 盘使用激光以光学方式再生数据。上文的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。

因此,虽然已详细说明和描述了选定方面,但将了解,在不脱离如所附权利要求书 界定的本发明的精神和范围的情况下可在其中做出各种代替和更改。

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