专利名称：集成电路中温度特征动态设定的方法与装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及集成电路，特别是涉及集成电路的温度特征动态设定，用以解决集成电路的操作温度的控制问题。
背景技术：
现今有许多集成电路提供有操作温度的控制功能。例如，微处理器内的某逻辑电路可感测得到核心操作温度(core operating temperature)，并通过操作频率或操作电压的调整使得操作温度能够保持在一个固定的范围内。通常是在制造测试期间，将温度上限阈值(threshold)写入只读缓存器中；一旦组件的核心温度超过阈值时，控制逻辑电路即会降低核心频率或核心操作电压，使得核心温度能够回复到可接受的范围内。
然而，由于上述传统的温度控制技术无法达到动态式设定调整，因此对于使用者或系统整合者在某些场合非常的不便。例如，当系统整合者希望制造一极需降低能源消耗的环保或省电系统。又例如，当使用者需长时间使用膝上型计算机(laptop computer)且无法进行充电时。此外，当用户必须置放计算机于膝上使用且又苦于膝上型计算机所产生的大量热量时。
鉴于上面所述，极需提出一种方法或装置，用以让使用者或系统整合者得以动态设定集成电路(例如微处理器)的操作温度特征(operatingtemperature profile)。
发明内容
根据本发明实施例之一，本发明披露一种集成电路，其包含温度传感器、可设定温度特征逻辑电路、至少一控制器与温度控制逻辑电路。温度传感器提供一操作温度数值。可设定温度特征逻辑电路提供一设定操作温度范围。温度控制逻辑电路具有第一输入端用来接收操作温度数值、第二输入端用来接收设定操作温度范围与至少一输出端连接至每一个控制器。温度控制逻辑电路控制一个或多个控制器，使操作温度数值维持在设定操作温度范围内。
该集成电路可包含一界面机制，用以调整可设定温度特征逻辑电路。该界面机制可以是基本输入/输出系统、操作系统、应用程序或其组合。特征保护逻辑电路用来排除不允许的操作温度范围设定。控制器可以为工作周期控制器、频率控制器、核心电压控制器、风扇控制器、功能区块控制器或其组合。可设定温度特征逻辑电路可以是缓存器之类，例如机器特定缓存器(machine specific register)。
该集成电路可以还包含过温临界逻辑电路(over-temperature thresholdlogic)，用来提供一最大温度操作范围给温度控制逻辑电路。在此例中，该温度控制逻辑电路控制每一控制器使操作温度小于最大的数值或维持在设定操作温度范围内。
根据本发明另一实施例，本发明披露一微处理器(microprocessor)，其包含核心温度传感器以提供一操作温度、过电压临界电路(over-voltagethreshold circuitry)以提供最大操作温度范围、可设定温度特征电路(configurable temperature profile circuitry)以提供一降低了的操作温度范围、一个或多个控制器与温度控制电路。该温度控制电路用来控制一个或多个控制器，使其操作温数值维持在最大操作温度范围或降低了的操作温度范围内。
该微处理器还可以包含一界面机制，用来存取可设定温度特征电路以设定降低了的操作温度范围。该界面机制可以为基本输入/输出系统、操作系统或应用程序。该微处理器可以还包含特征保护电路(profile protectioncircuitry)，用来避免该降低了的操作温度范围被设定于不被允许的操作温度范围。控制器可以为工作周期控制器、频率控制器、核心电压控制器、风扇控制器、功能区块控或其组合。
根据本发明另一实施例，本发明披露一种集成电路的温度特征的动态设定方法，其包含感测集成电路的温度、给集成电路设定一个降低了的操作温度范围、以及调整至少一控制机制使集成电路的温度维持在降低了的操作温度范围内。
该动态设定方法还可包含通过界面机制的编程，例如通过基本输入/输出系统、操作系统或应用程序。该方法可包含编程一缓存器。该方法可包含调整操作频率或者核心电压。该方法可包含调整一指令被执行的速率。该方法可包含选择启动风扇。该方法也可包含选择启动集成电路的功能区块。
图一显示根据本发明实施例的集成电路操作温度的动态控制方块图。
附图符号说明100 集成电路101 核心温度传感器103 温度控制逻辑电路105 固定过温临界逻辑电路107 可设定温度特征逻辑电路109 特征保护逻辑电路110 界面机制111 基本输入/输出系统113 操作系统115 应用程序116 控制机制117 工作周期控制器119 频率控制器121 核心电压控制器123 风扇控制器125 其它控制器具体实施方式
以下所披露的实施例用以使本领域的技术人员能够据以制造与使用本发明。本发明也同时涵盖了这些实施例的各种变化，且这些实施例所揭示的原理也可以应用于其它的实施场合。亦即，本发明的范围并不局限于实施例中所揭示与描述的内容，而可以在不违背本说明书所揭示原理与新颖特征的下，得到一个最宽广的范围。
本发明人注意到前述传统集成电路的操作温度控制所产生的一些问题，因此发明人提出一种系统与方法，其可以动态设定集成电路的温度特征，用以解决前述集成电路于操作时的温度控制问题，将于下面结合附图详细描述。
图一的方块图显示根据本发明实施例的集成电路100操作温度的动态控制。在本发明其中一个实施例中，集成电路100为一微处理器。集成电路100包含一核心温度传感器(core temperature sensor)101，用以提供一核心操作温度(core operating temperature)T给温度控制逻辑电路(temperature controllogic)103。温度控制逻辑电路103另外自固定过温临界逻辑电路(fixedover-temperature threshold logic)105或过电压临界电路(over-voltage thresholdcircuitry)接收一“安全的”(safe)或最大操作温度范围(operating temperaturerange)TS，如前所述。与传统集成电路不同的是，本发明的集成电路100还包含可设定温度特征逻辑电路(configurable temperature profile logic)107，其提供一个或多个设定操作温度范围(configured operating temperaturerange)TR给温度控制逻辑电路103。
安全操作温度范围TS通常是指不会让集成电路100内部电路造成损害的最大容许温度范围。当核心操作温度T接近或超过安全操作温度范围TS所设定的最大(或门坎)温度数值时，温度控制逻辑电路103即会采取适当的措施(其将在后面详述)，用以降低核心操作温度T以避免集成电路100的损害或故障。基于一些因素，集成电路100需要操作在设定操作温度范围TR内。此设定操作温度范围TR的数值相对于安全操作温度范围TS的数值来得小。例如，当集成电路100欲应用于一个环保或节省能源的系统中，或者用于降低温度以延长系统、电池使用寿命，或者为了减少系统所产生的热量。
一个或多个设定操作温度范围TR可依据不同实施例而建立不同的保护设定。在本发明其中一个实施例中，使用特征保护逻辑电路109来排除一个或多个不允许的操作温度范围。在一个x86兼容的实施例中，除了最高的保护级别(例如，第0级或操作系统的核心保护级别)外，可用以避免可设定温度特征逻辑电路107被不当调整修改。此作法可用以确保维持一些预设的较小温度范围，例如一个为延长寿命的环保系统或降温系统。在本发明的其它实施例中，则允许使用者通过一个或多个界面机制110来调整或编程(programming)可设定温度特征逻辑电路107。该界面机制110包含一基本输入/输出系统(BIOS)界面111、一操作系统软件界面113与一应用程序界面115。通过这些界面机制110之一或其组合，使用者可藉由外部存取(external access)途径来作调整；当然，其它的存取途径也可以适用。在本发明一个实施例中，可设定温度特征逻辑电路107为微处理器中的一个机器特定缓存器(machine specific register)，其内容在被操作系统经由操作系统软件界面113而写入时，定位于最高的特权级别(privilege level)(例如特权级别0)。
根据固定过温临界逻辑电路105、可设定温度特征逻辑电路107、核心温度传感器101所分别提供的数值TS、TR、T，温度控制逻辑电路103得以通过一个或多个控制机制116来控制集成电路100的温度。因此，在一些实施例中，本发明使用一个或多个控制机制116，其包含工作周期控制器(duty cycle controller)117、频率控制器(frequency controller)119、核心电压控制器(core voltage controller)121、风扇控制器(fan controller)123与其它控制器125。温度控制逻辑电路103控制操作温度于TS与TR所指定的选择操作范围。其中，TS输入可被预设为最大的执行操作温度范围，至于TR输入则是依据前述一些原因来降低操作温度。
在运作中，工作周期控制器117用来调整进入集成电路100执行逻辑电路(未显示)的控制指令(control instructions)的速率。例如，在一个导管装置(pipeline device)(如微处理器)中，工作周期控制器117用来控制微指令被执行的速率。频率控制器119用来调整集成电路100的核心操作频率，也可与核心电压控制器121结合控制。核心电压控制器121用来调整集成电路100的核心电压(例如“Vdd”)。风扇控制器123可选择性的启动(开或关)风扇或其它的冷却装置(未显示)。“其它”控制器125是指一些可控制集成电路100温度的机制。例如，在微处理器的实施例中，其它控制器125包含一些逻辑电路，其可以关闭某些非必要的逻辑功能方块，例如非必要的L2高速缓存，用以增进处理效率。
本发明的优点之一是操作阈值可依不同的目的作动态设定，例如用以维持电池寿命、延长集成电路100的整体寿命或降低产生的热量。如同本领域的技术人员所熟知的，如果集成电路100能操作在较低的温度下，一般而言即可延长集成电路100的寿命与可靠度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求的范围；凡其它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含本发明的权利要求的范围内。
本发明要求下列的优先权于2005年7月5日提交的美国临时申请案第60/696,703号；以及于2006年3月21日提交的美国正式申请案11/277,104号。
权利要求
1.一种集成电路，包含一温度传感器，用以提供一操作温度数值；一可设定温度特征逻辑电路，用以提供一设定了的操作温度范围；至少一控制器，其皆具有一控制输入端；以及一温度控制逻辑电路，其具有一第一输入端用以接收该操作温度数值、一第二输入端用以接收该设定了的操作温度范围与至少一输出端分别连接至该控制器的控制输入端；其中上述的温度控制逻辑电路控制该至少一控制器，使该操作温度数值维持在设定操作温度范围内。
2.如权利要求1所述的集成电路，还包含一界面机制，用以从外界来调整该可设定温度特征逻辑电路。
3.如权利要求2所述的集成电路，其中上述的界面机制包含下列其中之一基本输入/输出系统、一操作系统与一应用程序。
4.如权利要求2所述的集成电路，还包含一特征保护逻辑电路，其连接于该界面机制与该可设定温度特征逻辑电路间，用来排除不允许的操作温度范围。
5.如权利要求1所述的集成电路，其中上述至少一控制器包含下列之一或其组合一工作周期控制器、一频率控制器、一核心电压控制器、一风扇控制器与一功能区块控制器。
6.如权利要求1所述的集成电路，其中上述的可设定温度特征逻辑电路包含一缓存器。
7.如权利要求1所述的集成电路，还包含一过温临界逻辑电路，用以提供一最大操作温度范围至该温度控制逻辑电路的一第三输入端；以及其中上述的温度控制逻辑电路控制该至少一控制器，使该操作温度数值维持在该设定操作温度范围或该最大操作温度范围内。
8.一种微处理器，包含一核心温度传感器，用以提供一操作温度数值；一过电压临界电路，用以提供一最大操作温度范围；一可设定温度特征电路，用以提供一降低了的操作温度范围；至少一控制器；以及一温度控制电路，与该核心温度传感器、该过电压临界电路、该可设定温度特征电路、该控制器相连结，用以控制该至少一控制器，使该操作温度数值维持在该最大操作温度范围或该降低了的操作温度范围内。
9.如权利要求8所述的微处理器，还包含一界面机制，用以存取该可设定温度特征电路以设定该降低了的操作温度范围。
10.如权利要求9所述的微处理器，其中上述的界面机制包含下列其中之一基本输入/输出系统、一操作系统与一应用程序。
11.如权利要求9所述的微处理器，还包含一特征保护电路，其连结于界面机制和该可设定温度特征电路的间，用来避免该降低了的操作温度范围被设定于不允许的操作温度范围。
12.如权利要求8所述的微处理器，其中上述至少一控制器包含下列之一或其组合一工作周期控制器、一频率控制器、一核心电压控制器、一风扇控制器与一功能区块控制器。
13.一种集成电路的温度特征的动态设定方法，包含感测该集成电路的一温度；设定该集成电路的一降低了的操作温度范围；以及调整至少一控制机制使该集成电路的温度维持在该降低了的操作温度范围内。
14.如权利要求13所述集成电路的温度特征的动态设定方法，其中上述集成电路的降低了的操作温度范围的设定步骤包含藉由一界面机制进行编程。
15.如权利要求13所述集成电路的温度特征的动态设定方法，其中上述集成电路的降低了的操作温度范围的设定步骤包含编程一缓存器。
16.如权利要求13项所述集成电路的温度特征的动态设定方法，其中上述控制机制的调整步骤包含如下其中之一调整操作频率或核心电压；调整一指令被执行的速率；选择启动一风扇；选择启动该集成电路的一功能区块。
全文摘要
一种集成电路其包含温度传感器、可设定温度特征逻辑电路、至少一控制器与温度控制逻辑电路。其中，温度传感器用来提供一操作温度数值。可设定温度特征逻辑电路用来提供一设定温度操作范围。温度控制逻辑电路具有第一输入端用以接收操作温度数值、第二输入端用以接收设定操作温度范围与至少一输出端用以连接每一控制器。上述温度控制逻辑电路控制一个或多个控制器，使操作温度数值维持在设定操作温度范围中。该集成电路可包含一界面机制，例如基本输入/输出系统、操作系统与应用程序，用以调整可设定温度特征逻辑电路。控制器可以是工作周期控制器、频率控制器、核心电压控制器、风扇控制器、功能区块控制器或其组合。
文档编号G06F1/20GK1889010SQ20061010115
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月5日 优先权日2005年7月5日
发明者达赖厄斯·D·加斯金斯 申请人:威盛电子股份有限公司