[发明专利]集成的唤醒/正唤起的电源管理系统

说明书

共同未决的申请的参照

要求于2007年2月6日提交的名称为“INTEGRATEDWAKING/WHILE-AWAKE POWER MANAGEMENT SYSTEM”的共同未决的USSN 11/702,655的优先权。

发明领域

本发明通常涉及电源管理，尤其涉及电池供电的设备的电源管理。

发明背景

用于便携式应用的硬盘驱动器被描述于http://www.almaden.ibm.com/almaden/mobile hard drives.html。

现有技术的用于电池供电系统的电源管理的实施例被描述于http://www.broadcom.com/products/Cellular/Power-Management-Solutions/BCM59001。

通过引用，将在说明书中所提及的任何出版物和专利文献、以及在此直接或间接引用的出版物和专利文献的公开内容合并于此。

发明概述

本发明试图提供用于电池供电系统的改进的电源管理。

许多系统需要最优化的电源管理方案。电池供电系统对电源管理最优化最为敏感。当前，针对低电源管理所使用的几项技术包括时钟门控(gating)(在CMOS电路中)，功率电平门控，以及可变的工作电压和模块或子模块的开/关控制。

传统的电池供电系统把正唤起(while awake)的电源管理和唤醒程序的管理看作分离的问题。电源管理设备受到SW控制，时钟开关受到SW控制，而从低功率中的唤醒由硬件控制(常常基于中断)并且并不与电源管理相联系。当传统的电池供电系统从低功率模式中唤醒时，它通常遵循下面的步骤：

(a)将电源模式从低变到高；

(b)开启高频时钟振荡器；

(c)等待调节器和振荡器稳定；以及

(d)切换至高时钟和高功率工作模式。

所有的这些操作在低时钟时进行，这是由于唤醒系统处于其低功率模式，并且因此系统的唤醒等待时间被延长，以及与实际需要相比，唤醒持续更长时间并且消耗更多的功率。

在本文中所示且所描述的本发明优选实施方式集成了电池供电系统的电源管理，由此节约功率和/或缩短系统的等待时间。

因此，根据本发明的优选实施方式，提供了一种集成的唤醒/正唤起的电源管理系统，其可操作地唤醒电池供电硬件设备，并且一旦电池供电硬件设备被唤醒，就向电池供电的硬件设备提供用于其的集成的电源管理。本发明的系统通常适用于含有一个或更多个处理器(CPU)内核和多组实时模块的任何通用硬件设备，多组实时模块可为模拟或数字的。模块中每一个在不同的时刻可能需要在某些时刻工作的高功率，然而在其它的时刻它可能保持在低功率模式。在许多情况下，时钟门控允许动态的功率减小但可能并不足够。在其它系统中，关断时钟源可能导致更长的唤醒等待时间和可能的高功率消耗。根据本发明的优选实施方式，单个功率控制器组合来自所有请求者的请求，并通过使用下面中的一项或更多项来动态地优化系统功率：系统时钟门控、动态的时钟源改变、动态的功率电平调整、编程的功率排序，以共同实现最小的功率消耗和/或最小的唤醒等待时间、系统时钟源功率控制、系统功率控制、电源管理模式控制，以及可配置的参数，从而处理用于进一步功率最优化的统计知识。所收集的统计资料可用于定义中断间隔(breaking distance)计时器时间段的持续时间。这个时间段通常是专用的，并且由HW活动概况和SW实时请求获得。

本发明集成的唤醒/正唤起的电源管理系统优选地提供在本文中详细描述的下面四个特征中的一个、一些或全部：

1.请求者不必同步其请求线路，也不必通知其它系统元件其当前的实时请求。

2.一旦系统被置入低功率模式，选通切断(gate off)时钟树，但是高速时钟源通常继续工作达一段额外(通常可编程)的时间段。这个额外的时间段(中断间隔)允许其它系统请求者再次激活系统，而没有额外的延迟。这个优选的特征节省了当系统从低功率模式中唤醒(振荡器唤醒时间+PLL锁定时间+时钟切换时间)时所消耗的功率，从而导致额外的功率节省。被编程至此计时器的持续时间从应用的统计信息中获得，诸如在进入低功率状态后的平均唤醒请求时间延迟。