(57)【要約】      （修正有）【課題】電子回路への電力の供給を最適化する。【解決手段】電子回路１０に電力を供給するための、少なくとも第１の電圧（Ｖｈｉｇｈ）、または第１の電圧と異なる第２の電圧（Ｖｌｏｗ）を電子回路に印加することができる装置で、制約条件（Ｃ）を定義する情報の項目を受け取ることができ、かつ第１の期間については第１の電圧（Ｖｈｉｇｈ）に関連する第１の周波数（Ｆｈｉｇｈ）での、および第２の期間については第２の電圧（Ｖｌｏｗ）に関連する第２の周波数（Ｆｌｏｗ）での回路の動作が、制約条件（Ｃ）を満たすようになる第１の期間および第２の期間を決定することができる性能モニタを含み、第１の期間については第１の電圧（Ｖｈｉｇｈ）および第１の周波数（Ｆｈｉｇｈ）を、ならびに第２の期間については第２の電圧（Ｖｌｏｗ）および第２の周波数（Ｆｌｏｗ）を電子回路に印加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路（１０、１１０、２１０）に電力を供給するための、少なくとも第１の電圧（Ｖｈｉｇｈ）、または第１の電圧と異なる第２の電圧（Ｖｌｏｗ）を電子回路に印加することができる装置であって、
第１の電圧（Ｖｈｉｇｈ）に関連する第１の周波数（Ｆｈｉｇｈ、Ｆｐｒａｃｔｉｃａｌ＿ｈｉｇｈ）を回路の少なくとも１つの動作パラメータに応じて決定する手段（１２、１１２、２１２）と、
制約条件（Ｃ、Ｆｔａｒｇｅｔ、Ｔｔａｒｇｅｔ）を定義する情報を受け取る手段（２２、１２２、２２２）と、
第１の期間については第１の周波数（Ｆｈｉｇｈ、Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈ）で、第２の期間については第２の電圧（Ｖｌｏｗ）に関連する第２の周波数（Ｆｌｏｗ、Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｌｏｗ）で、回路の動作が前記制約条件（Ｃ、Ｆｔａｒｇｅｔ、Ｔｔａｒｇｅｔ）を満たすようになる第１の期間および第２の期間を決定する手段（２２、１２２、２２２）と、
第１の期間については第１の電圧（Ｖｈｉｇｈ）および第１の周波数（Ｆｈｉｇｈ、Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈ）を、第２の期間については第２の電圧（Ｖｌｏｗ）および第２の周波数（Ｆｌｏｗ、Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｌｏｗ）を、回路（１０、１１０、２１０）に印加することができる印加手段（２４、２０、１４、１２４、１２０、１１４、２２４、２２０、２１４）とを含むことを特徴とする、電力を供給するための装置。
【請求項２】
第１の周波数（Ｆｈｉｇｈ、Ｆｐｒａｃｔｉｃａｌ＿ｈｉｇｈ）を決定する手段（１２、１１２、２１２）が、第２の周波数を回路の少なくとも１つの動作パラメータに応じて決定することができる、請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
電子回路（１０、１１０、１２０）で前記パラメータを測定する手段（３０、３１、３２、１３０、１３１、２３０、２３１、２３２）を含む、請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
情報がターゲット周波数（Ｆｔａｒｇｅｔ）であり、決定手段（１２２）は、回路がターゲット周波数（Ｆｔａｒｇｅｔ）よりも高い平均実効周波数で動作するように、第１の期間および第２の期間を決定するように適合される、請求項１から３のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項５】
印加手段が、第１の電圧（Ｖｈｉｇｈ）および第１の周波数（Ｆｈｉｇｈ、Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈ）の印加、ならびに第２の電圧（Ｖｌｏｗ）および第２の周波数（Ｆｌｏｗ、Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｌｏｗ）の印加の連続からなる周期を周期的に実行することができる、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項６】
第１の期間および第２の期間を決定する手段が、第１の期間と第２の期間の比を少なくとも第１の周波数に応じて決定することができる、請求項１から５のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項７】
前記動作パラメータが、回路の瞬時の動作条件を表す、請求項１から６のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項８】
第１の周波数を決定する手段が、第２の周波数を回路の少なくとも１つの瞬時の動作条件に応じて決定することができる、請求項７に記載の電力供給装置。
【請求項９】
第１の期間と第２の期間を決定する手段が、第１の期間と第２の期間の比を第１の周波数および第２の周波数に応じて決定することができる、請求項８に記載の電力供給装置。
【請求項１０】
印加手段が、第１の周波数（Ｆｈｉｇｈ）を有する第１のクロック信号（Ｈｈｉｇｈ）、および第２の周波数（Ｆｌｏｗ）を有する第２のクロック信号（Ｈｌｏｗ）を受け取り、かつ第１の期間中に第１のクロック信号（Ｈｈｉｇｈ）を、および第２の期間中に第２のクロック信号（Ｈｌｏｗ）を電子回路（１０、１１０）に印加する周波数セレクタ（２０、１２０）を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項１１】
印加手段が、第１の期間中に第１の周波数（Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈ）を有する第１のクロックを、第２の期間中に第２の周波数（Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｌｏｗ）を有する第２のクロックを生成し、それらを電子回路（２１０）に印加することができるクロックジェネレータ（２２０）を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項１２】
印加手段が、第１の電圧（Ｖｈｉｇｈ）および第２の電圧（Ｖｌｏｗ）を受け取り、第１の期間中に第１の電圧（Ｖｈｉｇｈ）を、および第２の期間中に第２の電圧（Ｖｌｏｗ）を電子回路（１０、１１０、２１０）に印加する電圧セレクタ（１４、１１４、２１４）を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項１３】
電圧セレクタが、
第１の電圧に等しい値から第２の電圧に等しい値まで可変の電圧を電子回路に印加する手段と、
可変電圧が第２の電圧に到達したときに、第２の電圧を電子回路に印加することを選択する手段とを含む、請求項１２に記載の電力供給装置。
【請求項１４】
電圧セレクタが、
第２の電圧が印加されたときに、可変電圧を電子回路に印加する手段と、
可変電圧が印加されたときに、第２の電圧を取り除く手段と、
第２の電圧に等しい値から第１の電圧に等しい値まで可変電圧に指令する手段とを含む、請求項１３に記載の電力供給装置。
【請求項１５】
前記制約条件が一時的なものである、請求項１から１４のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項１６】
電子回路がデジタル回路である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項１７】
電子回路がＣＭＯＳ技術で実現される、請求項１から１６のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項１８】
少なくとも第１の電圧（Ｖｈｉｇｈ）、または第１の電圧と異なる第２の電圧（Ｖｌｏｗ）を用いて電子回路（１０、１１０、２１０）に電力を供給する方法であって、
第１の電圧（Ｖｈｉｇｈ）に関連する第１の周波数（Ｆｈｉｇｈ、Ｆｐｒａｃｔｉｃａｌ＿ｈｉｇｈ）を回路の少なくとも１つの動作パラメータに応じて決定するステップと、
制約条件（Ｃ、Ｆｔａｒｇｅｔ、Ｔｔａｒｇｅｔ）を定義する情報を受け取るステップと、
第１の期間中に第１の周波数（Ｆｈｉｇｈ、Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈ）での、および第２の期間中に第２の電圧（Ｖｌｏｗ）に関連する第２の周波数（Ｆｌｏｗ、Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｌｏｗ）での回路の動作が前記制約条件（Ｃ、Ｆｔａｒｇｅｔ、Ｔｔａｒｇｅｔ）を満たすように、第１の期間および第２の期間を決定するステップと、
第１の期間中に第１の電圧（Ｖｈｉｇｈ）および第１の周波数（Ｆｈｉｇｈ、Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈ）を、ならびに第２の期間中に第２の電圧（Ｖｌｏｗ）および第２の周波数（Ｆｌｏｗ、Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｌｏｗ）を、回路（１０、１１０、２１０）に印加するステップとを含むことを特徴とする、電力を供給する方法。
【請求項１９】
動作パラメータを周期的に測定するステップと、
測定されたパラメータに応じて第１の周波数を周期的に決定するステップとを含む、請求項１８に記載の電力供給方法。
【請求項２０】
第１の期間と第２の期間の比を、測定されたパラメータに応じて決定される第１の周波数に応じて周期的に決定するステップを含む、請求項１９に記載の電力供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路に、詳細にはデジタル回路に電力を供給するための装置、および関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路（具体的にはデジタル回路の場合）への電力の供給を最適化するために、電子回路の動作の際に所与の時間に必要とされる性能に電力の供給を適合させることが提案された。
【０００３】
数多くの電子回路の、具体的にはデジタル電子回路（および、特にＣＭＯＳ技術で製造されたデジタル電子回路）の現在の設計は、所与の１組の動作を実行するために消費されるエネルギーが、使用される電源電圧と共に上昇するようになっており、この電源電圧は、回路が動作するのに必要とされる周波数で課される。
【０００４】
したがって、できるだけ低いレベルだが、必要とされるレベルの性能で（すなわち、同期回路の場合、必要とされるクロック周波数で）信頼できる動作を十分保証できるレベルに供給電圧を適合させることにより消費電力を最適化することが可能であるように思われてきた。
【０００５】
したがって、Ｌ．Ｓ．Ｎｉｅｌｓｅｎらの論文「Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｅｌｆ−Ｔｉｍｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ａｎｄ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｓｃａｌｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｖｏｌｔａｇｅ」、ｊｏｕｒｎａｌ  ＩＥＥＥ  ＶＬＳＩ  ｖｏｌｕｍｅ  ２、ｎｕｍｂｅｒ  ４、１９９４年１２月が、非同期論理システム関連での適合電圧スケーリングの概念を導入している。
【０００６】
供給電圧を同期デジタル回路の動作周波数に適合させることはまた、特にＴ．Ｄ．Ｂｕｒｄらの論文「Ａ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｃａｌｅｄ  Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ」、ｊｏｕｒｎａｌ  ＩＥＥＥ  ＪＳＳＣ  ｖｏｌｕｍｅ  ３５、ｎｕｍｂｅｒ  １１、２０００年１１月、およびＳ．Ｄｈａｒらの論文「Ｃｌｏｓｅｄ−Ｌｏｏｐ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｃａｌｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  ｆｏｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄ−Ｃｅｌｌ  ＡＳＩＣＳ」、ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＩＳＬＰＥＤ、２００２年８月で提案された。
【０００７】
つい最近、同じ考え方で、特にＭ．Ｎａｋａｉらの論文「Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｖｏｌｔａｇｅ  ａｎｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ａ  Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ  Ｅｍｂｅｄｄｅｄ  Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ」、ｊｏｕｒｎａｌ  ＩＥＥＥ  ＪＳＳＣ  ｖｏｌｕｍｅ  ４０、ｎｕｍｂｅｒ  １、２００５年１月、およびＪ．Ｐｅｎｎａｎｅｎらの論文「Ｎｅｘｔ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ＳｏＣ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ」、ｊｏｕｒｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｄｅｓｉｇｎ、２００７年３月で別の解決策が提案された。
【０００８】
これらのシステムは、供給電圧を電子回路の性能制約条件（一般に電子回路により実現される応用により必要とされる動作周波数を用いて表現される）に適合させることにより電力消費を最適化させることができるようにするが、一方では、これらのシステムの設計のために、これらのシステムは、動作の間中、連続した範囲の値にわたり可変な電圧を加えることができる電源モジュールを必要とし、一般にＤＣ−ＤＣコンバータの形で実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６５０１３０４号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｌ．Ｓ．Ｎｉｅｌｓｅｎらの論文「Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｅｌｆ−Ｔｉｍｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ａｎｄ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｓｃａｌｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｖｏｌｔａｇｅ」、ｊｏｕｒｎａｌ  ＩＥＥＥ  ＶＬＳＩ  ｖｏｌｕｍｅ  ２、ｎｕｍｂｅｒ  ４、１９９４年１２月
【非特許文献２】Ｔ．Ｄ．Ｂｕｒｄらの論文「Ａ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｃａｌｅｄ  Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ」、ｊｏｕｒｎａｌ  ＩＥＥＥ  ＪＳＳＣ  ｖｏｌｕｍｅ  ３５、ｎｕｍｂｅｒ  １１、２０００年１１月
【非特許文献３】Ｓ．Ｄｈａｒらの論文「Ｃｌｏｓｅｄ−Ｌｏｏｐ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｃａｌｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  ｆｏｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄ−Ｃｅｌｌ  ＡＳＩＣＳ」、ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＩＳＬＰＥＤ、２００２年８月
【非特許文献４】Ｍ．Ｎａｋａｉらの論文「Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｖｏｌｔａｇｅ  ａｎｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ａ  Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ  Ｅｍｂｅｄｄｅｄ  Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ」、ｊｏｕｒｎａｌ  ＩＥＥＥ  ＪＳＳＣ  ｖｏｌｕｍｅ  ４０、ｎｕｍｂｅｒ  １、２００５年１月
【非特許文献５】Ｊ．Ｐｅｎｎａｎｅｎらの論文「Ｎｅｘｔ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ＳｏＣ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ」、ｊｏｕｒｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｄｅｓｉｇｎ、２００７年３月
【非特許文献６】Ｓ．Ｍｉｅｒｍｏｎｔらの論文「Ａ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｓｅｌｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｅｎｅｒｇｙ−  ａｎｄ  Ａｒｅａ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｌｏｃａｌ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｃａｌｉｎｇ」、ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＰＡＴＭＯＳ、２００７年９月
【非特許文献７】Ｂ．Ｍ．Ｋｅｔｃｈｅｎらの論文「Ｐｒｏｄｕｃｔ−Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ  ’ａｔ  ｓｐｅｅｄ’  Ｔｅｓｔ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｆｏｒ  ＣＭＯＳ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ」、ＩＢＭ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ、ｖｏｌｕｍｅ  ５０、Ｎｏ．４／５、２００５年７月
【非特許文献８】Ｋ．Ｏｎｉｚｕｋａらの論文「ＶＤＤ−Ｈｏｐｐｉｎｇ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｏｎ−ｃｈｉｐ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｉｅｓ  Ａｃｈｉｅｖｉｎｇ  Ｎａｎｏ−Ｓｅｃｏｎｄ  Ｏｒｄｅｒ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｔｉｍｅ」、ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＳＳＣＣ、２００５年１１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そのようなモジュールの存在が、想定される技術にかかわらず問題を引き起こす。すなわち、外部チョッパの使用は、当然すべての構成要素を集積回路内に集積化するのに適さない。受動構成要素が数多く存在するので、内部チョッパの使用は非常に費用がかかる（基板面積の点から、または使用される製法のため）。線形コンバータ（ｌｉｎｅａｒ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）については、それらのコンバータは低効率という欠点がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の状況で、本発明は、電子回路に電力を供給するための、少なくとも第１の電圧、または第１の電圧と異なる第２の電圧を電子回路に印加することができる装置を提案し、装置は：
第１の電圧に関連する第１の周波数を回路の少なくとも１つの動作パラメータに応じて決定する手段と、
制約条件を定義する情報を受け取る手段と、
第１の期間については第１の周波数で、および第２の期間については第２の電圧に関連する第２の周波数で、回路の動作が前記制約条件を満たすような第１の期間および第２の期間を決定する手段と、
第１の期間については第１の電圧および第１の周波数を、第２の期間については第２の電圧および第２の周波数を回路に印加することができる印加手段とを含むことを特徴とする。
【００１３】
したがって、回路の平均動作点が、受け取られた制約条件に最適に適合されるために、同時に、離散的な数（一般に２）の利用可能な電圧を使用し、かつ回路の動作条件を考慮するように、連続した１組の動作点中で第１の期間および第２の期間の相対的重み付けに従って調節されることがある。
【００１４】
現在の動作条件に照らして最適化される第２の周波数も使用するために、第１の周波数を決定する手段が、第２の周波数を回路の少なくとも１つの動作パラメータに応じて決定することができるということも提供されることがある。
【００１５】
上記の手段は、前記パラメータを電子回路内で測定する手段を使用することもあり、その手段の例が、本明細書で後に示される説明で示される。
【００１６】
たとえば、情報はターゲット周波数であり、決定手段は、回路がターゲット周波数よりも高い平均実効周波数で動作するように、第１の期間および第２の期間を決定するように適合される。
【００１７】
想定され得る一実施形態では、印加手段は、連続した第１の電圧および第１の周波数の印加、ならびに第２の電圧および第２の周波数の印加からなる周期（すなわち、サイクル）を周期的に実行することができる。この場合、サイクル比（すなわち、周期の総期間と比較した第１の周波数および第１の電圧の相対的印加期間）が、本明細書で後に説明されるように、平均実効周波数に直接関連付けられる。
【００１８】
実際には、第１の期間および第２の期間を決定する手段は、第１の期間と第２の期間の比を少なくとも第１の周波数に応じて決定することができることがある（たった今述べられたように、サイクル比に直接関連付けられる）。このことが、平均実効周波数に影響を及ぼす。
【００１９】
たとえば、前記動作パラメータは、回路の瞬時の動作条件を表し、この動作条件が、第１の期間および第２の期間（たとえば、これらの比はサイクル比に関連付けられる）を定期的にかつ動的に更新することができるようにする。
【００２０】
第１の周波数を決定する手段は、第２の周波数を回路の少なくとも１つの瞬時の動作条件に応じて決定することができることがある。
【００２１】
この場合、第１の期間および第２の期間を決定する手段は、第１の期間と第２の期間の比を第１の周波数および第２の周波数（サイクル比に直接関連付けられる）に応じて、かつ上記で示されたように動的に決定することができることが提供されることがある。
【００２２】
想定され得る一実施形態では、印加手段は、第１の周波数を有する第１のクロック信号、および第２の周波数を有する第２のクロック信号を受け取り、かつ第１の期間に第１のクロック信号を、および第２の期間に第２のクロック信号を電子回路に印加する周波数セレクタを含む。
【００２３】
想定され得る別の実施形態では、印加手段は、第１の期間中に第１の周波数を有する第１のクロックを、および第２の期間中に第２の周波数を有する第２のクロックを生成し、かつそれらを電子回路に印加することができるクロックジェネレータを含む。
【００２４】
印加手段は、第１の電圧および第２の電圧を受け取り、かつ第１の期間中に第１の電圧を、および第２の期間中に第２の電圧を電子回路に印加する電圧セレクタを含むことがある。
【００２５】
可能な一実施形態では、電圧セレクタは：
第１の電圧に等しい値から第２の電圧に等しい値まで可変の電圧を電子回路に印加する手段と、
可変電圧が第２の電圧に到達したときに、第２の電圧を電子回路に印加することを選択する手段とを含む。
【００２６】
この場合、電圧セレクタは：
第２の電圧が印加されたときに、可変電圧を電子回路に印加する手段と、
可変電圧が印加されたときに、第２の電圧の印加をなくす手段と、
第２の電圧に等しい値から第１の電圧に等しい値まで可変電圧に指令する手段とを含むことがある。
【００２７】
この場合、可変電圧は、第１の電圧と第２の電圧の間の遷移段階中（動作の総期間と比べて短い期間の段階）だけに印加される。この場合、この可変電圧は、たとえば総動作期間にわたり効率に著しい影響を与えずに線形コンバータを用いて生成されることがある。
【００２８】
たとえば、制約条件は一時的なものだが（また、この場合、時間または周波数の形で表現される）、平均消費電力制約条件などの別の可能性も想定され得る。
【００２９】
電子回路は、実際には多くの場合デジタル回路であり、たとえばＣＭＯＳ技術で実現される。
【００３０】
本発明はまた、それ自体新規な方法で、電子回路に電力を供給するための、少なくとも第１の電圧、または第１の電圧と異なる第２の電圧を電子回路に印加することができる装置を提案し、装置は：
制約条件を定義する情報を受け取る手段と、
第１のクロックサイクル数中に第１の電圧に関連する第１の周波数で、および第２のクロックサイクル数中に第２の電圧に関連する第２の周波数で、回路動作が前記制約条件を満たすように、第１のクロックサイクル数および第２のクロックサイクル数を決定する手段と、
第１のクロックサイクル数中に第１の電圧および第１の周波数を、ならびに第２のクロックサイクル数中に第２の電圧および第２の周波数を、回路に印加することができる印加手段とを含むことを特徴とする。
【００３１】
この場合、第１の電圧の印加（の開始）、および前記制約条件で達成される手順（の開始）を同期させることができる同期手段がさらに提供されることがある。
【００３２】
この場合、手順のために必要な総クロックサイクル数が予め決められ、たとえば、制約条件は、実際には手順を達成するのに必要とされる時間であり得る。
【００３３】
上記で言及された任意選択の機能はまた、この状況で印加される。この場合、依然として回路により消費されるエネルギーを最小にする目的で、想定され得る変動またはドリフトを考慮する、回路の信頼できる動作を保証するために、（たとえば、システムを設計しているとき、または回路を較正する段階中に）上述の周波数が予め決定され、かつ印加可能な場合、決定手段内に記憶されるようさらに提供される場合がある。
【００３４】
本発明は、少なくとも第１の電圧、または第１の電圧と異なる第２の電圧を用いて電子回路に電力を供給する方法をさらに提案し、方法は：
第１の電圧に関連する第１の周波数を回路の少なくとも１つの動作パラメータに応じて決定するステップと、
制約条件を定義する情報を受け取るステップと、
第１の期間中に第１の周波数で、および第２の期間中に第２の電圧に関連する第２の周波数で、回路の動作が前記制約条件を満たすように、第１の期間および第２の期間を決定するステップと、
第１の期間中に第１の電圧および第１の周波数を、ならびに第２の期間中に第２の電圧および第２の周波数を回路に印加するステップとを含むことを特徴とする。
【００３５】
回路の電力供給を動的に変更するために：
動作パラメータを周期的に測定するステップと、
測定されたパラメータに応じて第１の周波数を周期的に決定するステップとがさらに想定され得る。
【００３６】
したがって、測定されたパラメータに応じて決定される第１の周波数に応じて、第１の期間と第２の期間の比を周期的に決定することが提供されることがある。
【００３７】
本発明の別の機能および有利な点が、添付の図面を参照して示される以下の説明に照らしてより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の教示に従うシステムの主要構成要素を表す。
【図２】そのようなシステムの適用の第１の例を表す。
【図３】図２のシステムを使用するときに存在する供給電圧およびクロック周波数の変動を例示する。
【図４】本発明の適用の第２の例を表す。
【図５】図４によるシステムの動作を例示するタイミング図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、たとえばＣＯＭＳデジタル論理で実現される同期電子回路といった機能コア（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｃｏｒｅ）１０に電力を供給するための装置の構成要素を表す。
【００４０】
本明細書で後に説明されるこの装置の構成要素は、機能コア１０と同じ集積回路内に組み合わされ、その結果ＣＭＯＳ技術で実現されることがある。あるいは、これらの構成要素のうちの一部またはすべてが、機能コア１０の外部モジュールの形で作られることができる。
【００４１】
さらに電源装置が、本明細書で後に機能構成要素の形で説明される。それにもかかわらず、実施形態によっては、複数の機能が同じ構成要素により実現されることができるものがある。
【００４２】
本明細書では、どの同期デジタル回路も、最大周波数Ｆｒｅａｌ＿ｍａｘで動作することができ、この周波数は直接測定されることができず、固有の要因、および外部要因により時間で変化すると考えられる。固有の要因は、製造工程の変動、および経時変化である。外部要因は、供給電圧、および温度である。
【００４３】
この周波数よりも速く回路を動作させることにより、回路の動作のエラーにつながる遅延故障が引き起こされることも考えられる。
【００４４】
図１による電源装置は、一方では高電圧Ｖｈｉｇｈおよび低電圧Ｖｌｏｗを受け取り、他方ではその動作パラメータを測定するために、物理的にコア１０内部に配置されるプローブ３０、３１、３２を駆動する適合コントローラ（ａｄａｐｔａｔｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１２を含む。
【００４５】
プローブ３０、３１、３２と適合コントローラ１２の間の通信は（特にプローブを駆動し、監視されるパラメータの値をコントローラにフィードバックするため）、任意の適切な手段により、たとえばアナログもしくはデジタルの信号、またはこれらの信号の任意の組合せを使用して、達成されることができる。
【００４６】
したがって、特にこれらのプローブにより測定された動作パラメータの値を、たとえば適合コントローラに関連する不揮発性メモリ内に記憶された較正値と、または基準源（一般は基準周波数、基準電圧、または基準電流）により生成される値と比較する目的で、適合コントローラ１２は、プローブ３０、３１、３２を駆動し、これらのプローブにより測定された動作パラメータの値を収集する。
【００４７】
次に、測定された値、および適用可能な場合には行われた比較に基づき、適合コントローラは、装置で想定される供給電圧ごとに（すなわち、高電圧Ｖｈｉｇｈおよび低電圧Ｖｌｏｗに対して）、実際にはシステムの信頼できる動作を劣化させることなくどれだけの最大周波数Ｆｐｒａｃｔｉｃａｌ＿ｍａｘが使用されることができるかを概算する。
【００４８】
各供給電圧値に関連する周波数をこのように概算することは、論文で説明されたように、システムの信頼できる動作を可能にする電圧−周波数対を決定する知られている技法を使用して、たとえば回路の製造後に行われる速度試験によるシミュレーションまたは較正により行われることがある。しかしながら、この場合、必要とされる周波数に電圧を適合させるのではなく、利用可能な電圧源ごとに動作周波数を決定するために提供されたものであることに留意されたい。
【００４９】
実際には、概算は、上述のシミュレーションにより得られる最大周波数Ｆｒｅａｌ＿ｍａｘの悲観的概算に基づくことがあり、続いて、測定値を用いて、瞬時の動作条件が好ましいかどうかを決定し、最後に、電圧源ごとに、これらの動作条件が測定値の相対誤差を考慮することができるようにする、周波数Ｆｒｅａｌ＿ｍａｘの楽観的概算に近い周波数Ｆｅｓｔｉｍ＿ｍａｘを計算する。
【００５０】
さらに、変動源の時間での進展を補正するために、各供給電圧に関連する最大実用周波数の概算Ｆｅｓｔｉｍ＿ｍａｘは、一定の間隔を置いて行われなければならず、周期は補正される変動の時定数に依存する。
【００５１】
上記で示されたように決定される実用最大周波数Ｆｅｓｔｉｍ＿ｍａｘに基づき、適合コントローラ１２は、クロックジェネレータ１６、１８それぞれが、適合コントローラ１２により決定される周波数を有する出力クロック信号（この場合、それぞれＨｌｏｗおよびＨｈｉｇｈ）を提供するために、クロックジェネレータ１６、１８（正確には、この場合、低電圧Ｖｌｏｗに関連する第１のクロックジェネレータ１６、および高電圧Ｖｈｉｇｈに関連する第２のクロックジェネレータ１８）に指令する。
【００５２】
性能コントローラ２２が、クロック信号Ｈｌｏｗ、Ｈｈｉｇｈを受け取り、たとえば基準周波数信号Ｆｒｅｆを使用して、これらの信号それぞれの個々の周波数（Ｆｌｏｗ、Ｆｈｉｇｈ）を決定する。あるいは、性能コントローラ２２はまた、各供給電圧に関連する周波数値を直接、適合コントローラ１２から受け取ることができる。それにもかかわらず、図１で提案される解決策により、性能コントローラ２２は、本明細書で後に説明されるようにコア１０に印加されるように、実際に生成されるクロック信号で動作することができるようになる。
【００５３】
性能コントローラはまた、たとえば周波数または時間の制約条件といった、電源装置により満たされるべき性能制約条件を表す情報Ｃを受け取る。この制約条件は、コア１０により実現される（「ソフトウェア」の意味での）アプリケーションにより、たとえば特にそのアプリケーションの要件に応じて決定される。
【００５４】
信号ＨｌｏｗおよびＨｈｉｇｈの測定された周波数ＦｌｏｗおよびＦｈｉｇｈ、ならびに制約条件情報Ｃに応じて、性能コントローラ２２は、２つの供給電圧を印加する個々の期間を、たとえばこの場合、高電圧Ｖｈｉｇｈを印加する時間と、２つの電圧を印加する累積時間との比Ｘの形で決定し、情報Ｃで定義される制約条件を任意選択で満たすことができるようにする。
【００５５】
Ｃが周波数の形で表現された制約条件Ｆｔａｒｇｅｔである場合、システムは、この周波数制約条件Ｆｔａｒｇｅｔが、想定され得るＦｌｏｗの値とＦｈｉｇｈの値の間となるような大きさとされることがあり、これにより、０と１の間の比Ｘを得ることができるようになる。
【００５６】
性能コントローラ２２はまた、周波数Ｆｈｉｇｈでの連続動作（すなわち、比Ｘ＝１）にもかかわらず、制約条件Ｃが達せられない場合、高電圧Ｖｈｉｇｈおよび対応する周波数Ｆｈｉｇｈでの動作を課すことがあり、しかもその結果、制約条件は満たされることができない（たとえば、Ｆｔａｒｇｅｔ＞Ｆｈｉｇｈの場合）。この場合、装置は、制約条件Ｃを送信するエンティティに、制約条件が満たされることができないことを示すことがあり、制約条件を送信するエンティティは、制約条件Ｃを低くするためにコア１０の動作を修正する、またはこの電圧が調節可能であるシステムでは電圧Ｖｈｉｇｈの増加を指令することができる。
【００５７】
制約条件Ｃが低電圧Ｖｌｏｗに関連する周波数Ｆｌｏｗよりも低い場合、連続して低電圧Ｖｌｏｗおよびそれに関連する周波数Ｆｌｏｗで動作させる（Ｘ＝０）、またはクロックジェネレータ１６に周波数を下げるように指令する（同時に、低電圧Ｖｌｏｗを保持し、このことはどんな動作上の問題も引き起こさない）、または電源を一部の時間の間スタンバイ状態に切り替えることがさらに可能であり、そのＦｌｏｗより低いこの制約条件Ｃが満たされることができるようになる。
【００５８】
性能コントローラ２２により決定される比Ｘは、電圧セレクタ１４および周波数セレクタ２０を駆動する（それぞれ電圧指令ｈｏｐＶおよび周波数指令ｈｏｐＦを用いる）遷移シーケンサ２４に送られ、その結果、セレクタ１４、２０はそれぞれ、性能コントローラ２２により定義される期間（この場合、時間の割合Ｘ）に高電圧Ｖｈｉｇｈおよびそれに関連するクロック信号Ｈｈｉｇｈを、および同様に性能コントローラ２２により定義される別の期間に、この場合残りの時間（すなわち、時間の割合１−Ｘ）に低電圧Ｖｌｏｗおよびそれに関連するクロック信号Ｈｌｏｗを印加する。
【００５９】
この状況では、遷移シーケンサ２４は、具体的には、低電圧Ｖｌｏｗ、および高電圧Ｖｈｉｇｈに関連するクロック信号Ｈｈｉｇｈが、同時に、具体的には遷移段階に決して印加されないことを保証する。そうなると回路の動作にとって問題がある。
【００６０】
電圧セレクタ１４は、一方で電圧Ｖｈｉｇｈを、他方で電圧Ｖｌｏｗを受け取り、指令信号ｈｏｐＶに応じてこれら２つの電圧の一方をコア１０に印加する。同様に、周波数セレクタ２０は、クロック信号ＨｌｏｗおよびＨｈｉｇｈを別個に受け取り、指令ｈｏｐＦに従ってこれらのクロック信号のうちの一方をコア１０に印加する。図１では、Ｖｃｏｒｅが、電圧セレクタ１４によりコア１０に印加される電圧であり、Ｈｃｏｒｅが、周波数セレクタ２０によりコア１０に印加される周波数Ｆｃｏｒｅでのクロック信号である。
【００６１】
セレクタ１４、２０のために選択される実際の実施形態では、示されたばかりの２つの電圧値の間の遷移段階中に、コア１０の連続動作が保持されることができる、または逆に、これらの遷移中に、たとえばコア１０と遷移シーケンサ２４の間で交換される同期情報（同期）を用いて、コア１０の動作が中断されることができる。この後者の場合、性能コントローラ２２は、制約条件Ｃを満たす目的で、各電圧を印加する様々な期間を決定する際に、コア１０の動作の中断期間を考慮する。
【００６２】
すなわち、利用可能な電圧（この場合、２つの電圧ＶｈｉｇｈおよびＶｌｏｗだけ）を使用するが、電力供給装置は、一方の電圧供給の使用時間を他方に対して可変で重み付けすること、およびその結果の可変（したがって、制約条件に適合可能である）性能のおかげで、制約条件Ｃ（それに関する限り、連続する範囲の値にわたり変化することがある）に適合された最適な方法で動作することがある。
【００６３】
図２は、満たされるべき制約条件が、デジタルコア１１０により実現される手順により必要とされる動作周波数の形で表現される応用での本発明の一実施形態を表す。
【００６４】
図２の各構成要素には、図１の同じ機能を有する構成要素に対して１００だけ増加された参照番号が指定された。
【００６５】
この実施形態では、適合コントローラ１１２は、電圧プローブ１３０および温度プローブ１３１を駆動する。
【００６６】
電圧プローブ１３０は、コア１１０により実際に受け取られる供給電圧を測定する、すなわち、電源供給網の固有抵抗により引き起こされる局所的な電圧降下を考慮する。
【００６７】
プローブ１３０により測定された電圧は、基準電圧Ｖｒｅｆと比較され、したがって適合コントローラ１１２内でこの測定された電圧を表すデジタル値に変換されることができる。
【００６８】
温度プローブ１３１はまた、測定された温度の値を表すデジタル情報を得ることができるようにする。この目的を達成するために、温度プローブ１３１は、実際にはたとえば、基準電流により順方向バイアスされたダイオードの両端で電圧を測定する（ダイオードの両端の電圧は温度に応じて変化する）。この場合、測定された電圧は、同様に、適合コントローラ１１２内でデジタル温度情報の形に変換されることがある。
【００６９】
本明細書で後に詳細に説明されるように、コア１１０は２つの異なる供給電圧に支配されるので、適合コントローラ１１２は、測定された電圧がどちらの必要とされる電圧に相当するかを判断するために、様々な電源段階の間を識別することができなければならない。この目的を達成するために、たとえば、適合コントローラ１１２と、本明細書で後に説明される遷移シーケンサ１２４との間に、（図２において点線で表されるような）通信、または印加された電圧に関する情報を保持する別の構成要素（たとえば電圧セレクタ１１４など）が提供されることがある。あるいは、適合コントローラ１１２は、測定された電圧およびしきい値（具体的には上記で言及された電圧降下のために、測定される電圧は理論上、印加される電圧よりも小さいので、たとえばＶｌｏｗに等しい）に応じて関係する供給電圧（ＶｈｉｇｈまたはＶｌｏｗ）を決定することがある。
【００７０】
適合コントローラ１１２はまた、測定される電圧が大きく変化する間のどの測定値も無効であると判断することがある（本明細書で後に説明されるように２つの供給電圧間の遷移段階中に測定が行われる状況を避けるためである）。
【００７１】
測定された温度、および測定された実効供給電圧（あり得る供給電圧ごとの１つの測定された値、この場合ＶｈｉｇｈおよびＶｌｏｗ）に基づいて、適合コントローラ１１２は、たとえば適合コントローラ１１２に関連する不揮発性メモリ内に記憶されたテーブルを使用して、または使用される技術の特徴により決定される公式に応じて、それぞれ高電圧Ｖｈｉｇｈおよび低電圧Ｖｌｏｗに関連する最大実用周波数Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈおよびＦｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｌｏｗを決定する。
【００７２】
測定された電圧−温度対に関連する最大実用周波数値を記憶するテーブルを使用する場合、部分的に上述のテーブルを更新する目的で、デジタル回路を始動する段階中に、室温で複数の電圧に対するコア１１０の最大の信頼できる動作周波数を決定することを目的とする試験を行うことができる。これらの試験は（一般に「自動試験」と呼ばれる）、コア１１０が信頼できる動作を達成する最大周波数を保持するために、たとえば上昇する周波数でコア１１０の正しい動作を検証することにあり、システム内のどんなドリフトにも立ち向かうために不確実性の許容範囲を保持することが好ましい。
【００７３】
この方法で決定され、それぞれ低電圧Ｖｌｏｗおよび高電圧Ｖｈｉｇｈに関連する最大実用周波数Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｌｏｗおよびＦｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈは、それぞれ第１のクロックジェネレータ１１６および第２のクロックジェネレータ１１８に送られる。
【００７４】
クロックジェネレータ１１６、１１８のそれぞれは、たとえば、低ジッタを有する電圧制御局部発振器、ならびに生成された周波数を、受け取られた周波数設定値、およびクロックジェネレータ１１６、１１８のそれぞれにより受け取られた基準周波数Ｆｒｅｆに従属させる制御ループを使って作られる周波数ロックループ（ＦＬＬ）型である。
【００７５】
クロックジェネレータ１１６、１１８はそれぞれ、このクロックジェネレータにより現在生成された周波数を表す情報（クロックジェネレータ１１６についてはＦｌｏｗ、およびクロックジェネレータ１１８についてはＦｈｉｇｈで示される情報）を性能コントローラ１２２に送る。
【００７６】
それぞれ第１のクロックジェネレータ１１６および第２のクロックジェネレータ１１８により生成されるクロック信号ＨｌｏｗおよびＨｈｉｇｈは周波数セレクタ１２０の入力に印加され、周波数セレクタの動作については本明細書で後に説明される。
【００７７】
したがって性能コントローラ１２２は、それぞれ第１のジェネレータ１１６および第２のジェネレータ１１８により生成される、すなわち、それぞれ低電圧Ｖｌｏｗおよび高電圧Ｖｈｉｇｈに関連する、周波数を表す情報を受け取る。性能コントローラ１２２はまた、たとえばデジタル符号化された情報の形で、コア１１０により実現される手順により必要とされる動作周波数Ｆｔａｒｇｅｔ（この応用では、電源装置が満たさなければならない制約条件を表現する）を受け取る。
【００７８】
設計段階での回路の定格は、この周波数制約条件Ｆｔａｒｇｅｔが、クロックＨｌｏｗおよびＨｈｉｇｈの周波数ＦｌｏｗおよびＦｈｉｇｈの間となるようなっており、したがって性能コントローラ１２２は、平均実効周波数Ｆｒｅｆ＝Ｘ．Ｆｈｉｇｈ＋（１−Ｘ）となるように、総計算時間の割合Ｘ（％単位）を決定することができる。周波数Ｆｌｏｗは、ターゲット周波数Ｆｔａｒｇｅｔよりも高くなければならない。
【００７９】
したがって、総時間の割合Ｘについては周波数Ｆｈｉｇｈで、かつ残りの時間については周波数Ｆｌｏｗで、コア１１０を動作させるようにすることにより得られる平均実効周波数Ｆｅｆｆは、ターゲットよりも高く、したがって平均実効周波数Ｆｅｆｆにより定義される制約条件を満たすことができるようになる。
【００８０】
たとえば、２つの動作段階の間の遷移の期間を考慮するために、（たとえば、１％から１０％高い）Ｆｅｆｆは、Ｆｔａｒｇｅｔよりも相当高くなるように選択される（場合によっては、コア１１０の動作は、これらの遷移期間中に中断されることがある）。
【００８１】
この方法で決定される割合Ｘは、図３に示されるように、定義されたばかりの時間割合を得るために、２つのクロックＨｈｉｇｈおよびＨｌｏｗを回路１１０に連続して印加するように、一方では（指令ｈｏｐＦを用いて）周波数セレクタ１２０を、他方では（信号ｈｏｐＶの制御の下で）電圧セレクタ１１４を駆動するホップシーケンサ（ｈｏｐ  ｓｅｑｕｅｎｃｅｒ）１２４に送られ、その結果、電圧セレクタ１１４は、クロックＨｈｉｇｈと同時に電圧Ｖｈｉｇｈを、クロックＨｌｏｗと同時に低電圧Ｖｌｏｗをコア１１０に印加し（図３を参照のこと）、このことが消費電力を常に最適化する。
【００８２】
図３（図中、Ｆｃｏｒｅは周波数セレクタ１２０によりコア１１０に印加されるクロックＨｃｏｒｅの周波数を示す）は、ホップシーケンサ１２４を用いて得られる可能な手順の一例を示す。この例では、ホップシーケンサ１２４は、周期Ｔｈｏｐで動作する。時間ｔ＝０で、シーケンサ１２４は、電圧Ｖｌｏｗおよび周波数Ｆｌｏｗでの動作モードから、電圧Ｖｈｉｇｈおよび周波数Ｆｈｉｇｈでの動作モードになるようにセレクタ１１４、１２０に指令し、まずセレクタ１１４を用いて電圧を、次に、周波数セレクタ１２０を用いて周波数を切り替える。
【００８３】
時間ｔ＝Ｘ．Ｔｈｏｐで、シーケンサ１２４は、電圧Ｖｈｉｇｈおよび周波数Ｆｈｉｇｈのモードから、電圧Ｖｌｏｗおよび周波数Ｆｌｏｗのモードになるようにセレクタ１１４、１２０に指令し、まず周波数を、次に電圧を切り替える。
【００８４】
上述の周期的動作のために、ホップシーケンサは、時間ｔ＝Ｔｈｏｐでｔ＝０と同じ動作を行い、以下同様である。
【００８５】
明らかに、例外により、ホップシーケンサ１２４は、割合Ｘが１００％という値を有する場合、電圧Ｖｈｉｇｈおよび周波数Ｆｈｉｇｈで一定の動作を保証するようにセレクタ１１４、１２０に指令するのに対して、ホップシーケンサ１２４は、割合Ｘが０という値を有する場合、電圧Ｖｌｏｗおよび周波数Ｆｌｏｗでの一定動作を指令する。
【００８６】
電圧セレクタ１１４は、たとえばＳ．Ｍｉｅｒｍｏｎｔらの論文「Ａ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｓｅｌｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｅｎｅｒｇｙ−  ａｎｄ  Ａｒｅａ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｌｏｃａｌ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｃａｌｉｎｇ」、ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＰＡＴＭＯＳ、２００７年９月で説明されるタイプでできている。周波数セレクタ１２０は、たとえば米国特許第６，５０１，３０４号明細書で説明される「グリッチフリー（ｇｌｉｔｃｈ−ｆｒｅｅ）」タイプでできている。
【００８７】
そのような電圧セレクタが、遷移段階中に電子回路に第１の電圧（ＶｌｏｗまたはＶｈｉｇｈ）に等しい値からもう一方の電圧に等しい値まで可変の電圧を印加し、次に、可変電圧がそのもう一方の電圧に到達したときに、もう一方の電圧を電子回路に印加することを選択することができるようにし、それにより、電子回路に連続して電力を供給することを可能にする。
【００８８】
この電圧セレクタが、そのもう一方の電圧が印加されたときに、可変電圧を電子回路に印加することにより逆の遷移段階を管理することができるようにし、可変電圧が印加されたときに、もう一方の電圧を取り外し、このもう一方の電圧に等しい値から第１の電圧に等しい値になるように可変電圧に指令する。
【００８９】
したがって、たった今説明された動作は、上記で言及された平均実効周波数Ｆｅｆｆでのコア１１０の電力供給を可能にすると同時に、２つの電圧供給だけを使用して、使用される電圧−周波数対を常に最適化する。この点、上記で説明された例で使用することが提案される可変電圧は、短時間の遷移段階中だけに使用されること、および、したがって、電気効率に関して大きな影響を及ぼすことなく（電圧Ｖｈｉｇｈへの動作段階中にコンバータにより生成される電圧は、電圧Ｖｈｉｇｈという最大電圧に相当し、したがって抵抗損失を伴わない）この可変電圧を生成するために、線形コンバータが頼られることがあることに留意されたい。
【００９０】
図４は、機能コア（この場合、２１０で参照される）が、入力データを周期的に（すなわち、Ｔｄａｔａごと）受け取り、次に最大時間Ｔｔａｒｇｅｔ（ときどき「ブロック待ち時間（ｂｌｏｃｋ  ｌａｔｅｎｃｙ）」と呼ばれる）をこの入力データを処理する（この処理はＮクロックサイクルを必要とする）ために利用可能にし、処理されたデータを次のブロックに伝達するブロックである場合に適用される、本発明の一実施形態を表す。
【００９１】
図４では、図１の構成要素に対応する機能を有する構成要素が、図１のその構成要素に対して２００だけ増加された参照番号を持つ。
【００９２】
この実施形態で使用されるプローブ２３０、２３１、２３２は、たとえばＢ．Ｍ．Ｋｅｔｃｈｅｎらの論文「Ｐｒｏｄｕｃｔ−Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ  ’ａｔ  ｓｐｅｅｄ’  Ｔｅｓｔ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｆｏｒ  ＣＭＯＳ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ」、ＩＢＭ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ、ｖｏｌｕｍｅ  ５０、Ｎｏ．４／５、２００５年７月で説明されるようなリング発振器である。
【００９３】
実際には、たとえば「長導線（ｌｏｎｇ  ｗｉｒｅ）」接続を有する発振器２３０、高しきい電圧を有するトランジスタに基づく発振器２３１、および低しきい電圧を有するトランジスタに基づく発振器２３２が使用される。たとえば、容量性構成要素を有する発振器が同様に使用されることができる。
【００９４】
適合コントローラ２１２が、特に基準周波数Ｆｒｅｆ１を使用して発振器２３０、２３１、２３２それぞれの周波数を定期的に測定する。コア２１０の動作は、その最大動作周波数の変動を具体的には供給電圧および温度に応じて決定するために、設計段階でシミュレートされる。たとえば同じタイプのシミュレーションのおかげで、同じパラメータ（具体的には供給電圧および温度）に応じて上記で言及された発振器のそれぞれの周波数の変動も分かり、その結果、（たとえば、簡略化されたモデルである加重和を使用して）発振器２３０、２３１、２３２の異なる周波数に応じてそれぞれ高電圧Ｖｈｉｇｈおよび低電圧Ｖｌｏｗでの最大使用可能周波数Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈおよびＦｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｌｏｗを決定することができる。たとえばこの状況でモンテカルロ型シミュレーションが使用されることがある。
【００９５】
それぞれ固定供給電圧ＶｈｉｇｈおよびＶｌｏｗのうちの一方に関連する動作周波数Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈおよびＦｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｌｏｗは、一方ではクロックジェネレータ２２０（たとえば、基準信号Ｆｒｅｆ２を受け取る位相ロックループ（ＰＬＬ）を用いて実現される）に、他方では性能コントローラ２２２に送られる。
【００９６】
この情報Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈおよびＦｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｌｏｗ、ならびにブロックの待ち時間を表す情報Ｔｔａｒｇｅｔに基づき、また、一方の動作モードから他方への変化に必要な遷移時間Ｔｔｒａｎｓｉｔｉｏｎを考慮して、性能コントローラ２２２は、コア２１０が（上述のようにデータを処理するために必要なＮクロックサイクルの中で）高周波数Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈで動作しなければならないクロックサイクル数を決定し、その結果、処理時間は、ターゲット時間Ｔｔａｒｇｅｔを超えない。このことは、性能コントローラ２２２が以下の式を満たす数Ｋを決定すると述べるのに等しい。
【数１】
2014089748.tif 000003
【００９７】
周波数Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈ（および電圧Ｖｈｉｇｈ）での動作サイクル数Ｋは、性能コントローラ２２２により、信号ｈｏｐＦを用いてクロックジェネレータ２２０に指令するホップシーケンサ２２４に伝達され、その結果ジェネレータ２２０は、処理のうちの最初のＫクロックサイクル中に（適合コントローラ２１２から受け取られる）周波数Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｈｉｇｈで、および次のＮ−Ｋサイクル中に（同様に適合コントローラ２１２から受け取られる）周波数Ｆｍａｘ＿ｅｓｔｉｍ＿ｌｏｗで動作する。この目的を達成するために、ホップシーケンサ２２４の動作、およびコア２１０の動作は、たとえば（図４で同期と示される）同期情報を交換することにより同期させられる。
【００９８】
上述のように、ジェネレータ２２０の制御ループの時定数を考慮するために、期間Ｔｔｒａｎｓｉｔｉｏｎの遷移段階が提供されることがある。この場合、たとえばコア２１０の動作はこの遷移段階中に中断され、したがって、図５に表されるように、Ｎクロックサイクルは、遷移期間前のＫサイクル、および遷移期間後のＮ−Ｋサイクルからなる。
【００９９】
図５ではっきりと理解されるように、ホップシーケンサ２２４はまた、最初のＫクロックサイクル中に高電圧Ｖｈｉｇｈを、残りの時間に、したがって特にデータ処理の終わりに（Ｎ−Ｋサイクル）、かつ処理されるべき次のデータを待つ段階中（待ち時間Ｔｔａｒｇｅｔが経過したが受信時間Ｔｄａｔａは経過していない）に低電圧Ｖｌｏｗを印加するように電圧セレクタ２１４に指令する（図５中、Ａはコア２１０の活動を表し、遷移時間Ｔｔｒａｎｓｉｔｉｏｎは無視されている）。
【０１００】
電圧セレクタ２１４は、たとえばＫ．Ｏｎｉｚｕｋａらの論文「ＶＤＤ−Ｈｏｐｐｉｎｇ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｏｎ−ｃｈｉｐ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｉｅｓ  Ａｃｈｉｅｖｉｎｇ  Ｎａｎｏ−Ｓｅｃｏｎｄ  Ｏｒｄｅｒ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｔｉｍｅ」、ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＳＳＣＣ、２００５年１１月で説明されるタイプでできており、このタイプは、具体的には上記で言及された遷移中にブロックの中断を可能にする。
【０１０１】
上記の実施形態は、本発明を実現する可能な例でしかない。
【０１０２】
したがって、たとえば、一時的制約条件が本明細書では上記で想定されているが（満たされるべき待ち時間に対する周波数の形で表現されている）、制約条件は、異なる種類からなることがあり得る。たとえば、制約条件は、平均消費電力制約条件（この制約条件を満たすように、高周波数での動作期間が制限される）とすることができる。
【図１】
2014089748.tif 000004
【図２】
2014089748.tif 000005
【図３】
2014089748.tif 000006
【図４】
2014089748.tif 000007
【図５】
2014089748.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月24日(2014.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の電圧、または第１の電圧と異なる第２の電圧を電子回路に印加し、第１の電圧は、第２の電圧より低い、電子回路に電力を供給するための装置であって、
第１の電圧に関連する第１の周波数を電子回路の少なくとも１つの動作パラメータに応じて決定する適合コントローラと、
制約条件を定義する情報を受け取り、第１の期間中第１の周波数で、第２の期間中第２の電圧に関連する第２の周波数で、回路の動作が前記制約条件を満たすような第１の期間および第２の期間を決定し、第１の周波数は、第２の周波数より低い、性能コントローラと、
第１の電圧源および第２の電圧源に結合する電圧セレクタおよび性能コントローラに結合する遷移シーケンサまたはホップシーケンサを含む印加回路であって、第１の期間中第１の電圧および第１の周波数を、第２の期間中第２の電圧および第２の周波数を、電子回路に順次印加する印加回路とを含み、  
印加回路が、等間隔で、複数の周期の各周期の間、第１の電圧および第１の周波数の印加、ならびに第２の電圧および第２の周波数の印加を連続的に実行することを特徴とする、電力を供給するための装置。
【請求項２】
適合コントローラが、第２の周波数を電子回路の少なくとも１つの動作パラメータに応じて決定する手段をさらに含む、請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
電子回路の前記少なくとも１つの動作パラメータを測定する手段をさらに含む、請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
制約条件を定義する情報がターゲット周波数を含み、性能コントローラは、電子回路がターゲット周波数よりも高い平均実効周波数で動作するように、第１の期間および第２の期間を決定するように適合される、請求項１から３のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項５】
性能コントローラが、第１の期間と第２の期間の比を少なくとも第１の周波数に応じて決定することができる手段をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記動作パラメータが、電子回路の瞬時の動作条件を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項７】
適合コントローラが、第２の周波数を電子回路の少なくとも１つの瞬時の動作条件に応じて決定する手段をさらに含む、請求項６に記載の電力供給装置。
【請求項８】
性能コントローラが、第１の期間と第２の期間の比を第１の周波数および第２の周波数に応じて決定する手段をさらに含む、請求項７に記載の電力供給装置。
【請求項９】
印加回路が、第１の周波数を有する第１のクロック信号、および第２の周波数を有する第２のクロック信号を受け取り、かつ第１の期間中に第１のクロック信号を、および第２の期間中に第２のクロック信号を電子回路に印加する周波数セレクタをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項１０】
印加回路が、第１の期間中に第１の周波数を有する第１のクロックを、第２の期間中に第２の周波数を有する第２のクロックを生成し、それらを電子回路に印加するクロックジェネレータをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項１１】
電圧セレクタが、第１の電圧および第２の電圧を受け取り、第１の期間中に第１の電圧を、および第２の期間中に第２の電圧を電子回路に印加する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項１２】
電圧セレクタが、
第１の電圧に等しい値から第２の電圧に等しい値まで可変の電圧を電子回路に印加する手段と、
可変電圧が第２の電圧に到達したときに、第２の電圧を電子回路に印加することを選択する手段とを含む、請求項１１に記載の電力供給装置。
【請求項１３】
電圧セレクタが、
第２の電圧が印加されたときに、可変電圧を電子回路に印加する手段と、
可変電圧が印加されたときに、第２の電圧を取り除く手段と、
第２の電圧に等しい値から第１の電圧に等しい値まで可変電圧に指令する手段とを含む、請求項１２に記載の電力供給装置。
【請求項１４】
前記制約条件が一時的な制約条件を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項１５】
電子回路がデジタル回路を含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項１６】
電子回路がＣＭＯＳ技術で実現される回路を含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の電力供給装置。
【請求項１７】
少なくとも第１の電圧、または第１の電圧より高い第２の電圧を用いて電子回路に電力を供給する方法であって、
第１の電圧に関連する第１の周波数を電子回路の少なくとも１つの動作パラメータに応じて決定するステップと、
制約条件を定義する情報を受け取るステップと、
第１の期間中に第１の周波数での、および第２の期間中に第１の周波数より高い第２の電圧に関連する第２の周波数での回路の動作が前記制約条件を満たすように、第１の期間および第２の期間を決定するステップと、
第１の期間中に第１の電圧および第１の周波数を、ならびに第２の期間中に第２の電圧および第２の周波数を、回路に順次印加するステップとを含み、
第１の電圧および第１の周波数の印加、ならびに第２の電圧および第２の周波数の印加の連続からなる周期が等間隔で実行されることを特徴とする、電力を供給する方法。
【請求項１８】
動作パラメータを周期的に測定するステップと、
測定されたパラメータに応じて第１の周波数を周期的に決定するステップとをさらに含む、請求項１７に記載の電力供給方法。
【請求項１９】
第１の期間と第２の期間の比を、測定されたパラメータに応じて決定される第１の周波数に応じて周期的に決定するステップをさらに含む、請求項１８に記載の電力供給方法。