頻率產生裝置及其方法及使用其的電腦系統的製作方法
2023-07-13 06:47:31 1
專利名稱：頻率產生裝置及其方法及使用其的電腦系統的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種頻率產生裝置及其方法，以及使用此裝置的電腦系統， 且特別是關於一種能依據中央處理器的電壓識別碼，調整其輸出頻率信號的 頻率的裝置。
背景技術：
現今的信息科技(information technology, IT)產業為了提高產品的效 能及使用時間，在功率規格上的要求也逐漸地增加。舉凡如高階精簡指令集 機器(advance RISC machine, ARM)、英特爾(Intel)及超微(AMD)的處理器都 具有動態電壓和步頁率調整(dynamic voltage frequency scaling, DVFS)設計， 藉以於電腦系統閒置或者無須大量運算時，動態地降低電腦系統的工作頻率 及工作電壓。
圖1為電腦系統的方塊圖。請參照圖1，中央處理器120及晶片組130 接收頻率產生器IIO所產生的頻率信號HCLK,以作為基礎頻率而運作。中央 處理器120所產生的頻率識別碼(frequency identification definition, FID)/電壓識另'J碼(voltage identification definition, VID)會隨其工作模 態而改變，以動態地調整其工作頻率及工作電壓來節省功率消耗。當電腦系 統100無需大量運算上的功率消耗時，中央處理器120內的鎖相迴路(phase lock loop, PLL)便會在內部調整所接收的頻率信號HCLK的頻率或調整自身 的除頻倍率，以降低中央處理器120的工作頻率，且中央處理器UO也會據 其工作模態而產生電壓識別碼至電壓調節才莫塊(voltage regulator module, VRM) 140，使電壓調節模塊140能依據電壓識別碼來降低中央處理器120的工 作電壓Vcore。
但是，上述動態電壓和頻率調整的機制為應用於調整中央處理器120的 工作頻率及工作電壓，因此通過前端總線(front side bus, FSB)與中央處理 器120連接的晶片組130以及動態隨機存取內存(dynamic random access memory, DRAM) 150仍然維持其原有的工作頻率，這也造成了電腦系統100於閒置或者無需大量運算時，仍有不必要的功率消耗。因此，為了節省電腦系統的功率消耗，必須發展一套完善的低功率設計。
發明內容
本發明提供一種頻率產生裝置及其方法，其能依據中央處理器的電壓識別碼，調整其所產生的輸出頻率信號的頻率。藉此，便可依據中央處理器的工作模態，提供適當的輸出頻率信號作為電腦系統的基礎頻率，使電腦系統能更有效率地運作及節省功率消耗。
本發明另提供一種電腦系統，其釆用上述的頻率產生裝置，亦具有上述的伊C點。
本發明提出一種頻率產生裝置包括鎖相迴路模塊以及調整模塊。鎖相迴路模塊接收參考頻率信號，並產生輸出頻率信號給電腦系統，以作為電腦系統的基礎頻率。其中，鎖相迴路模塊包括除頻器，其依據控制信號調整除頻倍率，並據以將輸出頻率信號進行除頻處理，以產生回授信號。而調整模塊耦接鎖相迴路模塊，其依據中央處理器的電壓識別碼，以及依據回授信號或參考頻率信號，產生控制信號，以調整輸出頻率信號的頻率。
本發明提出一種電腦系統包括中央處理器以及頻率產生裝置。中央處理器接收輸出頻率信號作為基礎頻率而運作，並依據其工作模態，產生電壓識別碼。頻率產生裝置耦接中央處理器，其依據電壓識別碼，調整輸出頻率信號的頻率，並產生輸出頻率信號。
本發明提出一種頻率產生方法，以提供輸出頻率信號作為電腦系統的基礎頻率。此方法為依據中央處理器的電壓識別碼，以及依據回授信號或參考頻率信號，來調整除頻倍率，並依據此除頻倍率，將輸出頻率信號進行除頻處理以產生回授信號。接著，偵測參考頻率信號與回授信號之間的相位差，並據以產生輸出頻率信號。
本發明因採用中央處理器的電壓識別碼來調整輸出頻率信號的頻率，使輸出頻率信號的頻率能依據中央處理器的工作模態而動態地調整。而電腦系統中，採用此輸出頻率信號作為基礎頻率的器件，其工作頻率亦能被同步地調整，以提高電腦系統的效能及降低功率消耗。
為讓本發明的上述和其它目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉本發明的較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1為電腦系統的方塊圖。
圖2A為本發明的一實施例的電腦系統的方塊圖。
圖2B為本發明實施例圖2A中頻率產生裝置的方塊圖。
圖2C為本發明實施例圖2A中頻率產生裝置的另一方塊圖。
具體實施例方式
圖2A為本發明的一實施例的電腦系統的方塊圖。請參照圖2A，電腦系統200包括頻率產生裝置210、中央處理器220、晶片組230、電壓調節模塊240以及動態隨機存取內存250。中央處理器220接收頻率產生裝置210所產生的輸出頻率信號CLK，以作為基礎頻率而運作，並且依據其本身的工作模態而產生電壓識別碼(voltage identification definition, VID)給電壓調節模塊240。因此，電壓調節模塊240便依據電壓識別碼而產生工作電壓Vcore至中央處理器220,以供電給中央處理器220。舉例來說，當電腦系統200處於閒置狀態時，中央處理器220的運算量降低，因此中央處理器220產生對應目前工作模態的電壓識別碼給電壓調節模塊240，使電壓調節模塊提供較低的工作電壓Vcore給中央處理器220，以節省電腦系統200的耗能。
頻率產生裝置210耦接中央處理器220及晶片組230，其依據中央處理器220所產生的電壓識別碼來調整輸出頻率信號CLK的頻率，並且產生輸出頻率信號CLK。在本實施例中，電腦系統200內的中央處理器220及晶片組230採用輸出頻率信號CLK作為基礎頻率而運作，因此當輸出頻率信號CLK的頻率隨中央處理器220的工作模態而改變時，可同步地調整中央處理器220及晶片組230的工作頻率，以節省電腦系統200的功率消耗。其中，晶片組230通過前端總線(front side bus, FSB)與中央處理器220進行資料的傳輸，並且控制動態隨機存取內存250的運作。
圖2B為本發明實施例圖2A中頻率產生裝置210的方塊圖。請參照圖2A及圖2B,頻率產生裝置210包括鎖相迴路^^莫塊211及調整模塊217。鎖相迴路^t塊211依據參考頻率信號REF與回授信號FB之間的相位差，而產生輸出頻率信號CLK。其中，鎖相迴路^t塊211包括相位頻率偵測器212、充電泵213、低通濾波器214、壓控振蕩器215以及除頻 216。相位頻率偵測器212偵測參考頻率信號REF與回授信號FB之間的湘位差，並據以產生上拉信號P-up及下拉信號P-down，以控制充電泵213的充放電。由於相位差信號的變化微小，通過充電泵213的充放電來放大此相位差信號，以產生第一信號Sl。低通濾波器214接收第一信號Sl,其將第一信號Sl進行低通濾波處理，產生正比於上述相位差的直流控制電壓，並傳送至壓控振蕩器215,以控制壓控振蕩器215的運作。因此，壓控振蕩器215便可依據第一信號Sl而調整輸出頻率信號CLK的頻率。鎖相迴路模塊211內的除頻器216依據調整模塊217所產生的控制信號C0N來調整其本身的除頻倍率，並且將輸出頻率信號CLK進行除頻處理以產生回授信號。
調整模塊217耦接鎖相迴路模塊211,其依據中央處理器220所產生的電壓識別碼以及回授信號FB而產生控制信號CON,以調整除頻器216的除頻倍率。在本實施例中，調整模塊217接收數字資料形式的電壓識別碼，並釆用簡單的邏輯電路將此電壓識別碼映像至一對應的預定除頻倍率。此時，調整模塊217與除頻器216形成一回授電路。調整模塊217以微小的變化量逐漸地調整除頻器216的除頻倍率至上述預定除頻倍率，並且採用除頻處理所得的回授信號FB來當作參考頻率。這也就是說，調整模塊217參考電壓識別碼的信息，慢慢地調整鎖相迴路模塊211內除頻器216的除頻倍率，避免輸出頻率信號CLK的頻率變化過快。當輸出頻率信號CLK緩慢地變化時，電腦系統200內採用輸出頻率信號CLK作為基礎頻率的器件(例如中央處理器220及晶片組230)，其內部的鎖相迴路(未示於圖2A)可完全地追蹤輸出頻率信號CLK的頻率變化，使得這些鎖相迴路仍能維持其同步狀態，在此假設輸出頻率信號CLK符合這些器件內部鎖相迴路的輸入頻寬範圍。
圖2C為本發明實施例圖2A中頻率產生裝置210的另一方塊圖。請參照圖2C，調整模塊217也可依據中央處理器220所產生的電壓識別碼以及參考頻率信號REF，產生控制信號CON來調整除頻器216的除頻倍率。在本實施例中，調整模塊217採用參考頻率信號REF作為參考頻率，並且參考電壓識別碼的信息，慢慢地調整鎖相迴路模塊211內除頻器216的除頻倍率，以避免輸出頻率信號CLK的頻率變化過快。實施例圖2C的運作如實施例圖2B所述，故不多加贅述。
綜上所述，上述實施例中頻率產生裝置210參考中央處理器220的電壓識別碼信息，來改變輸出頻率信號CLK的頻率。藉此，當電腦系統200處於
8閒置狀態或者無需大量的運算時，便可通過頻率產生裝罝210內的調整模塊217逐漸地降低輸出頻率信號CLK的頻率，以節省電腦系統200的耗能。而且，電腦系統200內採用此輸出頻率信號CLK作為基礎頻率的器件，其工作頻率也可同步地被調整，大大地節省電腦系統200的功率消耗。上述實施例中調整模塊217能自動且動態地調整輸出頻率信號CLK的頻率，使用者無需通過基本輸入/輸出系統(basic input/output system, BIOS)來設定或者重置電腦系統200。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種頻率產生裝置，適於電腦系統，其特徵是，上述頻率產生裝置包括鎖相迴路模塊，接收參考頻率信號，並產生輸出頻率信號作為上述電腦系統的基礎頻率，其中上述鎖相迴路模塊包括除頻器，用以依據控制信號調整除頻倍率，並將上述輸出頻率信號進行除頻處理，以產生回授信號；以及調整模塊，耦接上述鎖相迴路模塊，依據中央處理器的電壓識別碼，以及依據上述回授信號或參考頻率信號，產生上述控制信號。
2. 根據權利要求l所述的頻率產生裝置，其特徵是，其中上述鎖相迴路 模塊還包括相位頻率偵測器，偵測上述參考頻率信號與上述回授信號之間的相位差， 並據以產生上拉信號及下拉信號；充電泵，耦接上述相位頻率偵測器，依據上述上拉信號及上述下拉信號 進行充放電，並產生第一信號；以及壓控振蕩器，耦接上述充電泵，接收上述第一信號，並據以產生上述輸 出頻率信號。
3. 根據權利要求2所述的頻率產生裝置，其特徵是，其中上述鎖相迴路 模塊還包括低通濾波器，耦接於上述充電泵與上述壓控振蕩器之間，用以將上述第 一信號進行低通濾波處理，並傳送至上述壓控振蕩器。
4. 一種電腦系統，其特徵是，上述電腦系統包括中央處理器，接收輸出頻率信號作為基礎頻率而運作，並依據工作模態， 產生電壓識別碼；以及頻率產生裝置，耦接上述中央處理器，依據上述電壓識別碼，調整上述 輸出頻率信號的頻率，並產生上述輸出頻率信號。
5. 根據權利要求4所述的電腦系統，其特徵是，其中上述頻率產生裝置 包括鎖相迴路模塊，接收參考頻率信號，並產生上述輸出頻率信號，其中上 述鎖相迴路模塊包括除頻器，用以依據控制信號調整除頻倍率，並將上述輸 出頻率信號進行除頻處理，以產生回授信號；以及調整模塊，耦接上述鎖相迴路模塊，依椐中央處理器的電壓識別碼，以 及依據上述回授信號或參考頻率信號，產生上述控制信號。
6. 根據權利要求5所述的電腦系統，其特徵是，其中上述鎖相迴路模塊 還包括相位頻率偵測器，偵測上述參考頻率信號與上述回授信號之間的相位差， 並據以產生上拉信號及下拉信號；充電泵，耦接上述相位頻率偵測器，依據上述上拉信號及上述下拉信號 進行充放電，並產生第一信號；以及壓控振蕩器，耦接上述充電泵，接收上述第一信號，並據以產生上述輸 出頻率信號。
7. 根據權利要求6所述的電腦系統，其特徵是，其中上述鎖相迴路模塊 還包括低通濾波器，耦接於上述充電泵與上述壓控振蕩器之間，用以將上述第 一信號進行低通濾波處理，並傳送至上述壓控振蕩器。
8. 根據權利要求4所述的電腦系統，其特徵是，上述電腦系統還包括 電壓調節模塊，耦接上述中央處理器，依據上述電壓識別碼，產生工作電壓，以供電給上述中央處理器。
9. 根據權利要求4所述的電腦系統，其特徵是，上述電腦系統還包括 晶片組，耦接上述頻率產生裝置，接收上述輸出頻率信號作為基礎頻率而運作。
10. —種頻率產生方法，適於提供輸出頻率信號作為電腦系統的基礎頻 率，其特徵是，上述頻率產生方法包括依據中央處理器的電壓識別碼，以及依據回授信號或參考頻率信號，調 整除頻倍率；依據上述除頻倍率，將上述輸出頻率信號進行除頻處理，並產生上述回 授信號；以及偵測上述參考頻率信號與上述回授信號之間的相位差，並據以產生上述 輸出頻率信號。
11. 根據權利要求IO所述的頻率產生方法，其特徵是，其中偵測上述參 考頻率信號與上述回授信號之間的上述相位差，並據以產生上述輸出頻率信 號的步驟包括依據上述相位差，產生上拉信號及下拉信號；依據上述上拉信號及上述下拉信號，控制充電泵充放電，並據以產生第 一信號；以及依據上述第一信號，調整上述輸出頻率信號的頻率，並產生上述輸出頻 率信號。
全文摘要
在此提出一種頻率產生裝置、頻率產生方法及使用其的電腦系統。頻率產生裝置包括鎖相迴路模塊以及調整模塊。鎖相迴路模塊接收參考頻率信號，其依據參考頻率信號與回授信號之間相位差，產生輸出頻率信號作為電腦系統的基礎頻率。其中，鎖相迴路模塊包括除頻器，用以依據控制信號而調整其本身的除頻倍率，並將輸出頻率信號進行除頻處理，以產生回授信號。調整模塊耦接鎖相迴路模塊，其依據中央處理器的電壓識別碼，以及依據回授信號或參考頻率信號，而產生上述的控制信號。藉此，在電腦系統中採用輸出頻率信號作為基礎頻率的器件，可同步地調整這些器件的工作頻率。
文檔編號G06F1/32GK101685334SQ20081016569
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月24日 優先權日2008年9月24日
發明者吳清延, 棋 張 申請人:祥碩科技股份有限公司