處理節點的動態性能控制的製作方法
2023-05-15 05:27:06 2
專利名稱：處理節點的動態性能控制的製作方法
技術領域：
本發明涉及處理器，且更具體涉及平衡處理器的性能和電力消耗。2.
背景技術：
在設計基於計算機或其它處理器的系統期間，必須考慮許多設計因素。成功的設計可能需要在電力消耗、性能、熱輸出及等等之間進行多項權衡。例如，注重高性能的計算機系統的設計可能允許更大電力消耗和熱輸出。相反地，有時由電池供電的可攜式計算機系統的設計可能注重以一些性能為代價來減小電力消耗。在一些計算機系統中，可根據工作負載調整操作點(例如，時鐘頻率和操作電壓)。在這類系統中，計算限制工作負載(即，處理密集型工作負載)可能導致處理節點在較高操作點上操作，而存儲器限制工作負載(即，包括大量存儲器訪問的工作負載，其可能涉及大延遲)可能導致處理節點在較低操作點上操作。例如，在一些計算機系統中，活動狀態的時間量對操作時間總量(即，活動狀態和空閒狀態)的比率可由作業系統軟體針對給定間隔計算。如果比率超過特定閾值，那麼處理節點可在較高操作點上操作。否則，操作可能在較低操作點上發生。執行計算的典型間隔的範圍可從30微秒到100微秒，一些高級系統按每10微秒的頻率執行計算。發明概要公開了一種用於處理節點的動態性能控制的設備和方法。在一個實施方案中，系統包括處理節點和電源管理單元。電源管理單元可被配置來針對多個第一時間間隔的每一個監測處理節點的活動性水平。電力管理還可被配置來在給定第一時間間隔中的活動性水平大於高活動性閾值的情況下導致處理節點在至少一個連續第一時間間隔期間在多個操作點的預定義高操作點上操作，並且在給定第一時間間隔的活動性水平小於低活動性閾值的情況下導致處理節點在至少一個連續第一時間間隔的多個操作點的預定義低操作點上操作。電源管理單元還可被配置來使作業系統軟體能在至少一個連續第一時間間隔的活動性水平在給定第一時間間隔中小於高活動性閾值並且大於低活動性閾值的情況下導致處理節點在多個操作點的一個或多個預定義中間操作點之一上操作。在一個實施方案中，方法包括針對多個第一時間間隔的每一個確定處理節點的活動性水平。方法還可包含電源管理單元在活動性水平超過高活動性閾值的情況下導致處理節點在至少一個連續第一時間間隔中在多個操作點的預定義高操作點上操作以及電源管理單元在活動性水平小於低活動性閾值的情況下導致處理節點在至少一個連續第一時間間隔中在多個操作點的預定義低操作點上操作。方法還可包括作業系統軟體在活動性水平小於高活動性閾值並且大於低活動性閾值的情況下導致處理節點在多個操作點的一個或多個中間操作點之一上操作。附圖簡述在閱讀下文詳細描述以及參考附圖時可了解本發明的其它方面，其中:
圖1是集成電路(IC)系統級晶片(SOC)的一個實施方案的框圖；圖2是處理節點的一個實施方案的框圖；圖3是圖示電源管理單元的一個實施方案的操作的圖；圖4是電源管理單元的一個實施方案的框圖；圖5是圖示活動性監測器的一個實施方案的框圖；圖6是圖示CIPS (約定每秒指令數)單元的一個實施方案的框圖；圖7是IPC (每循環指令數)單元的一個實施方案的框圖；圖8是操作電源管理單元的方法的一個實施方案的流程圖；圖9是圖示許多時間間隔內方法的一個實施方案的操作的圖；和圖10是包括描述包括電源管理單元的電路的實施方案的數據結構的計算機可讀介質的一個實施方案的框圖。雖然本發明存在各種修改和替代形式，然而其具體實施方案在附圖中按示例的方式被示出並且將在本文中被詳細地描述。然而，應了解附圖及其詳細描述不旨在將本發明限制於所公開的特定形式，而是相反，本發明涵蓋屬於如附屬權利要求所定義的本發明的精神和範圍內的所有修改、等同物及替代物。
具體實施例方式概述:本公開內容涉及一種用於改進基於處理器的系統的每瓦性能的方法和設備。更具體地，本文公開的方法和設備可用於基於應用活動性(例如，處理工作負載)的一個或多個處理節點(例如，單核或多核處理器、個別獨立微處理器等的處理器核心)的操作點。在各種實施方案中，處理節點的操作點可包括提供至其上的時鐘信號的頻率。操作點還可包括提供給處理節點的操作電壓(例如，供電電壓)。最高操作點因此可定義為具有可用於處理節點的最高時鐘頻率的操作點並且還可定義為具有可用於處理節點的最高操作電壓的操作點。相反地，最低操作點可定義為具有可用於處理節點的最低操作(例如，非零)時鐘頻率的操作點並且還可定義為具有可用的最低非零操作電壓的操作點。中間操作點可定義為時鐘頻率和操作電壓的至少一個設定為可另外用於定義最高操作點和最低操作點的值之間的對應值的操作點。一個或多個處理節點的每一個的操作點可由在一個或多個處理節點的至少一個上執行的電源管理單元或作業系統(OS)軟體設定。對於每個處理節點，電源管理單元可在許多第一時間間隔內監測其活動性水平並且可將監測到的活動性水平與高活動性閾值和低活動性閾值進行比較。電源管理單元可在活動性水平超過高活動性閾值的情況下導致處理節點在多個操作點的較高一個(例如，最高者)上操作。電源管理單元可在活動性水平小於低活動性閾值的情況下導致處理節點在多個操作點的較低者上操作。如果活動性水平大於低閾值並且小於高閾值，那麼電源管理單元可使作業系統軟體能針對處理節點選擇一個或多個中間操作點之一。作業系統軟體可在第二時間間隔周期內監測活動性水平，其持續時間大於每個第一時間間隔。在一個實施方案中，每個第一時間間隔的持續時間小於或等於100微秒，而每個第二時間間隔的持續時間大於或等於30微秒。因此，電源管理單元可比作業系統軟體更快實現操作點的改變，從而實現電力消耗的更精密控制及因此處理器的每瓦性能。應注意，在監測到的活動性水平達到或超過高活動性閾值或等於或小於低活動性閾值的情況下，電源管理單元可隨時修改作業系統所作的操作點選擇。如本文所述的電源管理單元可實施為處理器內的硬體單元且這些實施方案可在基於檢測到的活動性水平選擇和設定操作點時獨立於OS軟體操作。在一些實施方案中，電源管理單元的功能可實施為獨立於OS操作的固件或其它軟體。不考慮具體實施方式
，電源管理單元可在無可能伴隨單獨由OS控制的實施方案的開銷(例如，中斷等)的情況下執行本文所述的功能。針對電源管理單元的不同實施方案監測活動的時間間隔可明顯小於(例如，一個或多個數量級)OS可執行用於設定操作點的活動性監測的時間間隔。在一個實施方案中，處理節點的操作點可依據其中的應用活動性是計算限制、存儲器限制或在這兩點之間的某處而調整。計算限制工作負載可被定義為計算密集型的處理工作負載，其不頻繁(若有)訪問主存儲器。在可行的最短時間量中完成計算限制工作負載可能要求執行工作負載的處理節點在使每循環執行的指令數最大化的同時在最高可用時鐘頻率下操作。因此，本文所述的方法和設備可被實現來確定何時執行計算限制工作負載以及進一步響應於此使操作點增大(使時鐘頻率和/或操作電壓增)至高性能狀態。在一個實施方案中，方法和設備可響應於檢測到計算限制工作負載而導致處理節點在對應於可用於所述特定節點的最高性能狀態的操作點上操作。當處理工作負載是存儲器限制時，處理節點可執行主存儲器的頻繁訪問。由於與主存儲器訪問相關的延遲可為大於處理器循環時間的數量級，所以存儲器限制工作負載可能對其正被執行的處理節點的操作頻率(即，時鐘頻率)不敏感得多。更具體地，存儲器訪問可能導致處理器停頓且因此這些停頓的持續時間是存儲器訪問延遲的函數。與存儲器訪問相關的延遲是存儲器總線時鐘頻率的函數，其通常比核心時鐘頻率低得多。因此，核心時鐘頻率的增大通常不導致存儲器限制工作負載處理的相應性能增大。此外，在處理存儲器限制工作負載時減小核心時鐘頻率通常不導致相應的性能損耗，因為存儲器訪問延遲通常是確定這些工作負載可執行的速度的限制因素。因此，本文所述的方法和設備可被實現來確定何時執行存儲器限制工作負載以及進一步響應於此使操作點降低(例如，使時鐘頻率和/或操作電壓減少)至低性能狀態。在執行存儲器限制工作負載時使操作點降低至低性能狀態可導致電力節省而不會不利地影響性能。在一個實施方案中，方法和設備可響應於檢測到存儲器限制工作負載而導致處理節點在對應於最低非空閒性能狀態的操作點上操作。最低非空閒操作點在本文中可定義為處理節點按非零頻率接收電力和時鐘信號的操作點。針對給定處理節點檢測計算限制和存儲器限制工作負載可涉及將所述節點的活動性水平與高閾值和低閾值進行比較。如果活動性水平超過高閾值，那麼處理節點可在對應於高性能狀態的操作點上操作。如果活動性水平小於低閾值，那麼處理節點可在對應於低性能狀態的操作點上操作。如果活動性水平小於高閾值但大於低閾值，那麼處理節點可在一個或多個中間操作點之一上操作。在一個實施方案中，中間操作點可由軟體(例如，由作業系統軟體)選擇。每個處理節點的活動性水平的檢測和比較可由電源管理單元針對許多連續第一時間間隔的每一個執行。如上所述，間隔的持續時間可以是微秒的數量級。在一個實施方案中，間隔的最大持續時間可能是100微秒，考慮小至10微秒的間隔。也考慮第一間隔的持續時間小於10微秒的實施方案。因此，本文公開的方法和設備可允許與由作業系統軟體提供的控制相比精密的操作點控制，其中監測、比較和設定操作點的時間間隔範圍可介於30微秒與100微秒之間。此外，活動性水平和操作點的確定可在無需作業系統軟體可能需要的中斷或其它開銷的情況下執行。因此，所消耗電力的每瓦性能可優化。具有電源管理單元的處理器:圖1是耦合至存儲器的集成電路(IC)的一個實施方案的框圖。在本實例中，IC2和存儲器6連同顯示器3和顯示器存儲器300形成計算機系統10的至少一部分。在所示的實施方案中，IC2是具有許多處理節點11的處理器。處理節點11在該特定實例中是處理器核心且因此也被指定為核心#1、核心#2及等等。應注意，將本文中描述的方法可應用於其它配置，諸如在單獨、唯一 IC晶片上實施多個處理器(其可為單核或多核處理器)的多處理器計算機系統。此外，僅具有單個處理節點11的實施方案也可行並且予以考慮。在所示的實施方案中，每個處理節點11耦合至北橋12。北橋12可針對每個處理節點11提供多種接口功能，包括至存儲器以及至各種外圍設備的接口。此外，北橋12包括電源管理單元20，如下文將更詳細討論，其被配置來基於其對應活動性水平或工作負載管理每個處理節點11的電力消耗。此外，在多核(或多處理器)實施方案中，電源管理單元20可將個別處理節點11的操作點彼此獨立設定。因此，當第一處理節點11可在第一操作點上操作的同時，第二處理節點11可在不同於第一操作點的第二操作點上操作。在不同實施方案中，處理節點11的數量可能少至一個或可能與對於IC晶片上的實施方式可行的數量一樣多。在多核實施方案中，處理節點11可能彼此相同(即，同構多核)或一個或多個處理節點11可能與他者不同(即，異構多核)。處理節點11可各包括一個或多個執行單元、高速緩衝存儲器、調度器、分支預測電路及等等(示例性處理節點將在下文中參考圖2討論)。此外，每個處理節點11可被配置來使訪問存儲器6的請求生效，其可充當計算機系統10的主存儲器。這些請求可包括讀請求和/或寫請求並且可最初通過北橋12從對應處理節點11接收。在所示的實施方案中，訪問存儲器6的請求可路由穿過存儲器控制器18。在所示的實施方案中，I/O接口 13還耦合至北橋12。I/O接口 13可充當計算機系統10中的南橋裝置。許多不同類型的外圍總線可耦合至I/O接口 13。在該特定實例中，總線類型包括外圍組件互連(PCI)總線、PCI擴展(PC1-X)、PCIE (PCI Express)總線、千兆乙太網(GBE)總線和通用串行總線(USB)。然而，這些總線類型是示例性的且許多其它總線類型也可耦合至I/O接口 13。外圍裝置可耦合至一些或所有外圍總線。這些外圍裝置包括(但不限於)鍵盤、滑鼠、印表機、掃描儀、操縱手柄或其它類型的遊戲控制器、媒體記錄裝置、外部存儲裝置、網絡接口卡及等等。可經由相應外圍總線耦合至I/O單元13的至少一些外圍裝置可使用直接存儲器訪問(DMA)使存儲器訪問請求生效。這些請求(其可包括讀請求和寫請求)可經由I/O接口 13傳輸至北橋12並且可路由至存儲器控制器18。在所示的實施方案中，IC2包括耦合至計算機系統10的顯示器3的顯示器/視頻引擎14。顯示器3可能是平板IXD (液晶顯示器)、等離子顯示器、CRT (陰極射線管)或任意其它適當顯示器類型。顯示器/視頻引擎14可執行各種視頻處理功能並且提供經處理信息至顯示器3以輸出為視覺信息。一些視頻處理功能，諸如3-D處理、視頻遊戲的處理和更複雜類型的圖形處理可由圖形引擎15執行，經處理信息經由北橋12中繼至顯示器/視頻引擎14。
在該特定實例中，計算機系統10實施非統一存儲器架構實施(NUMA)方式，其中視頻存儲器和RAM彼此分開。在所示的實施方案中，計算機系統10包括耦合至顯示器/視頻引擎14的顯示器存儲器300。因此，取代從存儲器6接收視頻數據，視頻數據可由顯示器/視頻引擎14從顯示器存儲器300訪問。這可接著允許針對每個核心11和經由外圍總線之一耦合至I/O接口 13的任意外圍裝置的更大存儲器訪問頻寬。在所示的實施方案中，IC2包括被耦合來接收系統時鐘信號的鎖相迴路(PLL) 4。PLL4可將相應時鐘信號分配給每個處理節點11。在本實施方案中，由每個處理節點11接收的時鐘信號彼此獨立。此外，在本實施方案中PLL4被配置來個別控制和改變彼此獨立提供給處理節點11的對應者的每個時鐘信號的頻率。如將在下文更詳細地討論，由處理節點11的任意給定者接收的時鐘信號的頻率可根據加於其上的性能需求增大或減小。時鐘信號可從PLL4輸出的各種頻率可對應於每個處理節點11的不同操作點。因此，處理節點11的特定者的操作點的改變可通過改變其對應接收的時鐘信號的頻率而生效。在改變一個或多個處理節點11的對應操作點包括改變一個或多個對應時鐘頻率的情況下，電源管理單元20可改變提供至PLL4的數位訊號SetF[M:0]的狀態。響應於這些信號的改變，PLL4可改變受影響處理節點的時鐘頻率。在所示的實施方案中，IC2還包括電壓調節器5。在其它實施方案中，電壓調節器5可獨立於IC2實施。電壓調節器5可提供供電電壓至每個處理節點11。在一些實施方案中，電壓調節器5可提供可根據特定操作點變化的供電電壓(例如，為了更大性能而增大，為了更大電力節省而減小)。在一些實施方案中，每個處理節點11可共用電壓平面。因此，在這樣一個實施方案中，每個處理節點11在與其它處理節點11相同的電壓下操作。在另一個實施方案中，電壓平面不共用，且因此每個處理節點11所接收的供電電壓可獨立於其它處理節點11所接收的對應供電電壓設定和調整。因此，包括供電電壓調整的操作點調整可獨立於具有非共用電壓平面的實施方案中的他者選擇性地應用至每個處理節點11。在改變操作點包括改變一個或多個處理節點11的操作電壓的情況下，電源管理單元20可改變提供至電壓調節器5的數位訊號SetV[M:O]的狀態。響應於信號SetV[M:O]的改變，電壓調節器5可調整提供至受影響處理節點11的供電電壓。操作點可根據對應活動性水平(例如，處理工作負載)針對每個處理節點11彼此獨立設定。在所示的實施方案中，電源管理單元20可接收指示每個處理節點11的活動性水平的信息。所指示的每個處理節點的活動性水平可與閾值進行比較且相應處理節點的操作點可基於比較結果相應地調整。閾值可包括高活動性閾值和低活動性閾值。如果給定處理節點11的活動性水平超過高活動性閾值，那麼其操作點可調整至預定義高操作點(例如，最高時鐘頻率和操作電壓)。如果給定處理節點11的活動性水平小於低活動性閾值，那麼操作點可調整至預定義低非空閒操作點(例如，最低非零時鐘頻率和電壓)。如果比較操作指示給定處理節點11的活動性水平小於高活動性閾值但大於低活動性閾值，那麼電源管理單元20可使作業系統軟體(或其它軟體)能讓特定處理節點11在一個或多個中間操作點之一上操作。在一些實施方案中，可實施單個中間操作點。在其它實施方案中，可利用多個中間操作點。將每個處理節點11的活動性水平與上述閾值進行比較可在許多連續時間間隔內執行。當給定時間間隔期間的比較指示需要調整處理節點11的操作點時，操作點可針對下一個連續時間間隔而調整。比較操作可針對每個間隔執行一次，且將基於比較結果作出的任意調整可應用至下一個連續間隔。如果比較結果指示無需改變，那麼處理節點11可在其當前操作點上繼續達一個或多個連續時間間隔直到比較結果指示對應於不同操作點的活動性水平。在一個實施方案中，在集成電路2上執行的軟體，諸如作業系統(OS)軟體可在活動性水平小於高閾值且大於低閾值時針對每個處理節點11選擇操作點。然而，比較操作可繼續由電源管理單元針對每個時間間隔執行。如果比較操作檢測到活動性水平超過高閾值或降至低於低閾值，那麼受影響處理節點11的操作點可相應改變，修改可能另外由OS和用於選擇中間操作點的其它機構指定的操作點。OS可在各具有大於電源管理單元20所使用的時間間隔的持續時間的另一組時間間隔內監測活動。OS監測活動性水平的時間間隔的持續時間可比電源管理單元20大至少一個數量級。例如，在一個實施方案中，電源管理單元20可在不大於100微秒的時間間隔內監測活動性水平(及因此實現操作點改變)。相比之下，在本實施方案中，作業系統軟體可在不小於30微秒的時間間隔內監測活動性水平(及因此實現操作點改變)。如上所述，處理節點11的操作點可至少由時鐘頻率定義並且還可由操作電壓定義。一般而言，過渡至「較高」操作點可由增大受影響處理節點11的時鐘頻率定義。過渡至較高操作點還可包括增大其操作(例如，供電)電壓。類似地，過渡至「較低」操作點可由降低受影響處理節點11的時鐘頻率定義。提供至受影響處理節點11的操作/供電電壓的降低還可包括在過渡至較低操作點的定義中。在一個實施方案中，操作點可對應於高級配置和電源接口(ACPI)規格的性能狀態(下文中稱作『P狀態』)。下表I列出使用ACPI標準實施的一個實施方案的P狀態。
權利要求
1.一種系統，其包括: 處理節點；和 電源管理單元，其被配置來針對多個第一時間間隔的每一個而監測所述處理節點的活動性水平並且還被配置來: 在給定第一時間間隔中的所述活動性水平大於高活動性閾值的情況下導致所述處理節點在至少一個連續第一時間間隔期間在多個操作點的預定義高操作點上操作； 在所述給定第一時間間隔中的所述活動性水平小於低活動性閾值的情況下導致所述處理節點在所述至少一個連續第一時間間隔期間在所述多個操作點的預定義低操作點上操作；和 使作業系統軟體能在所述活動性水平介於所述低活動性閾值與所述高活動性閾值之間的情況下導致所述處理節點針對所述至少一個連續第一時間間隔在所述多個操作點的一個或多個預定義中間操作點之一上操作。
2.根據權利要求1所述的系統，其中每個所述第一時間間隔的第一持續時間小於由所述作業系統軟體用於監測所述處理節點的所述活動性水平並且還由所述作業系統軟體用於在所述監測到的活動性水平小於所述高活動性閾值並且大於所述低活動性閾值時改變所述處理節點的所述操作點的多個第二時間間隔的每一個的第二持續時間。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所述多個第一間隔的每一個具有小於或等於100微秒的持續時間且其中所述多個第二時間間隔的每一個具有大於或等於30微秒的持續時間。
4.根據權利要求1所述的系統，其中所述預定義高操作點是所述多個操作點的最高者，其中所述預定義低操作點是所述多個操`作點的最低非空閒者，及其中所述一個或多個中間操作點的每一個低於所述預定義高操作點並且高於所述預定義低操作點。
5.根據權利要求1所述的系統，其中所述電源管理單元還被配置來針對兩個或更多個處理節點的每一個將對應活動性水平與所述高活動性閾值和所述低活動性閾值進行比較，其中所述兩個或更多個處理節點各被配置來在對應操作點上彼此獨立操作。
6.根據權利要求1所述的系統，其中所述電源管理單元被配置來在改變所述至少一個處理節點的所述操作點時改變時鐘信號的時鐘頻率。
7.根據權利要求5所述的系統，其中在最高操作點上操作時的所述時鐘頻率大於在所述多個操作點的任意他者中操作時的所述時鐘頻率，及其中在最低非空閒操作點上操作時的所述時鐘頻率小於在所述多個操作點的他者的任一個中操作時的所述時鐘頻率及其中所述最低非空閒操作點上的所述時鐘頻率大於零。
8.根據權利要求5所述的系統，其中所述多個操作點的每一個還包括操作電壓，其中所述電源管理單元被配置來在改變所述處理節點的所述操作點時改變提供至所述處理節點的所述操作電壓。
9.根據權利要求1所述的系統，其中所述電源管理單元被配置來: 響應於所述多個第一時間間隔的給定者中接收的回退指令的每個指示使計數器遞增； 響應於確定所述多個第一時間間隔的給定者的許多指令回退小於或等於指令回退的預期數而使計數器遞減；和將在所述多個第一時間間隔的給定者結束時由所述計數器提供的計數值與所述高活動性閾值和低活動性閾值進行比較。
10.根據權利要求8所述的系統，其中所述電源管理單元還被配置來在使所述計數器遞增時應用第一加權因子及在使所述計數器遞減時應用第二加權因子。
11.根據權利要求8所述的系統，其中所述電源管理單元包括被配置來在指令回退數在所述給定第一時間間隔中超過預定值的情況下抑制在所述給定第一時間間隔內使所述計數器進一步遞增的低通濾波器。
12.根據權利要求1所述的系統，其中所述電源管理單元被配置來: 在給定第一時間間 隔內確定所述至少一個處理節點的活動性的移動平均值；和 將所述活動性的移動平均值與所述高活動性閾值和所述低活動性閾值進行比較。
13.根據權利要求11所述的系統，其中所述電源管理單元被配置來基於監測下列項目的一個或多個而確定所述活動性的移動平均值: 所執行指令； 所回退指令； 所發布指令； 流水線停頓； 存儲器訪問請求； 緩存缺失； 分支誤測。
14.根據權利要求1所述的系統，其中所述電源管理單元被配置來確定由所述至少一個處理節點執行的每循環指令數並且還被配置來將所述每循環指令數與所述高活動性閾值和所述低活動性閾值進行比較。
15.根據權利要求1所述的系統，其中所述高活動性閾值基於第一閾值和第一滯後值，且其中所述低活動性閾值基於第二閾值和第二滯後值。
16.—種方法,其包括: 針對多個第一時間間隔的每一個確定處理節點的活動性水平； 電源管理單元在所述活動性水平超過高活動性閾值的情況下導致所述處理節點在至少一個連續第一時間間隔中在多個操作點的預定義高操作點上操作；和 所述電源管理單元在所述活動性水平小於所述低活動性閾值的情況下導致所述處理節點在所述至少一個連續第一時間間隔中在所述多個操作點的預定義低操作點上操作；和作業系統軟體在所述活動性水平介於所述低活動性閾值與所述高活動性閾值之間的情況下導致所述處理節點在所述多個操作點的一個或多個中間操作點之一上操作。
17.根據權利要求16所述的方法，其還包括: 所述作業系統軟體在多個第二時間間隔內監測所述活動性水平，其中每個所述第一時間間隔的持續時間小於每個所述第二時間間隔的第二持續時間；
18.根據權利要求16所述的方法，其中所述預定義高操作點是所述多個操作點的最高者，其中所述預定義低操作點是所述多個操作點的最低非空閒者，及其中所述一個或多個中間操作點的每一個低於所述預定義高操作點並且高於所述預定義低操作點。
19.根據權利要求16所述的方法，其還包括:針對所述多個第一時間間隔的每一個，將兩個或更多個處理節點的對應活動性水平與高活動性閾值和低活動性閾值進行比較； 基於對應活動性水平的所述比較設定所述兩個或更多個處理節點的第一者的操作點；和 基於對應活動性水平的所述比較設定所述兩個或更多個處理節點的第二者的操作點，其中所述兩個或更多個處理節點的所述第二者的所述操作點獨立於設定所述兩個或更多個處理節點的所述第一者的所述操作點而設定。
20.根據權利要求16所述的方法，其中改變所述處理節點的所述操作點包括改變提供至所述處理節點的時鐘信號的頻率。
21.根據權利要求20所述的方法，其中改變所述處理節點的所述操作點包括改變供應至所述處理節點的操作電壓。
22.根據權利要求16所述的方法，其還包括: 響應於在給定第一時間間隔中接收的回退指令的每個指示使計數器遞增； 響應於確定所述給定第一時間間隔中發生的指令回退數小於或等於指令回退的預期數而使計數器遞減；和 將由所述計數器在所述給定第一時間間隔結束時提供的計數值與所述高活動性閾值和低活動性閾值進行比較。
23.根據權利要求16所述的方法，其還包括: 在至少一個第一時間間隔內確定`所述至少一個處理節點的活動性的移動平均值；和 將所述活動性的移動平均值與所述高活動性閾值和所述低活動性閾值進行比較。
24.如根據權利要求23所述的方法，其還包括基於下列項目的一個或多個確定所述移動平均值: 所執行指令； 所回退指令； 所發布指令； 流水線停頓； 存儲器訪問請求； 緩存缺失； 分支誤測。
25.根據權利要求16所述的方法，其還包括確定由所述至少一個處理節點執行的每循環指令數以及將所述每循環指令數與所述高活動性閾值和所述低活動性閾值進行比較。
26.一種計算機可讀介質，其存儲可由可在計算機系統上執行的程序操作的數據結構，所述程序操作所述數據結構以執行製作包括由所述數據結構所述的電路的集成電路的工藝的一部分，所述數據結構中所述的所述電路包括: 電源管理單元，其被配置來針對多個第一時間間隔的每一個而監測處理節點的活動性水平並且被進一步配置來: 在給定第一時間間隔中的所述活動性水平大於高活動性閾值的情況下導致所述處理節點在至少一個連續第一時間間隔期間在多個操作點的預定義高操作點上操作； 在所述給定第一時間間隔中的所述活動性水平小於低活動性閾值的情況下導致所述處理節點在所述至少一個連續第一時間間隔期間在所述多個操作點的預定義低操作點上操作；和 使作業系統軟體能在所述活動性水平介於所述低活動性閾值與所述高活動性閾值之間的情況下導致所述處理節點針對所述至少一個連續第一時間間隔在所述多個操作點的一個或多個預定義中間操作點之一上操作。
27.根據權利要求26所述的計算機可讀介質，其中每個所述第一時間間隔的第一持續時間小於由所述作業系統軟體用於監測所述處理節點的所述活動性水平並且進一步由所述作業系統軟體用於在所述監測到的活動性水平小於所述高活動性閾值並且大於所述低活動性閾值時改變所述處理節點的所述操作點的多個第二時間間隔的每一個的第二持續時間且其中電源管理單元被配置來基於一個或多個下列項目確定所述活動性水平: 所執行指令； 所回退指令； 所發布指令； 流水線停頓； 存儲器訪問請求； 緩存缺失； 分支誤測。
28.根據權利要求26所述的計算機可讀介質，其中所述數據結構中所述的所述電源管理單元被配置來通過導致一個或多個下列項目的改變而導致所述處理節點的所述操作點的改變: 所述至少一個處理節點所接收的時鐘信號的頻率； 供應至所述至少一個處理節點的操作電壓。
29.根據權利要求25所述的計算機可讀介質，其中所述數據結構包括一個或多個下列數據類型: HDL (高級設計語言)數據； RTL (寄存器傳送級)數據； 圖形數據系統(⑶S) II數據。
30.一種系統,其包括: 處理節點；和 電源管理單元，其被配置來針對多個第一時間間隔的每一個: 在給定第一時間間隔中所述活動性水平超過高活動性閾值的情況下導致所述處理節點在至少一個連續第一時間間隔期間在多個操作點的較高者上操作；和 在所述給定第一時間間隔中所述活動性水平小於低活動性閾值的情況下導致所述至少一個處理節點在所述至少一個連續第一時間間隔期間在所述多個操作點的較低者上操作； 其中每個所述第一時間間隔的第一持續時間小於由作業系統軟體用於監測所述處理節點的所述活動性水平並且進一步由所述作業系統軟體用於基於所述監測到的活動性水平改變所述處理節點的所述操作點的多個第二時間間隔的每一個的第二持續時間。
全文摘要
公開了一種用於處理節點的動態性能控制的設備和方法。在一個實施方案中，系統包括處理節點和電源管理單元，所述電源管理單元被配置來針對多個時間間隔的每一個而監測所述處理節點的活動性水平，在所述給定間隔中的所述活動性水平大於高活動性閾值的情況下導致所述處理節點在一個連續時間間隔期間在高操作點上操作，在所述活動性水平小於低活動性閾值的情況下在至少一個連續時間間隔期間在低操作點上操作或使作業系統軟體能在所述活動性水平小於所述高活動性閾值並且大於所述低活動性閾值的情況下導致所述處理節點在所述多個操作點的一個或多個預定義中間操作點之一上操作。
文檔編號G06F1/32GK103119536SQ201180044835
公開日2013年5月22日 申請日期2011年8月25日 優先權日2010年8月26日
發明者亞歷山大·布蘭歐威, 莫裡斯·斯坦曼, 威廉·L·伯徹 申請人:超威半導體公司