專利名稱：將ir降數(shù)據(jù)用于指令線程引導(dǎo)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一 般地涉及 一 種用于指令線程分布的系統(tǒng)和方法。具體 地，本發(fā)明涉及一種用于根據(jù)所測量的電路的IR (電壓)降數(shù)據(jù)來 對指令線程分布進行引導(dǎo)以便執(zhí)行所述指令的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
很多現(xiàn)代的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在系統(tǒng)中包括有多個中央處理單元內(nèi)核。這些數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將通過這些多個中央處理單元內(nèi)核來執(zhí)行單 個程序的指令。所述單個程序包括很多有待在中央處理單元中執(zhí)行 的指令。
一種在執(zhí)行這些指令時使用多個中央處理單元內(nèi)核的技術(shù) 是將指令分成線程或者指令組。然后，將每個線程都引導(dǎo)到中央處理單 元以由其執(zhí)行。 一些現(xiàn)有技術(shù)專利處理了在處理器中對指令線程的使用以及對這些指令線程的執(zhí)行的控制。這些專利包括美國專利7，093，109, 名稱為"基于延遲事件長度進行線程執(zhí)行控制決策的網(wǎng)絡(luò)處理器Based on Latency Event Lengths )";美國專利6,076,157，名稱為"在多線 程處理器中強制線程切換的方法和裝置(Method and Apparatus to Force a Thread Switch in a Multithreaded Processor)";美國專利6，212,544，名 稱為"在多線程處理器中改變線程優(yōu)先級(Altering Thread Priorities in a Multithreaded Processor)";以及美國專利6,625,637，名稱為"確定性和 優(yōu)先線程調(diào)度及其在調(diào)試多線程應(yīng)用時的應(yīng)用(Deterministic and Preemptive Thread Scheduling and Its Use in the Debugging Multithreaded Applications )，，。在多中央處理單元的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，知曉將接收指令線程的中央 處理單元內(nèi)核的物理條件是有益的。為了在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)得到最大性 能，應(yīng)當(dāng)對于能夠有效執(zhí)行將要執(zhí)行的指令線程的中央處理單元進行這 些指令線程的分布。中央處理單元內(nèi)核的 一種物理條件是所測量的內(nèi)核 電3各內(nèi)的IR降。IR降^皮定義為芯片內(nèi)配電網(wǎng)(power distribution network ) 中的電阻乘以平均電流。IR降是跨過配電網(wǎng)的電壓降。因此，IR降直 接隨著配電網(wǎng)的電阻或者平均電流而改變。所述平均電流基于切換動 作、頻率和所施加的電源電壓。所述配電網(wǎng)電阻直接隨著溫度而改變。所測量的內(nèi)核IR降越高，該中央處理單元效率越低。 發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供了 一種用于在具有多個中央處理單元的數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)中分配指令的方法，其中每個中央處理單元提供IR降數(shù)據(jù)，所述方法包括步驟從中央處理單元接收所測量的的IR降數(shù)據(jù)；根 據(jù)所接收的IR降數(shù)據(jù)來選擇中央處理單元；以及將指令從存儲器中 分配到所選擇的中央處理單元。在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)包括若干中央處理單元內(nèi)核；存儲器，所述存儲器包 括供中央處理單元執(zhí)行的程序指令；選擇電路，所述選擇電路被連 接用以接收由所述中央處理單元提供的IR降數(shù)據(jù)，以及用于根據(jù)所 接收的IR降數(shù)據(jù)選擇中央處理器單元；以及指令分配電路，所述指 令分配電路連接至存儲器和中央處理單元，并用于向所選擇的中央 處理單元提供指令。


通過參考附圖，可以更好地理解本發(fā)明，并且也可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員明白本發(fā)明的眾多目標(biāo)、特征和優(yōu)點。 圖1是溫度測量電路的簡單實施例的示意圖； 圖2是溫度測量電路的第二實施例的示意圖； 圖3是用于為頻率響應(yīng)測量提供輸入以及提供IR降測量的兩個環(huán)形振蕩器電路的示意圖；圖4是自適應(yīng)電壓補償電路的優(yōu)選實施例的示意圖；圖5是表示自適應(yīng)電壓補償電路的操作的流程圖；圖6是自適應(yīng)電壓補償電路的數(shù)字實現(xiàn)的框圖；圖7是圖6的實現(xiàn)的第二個更加詳細的框圖。圖8是自適應(yīng)電壓比較電路在多個內(nèi)核上的位置的圖示；圖9是示出獲得IR降數(shù)據(jù)以及相應(yīng)地對指令線程進行引導(dǎo)的流程圖；以及圖10是示出連接至程序存儲器和多個中央處理單元的指令分布 處理的示圖。
具體實施方式
下面的描述意在提供對于本發(fā)明實施例的詳細描述，不應(yīng)將其 當(dāng)作是對于本發(fā)明本身的限制。相反，很多改變都可以落在由說明 書所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明提供了 一種用于測量單個中央處理單元內(nèi)的溫度的系統(tǒng)。這這些自適應(yīng)電源中的每個電源都確定集成電路的操作條件以及調(diào)節(jié)提 供至集成電路的電壓(Vdd)，以增加集成電路的性能或者節(jié)省集成電 路所消耗的功率。在這些自適應(yīng)電源的優(yōu)選實施例中，進行三種物理條件測量。第一 種是通過集成電路表面上的熱二極管來測量的溫度。第二種是通過兩個環(huán)形振蕩器電路來測量的IR (電壓)降，第三種是通過單個環(huán)路振蕩器 測量的相對于所存儲的預(yù)定性能值的集成電路頻率性能。 提供至電壓調(diào)節(jié)電路的完整控制信號是總Vdd縮放=頻率響應(yīng)縮放+與溫度相關(guān)的Vdd縮放+與IR降 相關(guān)的縮》文。在優(yōu)選實施例中，所有的測量電路都包含在該集成電路器件的表面 上。然后，這些測量用于對電壓調(diào)節(jié)電路的輸入控制信號進行縮放，該 電壓調(diào)節(jié)電路也包含在該集成電路器件的表面上，或者作為替代，在另 一個集成電路上。該電壓調(diào)節(jié)器件的輸出提供集成電路操作電壓(Vdd)。 這樣，可以調(diào)節(jié)提供給集成電路的電壓以節(jié)省功率或者在芯片操作期間 在程序控制下動態(tài)地提高性能。因此，在預(yù)見到諸如休眠狀態(tài)或執(zhí)行需 要高電路性能的指令之類的操作環(huán)境改變的情況下，可以進一步改變集 成電路的電壓和性能。這是一種同時考慮了半導(dǎo)體制造工藝、溫度和IR降效應(yīng)的特定細 節(jié)的改變電壓的動態(tài)方法。這種方法使用可用的片上數(shù)據(jù)來計算達到目 標(biāo)性能或降低功耗所需要的電壓調(diào)節(jié)。使用同一電路來達到這兩個目 標(biāo)。使用這種方法的另一個優(yōu)點是其在可編程性方面提供給用戶的靈活存器提供由功率管理電路使用的值以提供電源電壓Vdd。在期望需要高電路性能的指令，基本上提供"按需"性能能力時，該特征是有幫助的。 換句話說，為了根據(jù)請求提供性能能力，要使用附加的電路來提供電壓， 以增加電路性能。該方法不限于特定技術(shù)或特定類型的電路。它可以應(yīng)用于很多類型 的集成電路，特別是那些需要在更低功耗下提供更高性能的集成電路。這種方法還減少了用于識別每模塊的產(chǎn)量和電壓的觀'J試時間。它是 一種與以前的考慮了 IR降效應(yīng)的靜態(tài)解決方案(熔斷器等等)不同的動態(tài)解決方案。圖1是所示出的連接至提供集成電路電壓源(芯片Vdd)的電壓調(diào)節(jié)電路的熱測量電路125的一個實施例的示意圖。該測量電^各包括連接 至電壓源的電流源100。該電流源100還通過線^各103連4妻至熱二才及管 102,該熱二極管102還連接至地面。熱二極管102上的電壓表明該積 分電流的測量溫度。通過線路103將該熱電壓信號提供給模擬比較器 106。比較器106的輸出連接至向數(shù)字到模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器114提供地 址的地址計數(shù)器IIO。熱二極管的操作范圍通常為0到125°C。地址計 數(shù)器110包括具有128個條目的查找表。這些條目對應(yīng)于0。C到127°C。 首先，地址計數(shù)器IIO從零度開始并且每個時鐘周期向上遞增。每個地 址被通過線路112提供給D/A轉(zhuǎn)換器114。在操作中，模擬比較器106 將D/A轉(zhuǎn)換器114的輸出與由熱二極管102提供的所測量的熱電壓進行 比較。當(dāng)?shù)刂酚嫈?shù)器IIO提供表示與熱二極管102相同的溫度的輸出時， D/A轉(zhuǎn)換器110的輸出電壓將與由熱二極管102提供的電壓相同。于是， 模擬比較器106的輸出將是零。然后，地址計數(shù)器IIO將停止遞增并通 過線路106向延遲查找表(LUT)電路118提供信號。線路116上的這 個值是表示由熱二極管102測量的溫度的數(shù)字信號。該熱電壓值用于在 延遲查找表電路118中對對應(yīng)的延遲值進行尋址。電路118中的延遲查 找表是通過對集成電路的性能進行仿真而計算的脈沖寬度值的表。每個 值表示對于期望的集成電路性能針對0。C到127。C的溫度范圍而計算的 期望延遲值。為了對在襯底上的工藝進行測量，使用了連接至經(jīng)溫度補償?shù)碾妷涸?例如帶隙參考)的環(huán)形振蕩器。在這種情況下，對于給定的溫度， 由環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的脈沖寬度是基于在襯底上的工藝的，因為溫度和電 壓是常數(shù)。通過使用帶隙參考，施加于環(huán)形振蕩器的電壓可以保持為常 數(shù)。但是，襯底的溫度依賴于內(nèi)部和外部操作條件，并且該襯底的溫度 不能保持為常數(shù)。為了消除變化的溫度的影響，在本發(fā)明中使用了另一 種方案。首先，選擇目標(biāo)預(yù)測電路性能數(shù)值(pcpn)。該數(shù)值基于期望的半 導(dǎo)體制造工藝來表示期望的電路性能。該數(shù)值表示在整個操作溫度范圍 上施加標(biāo)稱電壓的情況下所期望的電路性能。對于該pqm，針對整個操 作溫度范圍執(zhí)行對由來自帶隙參考的常數(shù)電壓提供的環(huán)形振蕩器的仿 真。該仿真產(chǎn)生在固定電壓處產(chǎn)生的脈沖寬度和其中在整個操作溫度范 圍中只有溫度會變化的pcpn值。如果襯底pcpn與期望的目標(biāo)性能相同， 則對于操作溫度范圍的每個值，襯底還會產(chǎn)生相同的脈沖寬度。如果襯底pcpn不同于期望的目標(biāo)性能，則由襯底產(chǎn)生的脈沖寬度 將會比通過仿真產(chǎn)生的更短或更長，這依賴于襯底pcpn是比期望的目 標(biāo)性能更快還是更慢。因此，必須在由襯底上的環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的脈沖在期望的操作溫度范圍內(nèi)的每個溫度值，將在期望的目標(biāo)工藝處的期望 脈沖寬度值存儲在通過當(dāng)前襯底溫度來進行尋址也就是基于襯底溫度 來進行尋址的查找表(LUT)(例如圖1中的118)中，地址指針指向 LUT中的如下條目，該條目包含在期望的工藝拐點下固定帶隙電壓下來 自環(huán)形振蕩器電路的期望脈沖寬度。對于本發(fā)明，操作溫度范圍是0。 C到127。 C并且該范圍分為每l。 C的128個步長。這在LUT中需要 128個條目，每個條目對應(yīng)于每l。 C的溫度上升。來自延遲查找表電路118的該結(jié)果脈沖寬度值提供數(shù)字形式的電壓 縮放信號，通過D/A轉(zhuǎn)換器122將該電壓縮放信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號。 通過線路124將該縮放電壓信號提供給電壓調(diào)節(jié)器130。電路125的操 作結(jié)果將是基于由熱二極管102測量的集成電路的測量溫度來增加或 減少調(diào)節(jié)器電路130的結(jié)果電壓(芯片Vdd)。圖2是在圖1中示出的熱測量電路的第二實施例。圖2的溫度測量 電路225包括兩個電流源200和202,這兩個電流源通過由線路206連 接的開關(guān)204選擇性地連接至熱二極管208。該二極管實際上由以 CMOS技術(shù)制作的橫向PNP器件構(gòu)成。將該器件的集電極和基極短路， 使得二極管在基極和發(fā)射極之間。數(shù)字溫度傳感器基于連接至二極管的晶體管的基極-發(fā)射極電壓VBE 與它的溫度H比的原理。當(dāng)超溫操作時，VBE表示表現(xiàn)出大約-2mV/。 C的負溫度系數(shù)。實際上，VBE的絕對值會在不同的晶體管之間變化。為了使得這種變化無效，電路必須校準(zhǔn)每個單獨的晶體管。該問題的常見 解決方案是當(dāng)將兩個不同的電流值施加于晶體管的發(fā)射極時，對晶體管的VBE的變化進行比較。使用由兩個電流源一次一個地饋電的二極管進行溫度測量。典型 地，這些電流源的比率是10:1。溫度測量需要測量由于施加兩個電流源 而在二極管上產(chǎn)生的電壓差值。線路206連接至"采樣和保持"電路209以對熱二極管208的電壓 輸出進行采樣和保持。地址計數(shù)器電路222與前面討論的圖1的地址計 數(shù)器電路110相同地操作。地址計數(shù)器電路222每個時鐘周期遞增一個 地址，這通過線路220向D/A轉(zhuǎn)換器218提供了表示0到127° C的溫 度范圍的數(shù)字信號，D/A轉(zhuǎn)換器218將表示溫度的該數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電 壓。通過線路215將該電壓信號提供給第二采樣和保持電路213。采樣 和保持電路209和213 二者都將針對比較器212而對它們各自的電壓進 行采樣和保持，使得來自熱二極管208的溫度的持續(xù)的微小變化將不會 不利地影響該溫度測量電路225的操作。在達到所測量的溫度后，比較 器212將通過線路216向地址計數(shù)器222提供零輸出，該地址計數(shù)器222 在線路224上向延遲查找表電路226提供表示測量溫度的數(shù)字信號。在 線路228上向D/A轉(zhuǎn)換器230提供數(shù)字延遲值的延遲查找表電路226 的操作與前面針對圖i中的測量電路125所討論的相同。圖3是向電壓調(diào)節(jié)電路326提供電壓縮放信號的IR降測量電路325 的示意圖。帶隙電壓源300連接至環(huán)形振蕩器電路304。環(huán)形振蕩器電路304包括連接成環(huán)路或環(huán)形的奇數(shù)個反相器302。帶隙電源是從物理 集成電路本身獲得的并且其標(biāo)稱值為1.23伏。連接至芯片電壓源的第二 環(huán)形振蕩器電路306在線路314上提供輸出。帶隙環(huán)形振蕩器在線路312 上才是供輸出。相位;險測器308連接至線3各312和314以確定由兩個環(huán)形 振蕩器電路304和306提供的脈沖之間的差值或延遲。相位檢測器308 分別在線路316和318上提供電壓量值輸出和電壓極性輸出，其共同表 示環(huán)形振蕩器電路304和306之間的延遲差值。線路316和318輸入到 比較器310，比較器310在線路322上向電壓調(diào)節(jié)器326提供電壓縮放 信號。應(yīng)當(dāng)理解，線路322上的該電壓縮放信號僅僅基于集成電路的IR 降?；诰€路322的電壓縮放信號，電壓調(diào)節(jié)器326提供適當(dāng)?shù)男酒?Vdd值。在優(yōu)選實施例中，兩個環(huán)形振蕩器電^各304和306應(yīng)當(dāng)^皮此非 常接近，使得集成電路表面上的任何不規(guī)則性的影響都能被最'J、化?？梢曰趤碜詧D2中電路226的芯片溫度通過使用圖3中的連接至 帶隙電壓的環(huán)形振蕩器304在線路305上的輸出和包含已知延遲值的查 找表來測量集成電路的頻率響應(yīng)(或集成電路的性能)。結(jié)合圖4中電 路325的IR降測量和電路225的溫度測量來示出該點。在IR降測量電 路325中，連接至帶隙的環(huán)形振蕩器304提供連接至集成電路414的第 二信號，集成電路414從電路325的連接至帶隙的環(huán)形振蕩器304取得 脈沖信號并將它轉(zhuǎn)換成電壓，然后將該電壓提供給差分電路416?；?所測量的溫度將到差分電路416的另一個輸入線路415與表示期望延遲 的從D/A轉(zhuǎn)換器230輸出的延遲電壓信號進行比較。該差分電路416 的輸出表示表明集成電路頻率響應(yīng)或集成電路性能的電壓。更特別地， 提供給復(fù)用器418的該信號表示相對于針對該溫度的期望集成電路性 能的實際集成電路性能。如果線路415上的期望延遲信號小于來自集成 電路414的延遲信號，則芯片性能就低于預(yù)期并且應(yīng)當(dāng)增加電壓Vdd 。 相反地，如果線路415上的期望延遲大于來自集成電路414的延遲信號， 則芯片性能就高于預(yù)期并且可以降低電壓Vdd以節(jié)省功率。圖4還示出了如上所述地將溫度測量電路325的輸出、IR降測量電 路325的輸出與頻率響應(yīng)測量組合的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，。在該實施例中，溫度測量電路包括查找表地址寄存器400,該寄存器400通過線 路402連接至地址計數(shù)器210以提供初始地址或提供會產(chǎn)生人工改變的 電壓縮放信號的人工改變的溫度。另外，提供了查找表數(shù)據(jù)寄存器406， 其可以提供對延遲查找表226的引導(dǎo)輸入。這可以用于提供延遲查找表 的條目或者直接輸出到復(fù)用器410的旁路數(shù)據(jù)，復(fù)用器410輸入到D/A 轉(zhuǎn)換器230。通過這種方式，程序員可以直接控制用于計算線路428上 的電壓縮放信號的延遲值。直接在線路415上將D/A轉(zhuǎn)換器230的輸出 提供給差分電路416和復(fù)用器418。通過這種方式，復(fù)用器418可以繞 過差分電路416并且只向驅(qū)動器420提供依賴于溫度的表延遲值。驅(qū)動 器420通過線路438連接至寄存器408，寄存器408可以用于控制在線 路424上輸出到求和電路426的信號量。相同地，在電路325中，寄存 器432在線路434上提供可用于改變從電路325輸出到求和電路426的 縮放信號量的信號。求和電路426的輸出是線路428上的電壓縮放信號， 并且被提供給電壓調(diào)節(jié)器436,電壓調(diào)節(jié)器436接著提供集成電路電壓 (芯片Vdd) 440。圖5是表示本發(fā)明操作的過程流程圖。重要的是理解到，圖5不是 表示軟件執(zhí)行的流程圖，而是產(chǎn)生前面在本發(fā)明的不同功能單元的操作 中討論的電壓縮放信號的同時處理的流程圖。對圖5的該流程圖的討論 還將分別參考圖2、圖3和圖4。在開始階段500中，路徑524示出了 本發(fā)明的不同方面的同時操作。在步驟502中，熱二極管208在線路506 上向處理方框504提供表明所測量的電路溫度的輸出電壓。處理方框 504表示在如前所述地確定表示電路溫度的數(shù)字信號時地址計數(shù)器 222、 D/A轉(zhuǎn)換器218和電壓比較器212 (圖2)的4乘作。參考圖5,在 步驟506中，在路徑530上將該數(shù)字溫度提供給延遲查找表，步驟506 在路徑534上向D/A轉(zhuǎn)換步驟508提供表示延遲的數(shù)字信號，從而產(chǎn)生 通過路徑536提供給比較器514的延遲信號電壓。返回到路徑524，正如在圖4中所討論的，在^各徑528中將在方框 510中測量的頻率響應(yīng)值提供給積分方框512，并通過線路538將其提 供給比較方框520。圖4的集成電路414通過路徑542向比較方框514提供頻率響應(yīng)測量信號，然后將其與路徑536上的延遲信號進行比較。 在路徑544上提供該比較的該結(jié)果。返回到路徑524，將來自連接至芯 片電壓電源的環(huán)形振蕩器306的IR降的測量與在步驟520中對連接至 帶隙電壓源的環(huán)形振蕩器304進行比較。路徑540上的輸出表示電壓縮 放信號的IR降部分并且在步驟516中被組合以產(chǎn)生在步驟522中提供 給調(diào)節(jié)器436的整個電壓縮放信號546。重要的是理解到，該電壓縮放 信號是由于將對溫度、IR降和電路頻率響應(yīng)的測量進行組合而產(chǎn)生的。自適應(yīng)電壓電源的數(shù)字實現(xiàn)圖6是數(shù)字自適應(yīng)電壓電源的實施例的框圖。方框604表示前面在 圖1、圖2和圖4中討論的溫度傳感器。寄存器600提供了溫度傳感器 表中的地址，如前面所討論的那樣。將溫度傳感器方框604在線路606 上的輸出提供給脈沖寬度表608。該表608還通過線路622連接至數(shù)據(jù) 寄存器610。數(shù)據(jù)寄存器610提供向脈沖寬度表608或向復(fù)用器612輸 入值的能力。通過這種方式，自適應(yīng)功率管理單元622可以提供數(shù)據(jù)寄 存器610的輸入，該輸入可以由復(fù)用器612替換為脈沖寬度值。換句話 說，提供對自適應(yīng)功率管理單元622的操作的控制的計算機程序可以直 接控制數(shù)據(jù)寄存器610中的值，從而直接控制從框圖中該點開始的電壓 縮放計算。帶隙參考電路618和Vdd參考電路632與如圖4中方框325所討論 和示出的類似。但是，在差分電路642中對帶隙參考電路618和芯片 Vdd參考電路632的輸出進行組合，差分電路642在線路640上提供輸 出。帶隙參考電路618還提供與差分電路665中的復(fù)用器612的輸出組 合的輸出。該差分電路665在線路667上提供輸出。與圖4中所示出的自適應(yīng)電壓電源的一個顯著不同是包括連接至線 路667的處理傳感器寄存器676和連接至線路640的IR降寄存器647。 由于線路667和線路640上的數(shù)據(jù)是數(shù)字的，所以這些寄存器676和647 可以分別接收這些線路上的值。作為替代，寄存器676可以接收線路680 上的輸入，正如寄存器647可以接收線路637上的輸入。換句話說，這些寄存器都是讀/寫寄存器。返回到線路667，將它的值輸入到從提供加 權(quán)值的寄存器668接收輸入的二進制或2的補碼復(fù)用器電路671。在該 實施例中，加權(quán)值可以用于增加或減少從差分電路665或處理傳感器寄 存器678產(chǎn)生的處理數(shù)值的影響。寄存器668在線路678上從自適應(yīng)功 率管理單元622接收輸入。將復(fù)用器電路671的結(jié)果提供給二進制或2 的補碼加法電路654。線路640還向復(fù)用器電路635提供輸入，復(fù)用器 電路635從IR降權(quán)重寄存器636接收加權(quán)值。如處理權(quán)重寄存器668， IR降權(quán)重寄存器636在線路684上從自適應(yīng)功率管理單元622接收輸 入。在線路652上將復(fù)用器635的輸出提供給加法器654。在線路650 上將加法器654的輸出提供給另 一個復(fù)用器657，復(fù)用器657連接至調(diào) 節(jié)器權(quán)重寄存器660。通過線路682連接至自適應(yīng)功率管理單元的該寄 存器使得可以對電源本身的縮放信號的輸出進行程序控制。因此，通過 在寄存器660中提供加權(quán)值，可以調(diào)節(jié)整個縮放電路在線路662上的輸 出。另夕卜，在圖6中，有一個表示到計算系統(tǒng)的接口的功率監(jiān)督電路627, 該功率監(jiān)督電路627從整體上說將通過到自適應(yīng)功率管理單元622的線 路629來對該數(shù)字自適應(yīng)電壓電源進行控制。寄存器600、 610、 676、 668、 660、 636和647是讀/寫寄存器。這樣，功率監(jiān)督器627可以通過 自適應(yīng)功率管理單元622來對數(shù)字自適應(yīng)電壓電源的操作進行整體的 監(jiān)視和調(diào)節(jié)。圖7是圖6框圖的更詳細的示圖，進一步示出了處理Vt器件閾值 電壓漂移。隨著該部分的老化，其器件的Vt漂移會導(dǎo)致更慢的性能。 該寄存器712連接至其所存儲的差分電路718。處理Vt漂移寄存器712 存儲由環(huán)形振蕩器744產(chǎn)生的脈沖寬度值。隨著該部分的老化，對于相 同的溫度值并且在帶隙電壓下，被寫入該寄存器的值將變得更大，表明度而預(yù)先計算的脈沖寬度值(在該部分壽命終點達到的最終脈沖寬度的 80%處估計的)進行比較，可以確定該部分何時達到它的壽命終點Vt 漂移的80%的點并且將產(chǎn)生表明該部分可能需要很快被替換的信號。在 一個實施例中，該寄存器712是只讀寄存器，其中基于用戶控制來將值寫入該寄存器(也就是，用戶可以判決何時可以將環(huán)形振蕩器744脈沖 寬度數(shù)據(jù)寫入該寄存器712，但是用戶不能寫入或者改寫該寄存器712 的值)。對于線程重引導(dǎo)(thread re-direction ),實際上不使用該寄存器， 但是為了完整起見，仍在此描述該寄存器。圖8是示出實施例的示圖，其中多個CPU內(nèi)核位于單個半導(dǎo)體襯 底800上。在該示出的實施例中，內(nèi)核802、 804、 806和808中的每一 個都是相同的。但是，應(yīng)當(dāng)明白，只要各自適應(yīng)電壓電源分別位于一個 內(nèi)核中，內(nèi)核的功能就與本發(fā)明的應(yīng)用無關(guān)。在圖8中，CPU內(nèi)核804 的視圖分解為視圖810,視圖810包括CPU本身以及在該內(nèi)核的表面上 通過線路815連接至功率監(jiān)督器817的自適應(yīng)電壓電源812。在操作中， 功率監(jiān)督器817表示對系統(tǒng)中所有內(nèi)核上的所有自適應(yīng)電壓電源的可 編程控制。通過使用在圖6和圖7中討論的寄存器，功率監(jiān)督器817可 以控制并監(jiān)視每個自適應(yīng)電壓電源的操作。圖9是示出功率監(jiān)督器在控制自適應(yīng)電壓電源時的操作的流程圖。 在步驟900中讀取連接至計數(shù)器922的熱二極管電壓，在步驟925中計 數(shù)器922遞增地對查找表進行尋址以確定通過線路979提供給差分方框 932的測量溫度值，計數(shù)器922還連接至測量值寄存器980。同時，在 方框928中讀取第一處理傳感環(huán)形振蕩器。在線路932上將該頻率值提 供給寫處理漂移寄存器926和差分電路932。另外，同時，在方框940 中讀取第二處理傳感器環(huán)形振蕩器電路。在線路942上將其輸出提供給 差分電路944 ，其中在線路946上提供第 一和第二環(huán)形振蕩器電路之間 的差值。圖9示出了對前面討論的自適應(yīng)電壓電源的軟件控制。方框950從 線路952通過判決954來發(fā)起軟件操控能力。如果軟件操控將要發(fā)生， 則將不會提供方框962中的輸入測量IR降值，但是將通過線路964向 IR降寄存器966提供方框960中的軟件輸入值。通過類似的方式，方框902控制由自適應(yīng)電壓電源使用的處理值。 當(dāng)實現(xiàn)軟件控制時，在線路904上向判決方框906提供信號。如果將要發(fā)生因軟件輸入而引起的操控，則通過線路916向?qū)懱幚砑拇嫫?18提 供方框912中的軟件輸入值，而不是方框914的所測量的處理。如所示 出的，此時通過線路934從差分電路932接收方框914中的輸入測量處 理值。該軟件對方框918中的寫處理寄存器和方框966中的寫IR降寄 存器進行控制。在方框936中對IR降數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)進行求和以提供 整個電壓縮放信號，該電壓縮放信號被輸出到在93 8處的電壓調(diào)節(jié)器以 向集成電路提供Vdd電源電壓。另外，通過類似的方式，方框970提供用戶或軟件操控，以便提供 用來替代所測量的溫度值的替換溫度值。這通過在線路974上向判決處 理972提供信號來進行。如果軟件將要操控測量值，則在線路978上發(fā) 送信號，以訪問軟件在方框982中提供的溫度值，該溫度值由線路984 寫入到寫溫度寄存器986。但是，如果沒有軟件操控或者用戶操控，則 判決方框972在線路976上向寄存器980提供信號，寄存器980從線路 924接收溫度，如前面所討論的那樣。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)明白，對權(quán)重寄存器的使用還提供了對 自適應(yīng)電壓電源操作的更高程度的軟件控制。因此，通過訪問這些寄存 器，功率監(jiān)督器可以監(jiān)視并調(diào)節(jié)包含在集成電路上的每個自適應(yīng)電壓電 源的操作。當(dāng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中包含多個中央處理單元內(nèi)核且每個中央處理單 元內(nèi)核包括其自己的自適應(yīng)電源時，可以提供如下電路，該電路用以收 集來自每個自適應(yīng)電源的數(shù)據(jù)并將其提供到監(jiān)控軟件，以增強數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)的有效操作。 一個示例是使用根據(jù)分布在中央處理單元上的自適應(yīng) 電源得到的IR降數(shù)據(jù)。已經(jīng)確定的是，具有更低IR降的中央處理單元 將更加有效地執(zhí)行指令。IR降信息可以用于選擇用于執(zhí)行一組指令或者 線程中的指令的中央處理單元。這在圖9中通過處理990示出，處理990 通過線路988連接至示出的寫IR降寄存器966。事實上，處理990連接 至所有的自適應(yīng)電源，以從每個自適應(yīng)電源收集該IR降數(shù)據(jù)。 一旦收 集，該處理就確定具有最低IR降的中央處理單元。然后在處理922中， 確定哪個中央處理單元內(nèi)核可以用于執(zhí)行指令。該處理982然后選擇IR降最低且可用的中央處理單元。然后，在處理984中，可以將指令線程 或者該組指令分配給所選擇的中央處理單元來執(zhí)行。雖然所討論的實施例僅僅示出了位于集成電路上的單個電壓控制 電路，但是應(yīng)當(dāng)明白，可以利用多個電壓控制電路來向不同的集成電路 部分提供不同的電壓。這種情況在圖10中示出，圖10與示出了位于單 個半導(dǎo)體襯底800上的多個中央處理單元的圖8類似。在圖10中，CPU 810是包含在半導(dǎo)體襯底800上的CPU 804的展開圖800。
CPU 810包 括自適應(yīng)電源812，自適應(yīng)電源812通過線路816連接至指令分配處理 818?？梢栽诰€路816上將IR降數(shù)據(jù)提供到指令分配處理，指令分配處 理不僅檢查每個中央處理單元的IR降數(shù)據(jù)，而且檢查中央處理單元是 否可用于接收將要執(zhí)行的新指令。 一旦確定可用的中央處理單元，則選 擇具有最低IR降的中央處理單元，以接收將要執(zhí)行的指令。通過線路 822從存儲器824得到這些指令，然后通過線路826將它們提供到中央 處理單元810。通過這種方式，將會把指令分配到可以最有效地執(zhí)行這 些指令的可用中央處理單元。盡管已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的特定實施例，但是對于本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員來說很明顯的是，在不偏離本發(fā)明及其更廣泛的方面的情況 下，基于這里的闡述，可以進行改變和修改。因此，所附權(quán)利要求會將 在本發(fā)明的真實本質(zhì)和范圍內(nèi)的所有這些改變和修改都涵蓋在其范圍 內(nèi)。另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，如果想要表明特定數(shù)目的所 引入的要求保護的單元，則應(yīng)在權(quán)利要求中明確地闡述這種意圖，并且 在沒有這種闡述的情況下，這種限定就不存在。對于非限制性示例，為 了幫助理解，所附權(quán)利要求包含了使用介紹性短語"至少一個，，和"一 個或多個"來引入要求保護的單元。然而，不應(yīng)當(dāng)將對這種短語的使用 解釋為暗示由不定冠詞"一"或"一個"來引入要求保護的單元會將包 含這種所引入的要求保護的單元的任何特定權(quán)利要求限制為只包含一 個這種單元的發(fā)明，即使是在同一權(quán)利要求包括介紹性短語"一個或多 個"或"至少一個"和諸如"一"或"一個"之類的不定冠詞時也是如 此，對于在權(quán)利要求中使用定冠詞來說，這同樣成立。
權(quán)利要求
1.一種用于在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中分配指令的方法，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括用于存儲指令的存儲器和多個中央處理單元(CPU)，每個CPU提供表明CPU的IR降數(shù)據(jù)的信號，該方法包括步驟從該多個CPU接收IR降信號；根據(jù)所接收的IR降數(shù)據(jù)選擇CPU；以及將指令從所述存儲器中分配到所選擇的CPU。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇步驟包括步驟 根據(jù)所接收的IR降信號確定所述多個CPU中哪個具有最低IR降數(shù) 據(jù)，以及選擇該具有最低IR降數(shù)據(jù)的CPU。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇步驟包括步驟 確定所述多個CPU中哪個能夠接收將要執(zhí)行的指令。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接收步驟包括對于 每個CPU,從第一環(huán)形振蕩器電路接收第一頻率值，所述第一環(huán)形 振蕩器電路與該CPU相鄰定位并連接至帶隙電壓源；從第二環(huán)形振 蕩器電路接收第二頻率值，所述第二環(huán)形振蕩器電路與該CPU相鄰 定位并連接至CPU電壓源；以及將所述第一和第二頻率值結(jié)合以提 供該CPU的IR降信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述結(jié)合步驟包括將權(quán)重值 與所述第一和第二頻率值結(jié)合以提供CPU的IR降信號。
6. —種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括多個中央處理單元(CPU)，其中每個CPU都具有用于提供IR 降數(shù)據(jù)信號的IR降測量電路；存儲器，所述存儲器包括供CPU執(zhí)行的程序指令，并且連接至 所述多個CPU;選擇電路，所述選擇電路連接至所述多個CPU,以接收IR降數(shù) 據(jù)信號，并用于提供表明所選擇CPU的信號；以及指令分配電路，所述指令分配電路連接至所述存儲器和多個CPU，并用于向所選擇的CPU提供指令。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中所述選擇電路包 括用于從CPU接收多個IR降數(shù)據(jù)信號以及用于將所選擇CPU信號 提供給具有最低IR降數(shù)據(jù)的CPU的電路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中所述選擇電路包 括用以確定所述多個CPU中哪個空閑并能夠接收將要執(zhí)行的指令的 電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中每個CPU包括用 于提供第一頻率值的第一環(huán)形振蕩器電路和用于提供第二頻率值的 第二環(huán)形振蕩器電路以及用于將所述第一和第二頻率值結(jié)合以提供CPU的IR降數(shù)據(jù)信號的差分電路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中每個CPU的每 個第 一 環(huán)形振蕩器電路都連接至帶隙電壓源。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中每個CPU的每 個第二環(huán)形振蕩器電路都連接至CPU電壓源。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中每個差分電路 進一步連接至具有權(quán)重值的權(quán)重寄存器，由所述差分電路將所述權(quán) 重值與所述第一和第二頻率值結(jié)合以提供CPU的IR降數(shù)據(jù)信號。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種將IR降數(shù)據(jù)用于指令線程引導(dǎo)的方法和系統(tǒng)。其中該系統(tǒng)具有用于存儲指令的存儲器以及用于執(zhí)行指令的若干中央處理單元，每個中央處理單元包括用于除其他數(shù)據(jù)之外還提供IR(電壓)降信息的自適應(yīng)電源。本發(fā)明還提供了一種電路，所述電路從眾多中央處理單元接收IR降信息，選擇具有最低IR降且可用于執(zhí)行指令的中央處理單元，并將指令從存儲器中分配到所選擇的中央處理單元。
文檔編號G06F9/38GK101241450SQ200810005720
公開日2008年8月13日 申請日期2008年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者D·K·辛格, F·I·阿塔拉 申請人:國際商業(yè)機器公司