芯片上的異構(gòu)的多處理器系統(tǒng)中的模態(tài)工作負載調(diào)度的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]便攜式計算設(shè)備(“pro”)在個人和專業(yè)層次上正在變成人們的必需品。這些設(shè)備可以包括蜂窩電話、便攜式數(shù)字助理(“PDA”)、便攜式游戲控制臺、掌上計算機以及其它便攜式電子設(shè)備。
[0002]PCD的一個獨特之處在于:它們通常不具有往往在較大的計算設(shè)備(諸如筆記本電腦和臺式電腦中)能找到的像風(fēng)扇那樣的主動散熱設(shè)備。因此，熱能產(chǎn)生在PCD中通常通過各種熱管理技術(shù)的應(yīng)用來管理，這些熱管理技術(shù)可以包括以處理性能的為代價來衰弱或關(guān)閉電子元件。在PCD中使用熱管理技術(shù)力爭在減輕熱能生成和影響由PCD提供的服務(wù)質(zhì)量(“QoS”)之間尋求平衡。然而，當過量的熱能產(chǎn)生不是問題時，可以通過以最大頻率等級在P⑶中運行處理組件來使QoS最大。
[0003]在具有異構(gòu)的處理組件的P⑶中，各個處理組件不是平等的。因此，當熱能產(chǎn)生在異構(gòu)的處理器中不是問題時，以由最慢處理組件指示的最大頻率等級來運行所有處理組件會使得沒有充分利用PCD中可用的實際處理能力。類似地，當異構(gòu)PCD中的情況指示功率節(jié)省優(yōu)先于處理速度時(例如當熱能生成是問題時)，假設(shè)所有的處理組件以給定的降低的處理速度等同地運行會導(dǎo)致消耗超過必要功率的工作負載分配。
[0004]因此，本領(lǐng)域中需要用于在考慮個體處理組件的已知性能特性的前提下，在異構(gòu)的處理組件之間分配PCD中的工作負載，以滿足與PCD的操作模式相關(guān)聯(lián)的性能目標的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]公開了用于包含異構(gòu)的多處理器片上系統(tǒng)(“SoC”)的便攜式計算設(shè)備中基于模式的工作負載重新分配的方法和系統(tǒng)的各個實施例。因為異構(gòu)的多處理器SoC中的個體處理組件可以展示不同的性能能力或強度，并且因為這些處理組件中的一個以上的處理組件可能能夠處理給定的代碼塊，因此，可以通過以滿足操作模式的性能目標的方式，實時或接近實時地向最能夠處理代碼塊的處理組件分配工作負載，利用基于模式的重新分配系統(tǒng)和方法來優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量(“QoS”)。
[0006]一種這樣的方法涉及:確定異構(gòu)的多處理器SoC中的多個個體處理組件中的每個處理組件的性能能力。性能能力可以包括最大處理頻率以及由每個處理組件表現(xiàn)出的靜態(tài)電源電流。值得注意的是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會認識到:那些具有相對較高的最大處理頻率的處理組件可能最適合于在rcD處于高性能處理(“HPP”)模式時來處理工作負載，而表現(xiàn)出相對較低的靜態(tài)電源電流的那些處理組件可能最適合于在P⑶處于功率節(jié)省(“PS”)模式時來處理工作負載。
[0007]監(jiān)測PCD中的一個或多個模式?jīng)Q策條件的指示符?；谧R別出的模式?jīng)Q策條件中的任意一個或多個模式?jīng)Q策條件的存在，確定與PCD的某些性能目標相關(guān)聯(lián)的操作模式。例如，電池充電器已經(jīng)插入P⑶從而提供基本上無限的功率源的指示可以觸發(fā)HPP操作模式，所述HPP操作模式具有以最快可能的速度對工作負載進行處理的相關(guān)聯(lián)的性能目標。類似地，電池容量已經(jīng)下降到低于預(yù)先確定的門限從而造成PCD可能斷電的風(fēng)險的指示可以觸發(fā)PS操作模式，所述PS操作模式具有以最低量的功率開銷對工作負載進行處理的相關(guān)聯(lián)的性能目標。
[0008]基于操作模式和相關(guān)聯(lián)的性能目標，可以基于每個處理組件的個體性能能力在處理組件之間重新分配處理組件的活動工作負載。以這種方式，對被最佳地安置為以滿足操作模式的性能目標的方式來處理工作負載的那些處理組件被區(qū)分優(yōu)先次序用于工作負載的分配。
【附圖說明】
[0009]在附圖中，除非另有指示，否則相同的參考標號在各個圖中指代相同的部分。對于具有字母字符標示的參考標號，例如“102A”或“102B”，字母字符標示可以區(qū)分同一附圖中出現(xiàn)的兩個相同的部分或元件。當參考標號旨在涵蓋所有附圖中具有相同參考標號的所有部分時，可以省略參考標號的字母字符標示。
[0010]圖1是示出與便攜式計算設(shè)備(“pro”)的給定四核芯片組中的示例性內(nèi)核ο、ι、2和3相關(guān)聯(lián)的處理能力和泄漏率的圖表。
[0011]圖2是示出可以指示PCD的操作模式的示例性條件或觸發(fā)的圖。
[0012]圖3是示出用于異構(gòu)的多核PCD中基于模式的工作負載重新分配的片上系統(tǒng)的實施例的功能框圖。
[0013]圖4是用于實現(xiàn)用于基于模式的工作負載重新分配的方法和系統(tǒng)的無線電話形式的PCD的示例性非限制方面的功能框圖。
[0014]圖5A是示出圖4中示出的芯片的硬件的示例性空間布置的功能框圖。
[0015]圖5B是示出用于支持基于模式的工作負載重新分配的圖4的PCD的示例性軟件架構(gòu)的示意圖。
[0016]圖6是示出用于圖4的P⑶中的異構(gòu)的處理組件之間的基于模式的工作負載重新分配的方法的實施例的邏輯流程圖。
[0017]圖7是示出基于模式的工作負載重新分配子例程的實施例的邏輯流程圖。
【具體實施方式】
[0018]本文中使用的“示例性的”一詞意指“用作示例、實例或說明”。在本文中被描述為“示例性的”的任何方面不一定被解釋為排他的、優(yōu)選的或者比其它方面更有優(yōu)勢的。
[0019]在本說明書中，術(shù)語“應(yīng)用”還可以包括具有可執(zhí)行內(nèi)容的文件，諸如:對象代碼、腳本、字節(jié)代碼、標記語言文件和補丁。此外，“應(yīng)用”在本文中還可以包括在性質(zhì)上不可執(zhí)行的文件，諸如需要被打開的文檔或需要被訪問的其它數(shù)據(jù)文件。
[0020]如本說明書中所使用的，術(shù)語“組件”、“數(shù)據(jù)庫”、“模塊”、“系統(tǒng)”、“熱能產(chǎn)生組件”、“處理組件”、“處理引擎”、“應(yīng)用處理器”等旨在指代計算機相關(guān)的實體，它們是硬件、固件、硬件和軟件的組合、軟件、或者執(zhí)行中的軟件，并且表示用于提供功能并在本說明中描述的過程或過程流中執(zhí)行某些步驟的示例性模塊。例如，組件可以是但不限于是運行在處理器上的過程、處理器、對象、可執(zhí)行程序，所執(zhí)行的線程、程序、和/或計算機。通過說明的方式，在計算設(shè)備上運行的應(yīng)用和計算設(shè)備都可以是組件。一個或多個組件可以位于過程和/或所執(zhí)行的線程之內(nèi)，并且組件可以位于一臺計算機上和/或分布在兩臺或更多臺計算機之間。此外，這些組件可以從具有各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲在其上的各種計算機可讀介質(zhì)執(zhí)行。組件可以諸如根據(jù)具有一個或多個數(shù)據(jù)分組通過本地和/或遠程過程進行通信(例如，來自與本地系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)和/或跨越例如互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中的另一個組件進行交互、通過信號的方式與其他系統(tǒng)進行交互的一個組件的數(shù)據(jù))。
[0021]在本說明書中，術(shù)語“中央處理單元(‘CPU’)”、“數(shù)字信號處理器’(‘DSP’)”、“芯片”和“芯片組”是可位于PCD中的處理組件的非限制性示例，并且除非另有指示否則可互換使用。此外，如同本文中所區(qū)分的，CPU、DSP或者芯片或芯片組可以包括通常在本文中被稱為“內(nèi)核”和“子核”的一個或多個不同的處理組件。
[0022]在本說明書中，將理解的是:術(shù)語“熱”和“熱能”可以與能夠產(chǎn)生或消耗可以以“溫度”為單位測量的能量的設(shè)備或組件關(guān)聯(lián)使用。因此，還將理解的是:術(shù)語“溫度”，參考某個標準值，設(shè)想可以指示“熱能”產(chǎn)生設(shè)備或組件的相對溫度或缺少熱的任何測量。例如，當兩個組件處于“熱”平衡時，兩個組件的“溫度”相同。
[0023]在本說明書中，術(shù)語“工作負載”、“處理負載”、“處理工作負載”和“代碼塊”可互換使用，并通常指向處理負荷，或者處理負荷的百分比，其與給定實施例中的給定處理組件相關(guān)聯(lián)，或者分配給給定實施例中的給定處理組件。相對于上文所定義的更進一步，“處理組件”可以是但不限于:中央處理單元、圖形處理單元、內(nèi)核、主核、子核、處理區(qū)域、硬件引擎等，或者位于便攜式計算設(shè)備內(nèi)的集成電路中或在其之外的任何組件。此外，在某種程度上，術(shù)語“熱負載”、“熱分布”、“熱信號”、“熱處理負載”等表示可以在處理組件上運行的工作負載負荷，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到:本公開內(nèi)容中這些“熱”術(shù)語的使用可與處理負載分布、工作負載負荷和功耗有關(guān)。
[0024]在本說明書中，術(shù)語“熱減輕技術(shù)”、“熱策略”、“熱管理”和“熱減輕措施”可以互換使用。
[0025]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到:術(shù)語“DMIPS”表示每秒要處理給定數(shù)量的幾百萬條指令的整數(shù)運算(Dhrystone)迭代的數(shù)量。在本說明書中，術(shù)語被用作測量的一般單位來指示示例性實施例中處理器性能的相對水平，并將不會被解釋為暗示落入本公開內(nèi)容的范圍之內(nèi)的任何給定的實施例必須包括或必須不包括具有任何特定的整數(shù)運算等級的處理器。
[0026]在本說明書中，術(shù)語“分配”和“重新分配”通常可互換使用。術(shù)語“分配”的使用不局限于初始分配，并且因此固有地包括重新分配。
[0027]在本說明書中，術(shù)語“便攜式計算設(shè)備”(“PCD”)用于描述靠有限容量電源(例如電池)來起作用的任何設(shè)備。雖然靠電池來起作用的PCD已經(jīng)使用了幾十年，但可充電電池技術(shù)的進步加上第三代(“3G”)和第四代(“4G”)無線技術(shù)的到來已經(jīng)使得大量TCD具有多種能力。因此，除了別的之外，PCD可以是蜂窩電話、衛(wèi)星電話、尋呼機、PDA、智能電話、導(dǎo)航設(shè)備、智能本或閱讀器、媒體播放器、上述設(shè)備的組合、具有無線連接的膝上型計算機。
[0028]在本說明書中，術(shù)語“性能”通常用于指代一個處理組件與另一個處理組件相比較的效率，并且因此可以根據(jù)其使用的上下文用各種單位來進行量化。例如，當上下文是以內(nèi)核可以處理給定工作負載的MHz為單位的速度時，高容量內(nèi)核可以表現(xiàn)出比低容量內(nèi)核更好的性能。類似地，當上下文是在處理給定的工作負載時與內(nèi)核相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)電源電流(“IDDq”)，S卩，以mA為單位的功耗時，低容量內(nèi)核可以表現(xiàn)出比高容量內(nèi)核要好的性能。
[0029]對具有異構(gòu)的處理組件的P⑶中的用于QoS優(yōu)化的處理性能進行管理可以通過利用可用于工作負載分配的個體處理引擎的不同性能特性來實現(xiàn)。關(guān)于可以包括在異構(gòu)的處理組件中的各個處理引擎的不同性能特性，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到:性能差異可歸因于任何數(shù)量的原因，這些原因包括但不限于不同級別的硅，設(shè)計變化等。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到:與給定處理組件相關(guān)聯(lián)的性能特性可以根據(jù)該處理組件的操作溫度、向該處理組件提供的功率等而不同。
[0030]例如，考慮可以包括在性能容量上通常從低到高評級的多個不同處理內(nèi)核的示例性異構(gòu)的多核處理器(值得注意的是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到:也可以考慮可以包括多個不同處理組件(每個處理組件包含一個或多個內(nèi)核)的示例性異構(gòu)多處理器片上系統(tǒng)(“SoC”))。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解:異構(gòu)的處理器中的低容量至中等容量處理內(nèi)核將在給定工作負載容量處表現(xiàn)出低功率泄漏率，并且因此與具有相對較高性能容量的處理內(nèi)核相比表現(xiàn)出較低速率的熱能生成。與較低容量的內(nèi)核相比，較高容量的內(nèi)核能夠在較短量的時間內(nèi)處理給定數(shù)量的DMIP。出于這些原因，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到:當PCD處于“高性能”模式時，會更期望高容量內(nèi)核用于工作負載分配，而當PCD處于“功率節(jié)省”模式時，會更期望低容量內(nèi)核(其具有較低的電流泄漏等級)用于工作負載分配。
[0031]認識到當P⑶處于某些操作模式時，異構(gòu)的處理器中的某些內(nèi)核比其它內(nèi)核更適合于處理給定的工作負載，可以利用基于模式的工作負載重新分配算法來向在給定模式的上下文中提供最佳性能的處理內(nèi)核或一些內(nèi)核重新分配工作負載。例如，PCD中的某些條件