多cpu系統(tǒng)及多cpu系統(tǒng)的調(diào)整方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非對稱多CPU(中央處理器)系統(tǒng)并且涉及其中的調(diào)整(scaling)方法，例如涉及通過應(yīng)用于攜帶信息終端裝置而有助于延長電池驅(qū)動時間的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為用于保證高數(shù)據(jù)處理性能的同時延長電池驅(qū)動時間的技術(shù)，存在專利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)。在該技術(shù)中，除了執(zhí)行數(shù)據(jù)處理的第一 CPU以外，還設(shè)置了與該第一 CPU相比峰值性能更低而功率效率更高的第二 CPU，利用第二 CPU監(jiān)視負(fù)荷，在負(fù)荷大的情況下，通過第一 CPU執(zhí)行處理，在上述負(fù)荷小的情況下，代替第一 CPU，使第二 CPU執(zhí)行上述處理。由此，根據(jù)負(fù)荷的狀態(tài)或溫度變化，減少系統(tǒng)動作時的漏電。
[0003]另外，專利文獻(xiàn)2記載了如下技術(shù)，在多處理器系統(tǒng)中，設(shè)置對在利用各處理器執(zhí)行任務(wù)時所需的耗電信息進(jìn)行管理的管理部，在選擇執(zhí)行任務(wù)的處理器時，使用上述耗電信息，選擇每單位耗電量的執(zhí)行處理量最大的處理器，將任務(wù)分配給該處理器。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)在移動終端等的能夠使用的電量有限的環(huán)境下能夠以有限的電量執(zhí)行更多的處理量的多處理器系統(tǒng)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-280378號公報
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2011-209846號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明人關(guān)于向多個CPU非對稱地分配處理的非對稱多CPU系統(tǒng)中的CPU處理的調(diào)整進(jìn)行了研究。即，使執(zhí)行任務(wù)的CPU的分配在數(shù)據(jù)處理性能高的CPU和低耗電的CPU之間可變。作為其方法提出了如下方法:在數(shù)據(jù)處理性能高的CPU的組和低耗電的CPU的組之間，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷，排他地切換所使用的CPU的組。另外，還提出了如下方法:使數(shù)據(jù)處理性能高的CPU組所包含的CPU和低耗電的CPU組所包含的CPU——對應(yīng)，在對應(yīng)的CPU彼此中使用DVFS (動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié))處理等，由此根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷排他地切換所使用的CPU。但是，在這些提案中，由于任務(wù)處理能夠使用的CPU的最大數(shù)量被限制為屬于雙方CPU組的全部CPU的一半，所以存在CPU資源的運轉(zhuǎn)效率差的問題。而且，由于排他地切換高數(shù)據(jù)處理性能的CPU和低數(shù)據(jù)處理性能的CPU，所以能夠?qū)崿F(xiàn)的性能成為從數(shù)據(jù)處理性能高的組選擇的多個CPU和從數(shù)據(jù)處理性能低的組中選擇的多個CPU的總和，有時不能實現(xiàn)中間性的數(shù)據(jù)處理性能。換言之，不能控制成在某一瞬間非對稱多CPU系統(tǒng)恰當(dāng)?shù)貪M足所需的處理性能，有可能會選擇超過滿足必要的處理性能的CPU的組合。由此，可能會造成不必要的耗電。但是，對于雙方的組，為了僅將負(fù)荷大的任務(wù)分配給數(shù)據(jù)處理性能高的CPU，并僅將負(fù)荷小的任務(wù)分配給低耗電的CPU而能夠最大限度地利用全部CPU，需要將OS的內(nèi)核、尤其是將任務(wù)調(diào)度器(task scheduler)或任務(wù)分配器(task dispatcher)在這樣的CPU系統(tǒng)中最優(yōu)化。但是，實現(xiàn)這樣的最優(yōu)化不是容易的。專利文獻(xiàn)1、2的技術(shù)也沒有啟示對此的解決對策。
[0009]本發(fā)明的上述以及其他目的和新的特征能夠從本說明書的記載和附圖得以明確。
[0010]若針對本申請公開的發(fā)明中的代表性的方案簡單地進(jìn)行說明，則如下所述。
[0011]S卩，在分別搭載有多個數(shù)據(jù)處理性能和耗電量不同的多種CPU的非對稱多CPU系統(tǒng)中，以使整體性的數(shù)據(jù)處理性能和耗電量的最大值帶有變動的方式(以使整體的數(shù)據(jù)處理性能和耗電量的最大值逐級不同的方式)，預(yù)先對所述CPU的種類和個數(shù)的組合的多個方式進(jìn)行多個定義，按照根據(jù)與數(shù)據(jù)處理的環(huán)境而從定義信息中選擇的方式，控制分配給數(shù)據(jù)處理的CPU的種類和個數(shù)。
[0012]發(fā)明效果
[0013]若簡單地說明由本申請公開的發(fā)明中的具有代表性的方案得到的效果，則如下所述。
[0014]S卩，能夠與數(shù)據(jù)處理負(fù)荷等的數(shù)據(jù)處理環(huán)境相應(yīng)地抑制不必要的耗電，并且能夠易于選擇滿足必要的數(shù)據(jù)處理性能的CPU的組合。
【附圖說明】
[0015]圖1是層級地例示了處理器的硬件及軟件的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0016]圖2是示出非對稱多CPU系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖3是示出CPU (Big CPU) 8a?8d和CPU (Little CPU) 9a?9d的組合方式的說明圖。
[0018]圖4A是作為比較例而示出根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷等排他地切換所使用的CPU組的方法的說明圖。
[0019]圖4B是作為比較例而示出使數(shù)據(jù)處理性能高的CPU的組所包含的多個CPU和低耗電的CPU的組所包含的多個CPU——對應(yīng)，并在對應(yīng)的CPU之間，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷排他地切換所使用的CPU的方法的說明圖。
[0020]圖5A是例示了與圖4A的情況下的CPU的種類和個數(shù)相關(guān)的組合方式的說明圖。
[0021]圖5B是例示了與圖4B的情況下的CPU的種類和個數(shù)相關(guān)的組合方式的說明圖。
[0022]圖6是例示了虛擬處理器的分配處理的控制流程的流程圖。
[0023]圖7是示出調(diào)節(jié)器(governor)如何取得熱量的發(fā)生狀況、電池剩余容量、處理負(fù)荷的信息的一例的說明圖。
[0024]圖8是示出調(diào)節(jié)器如何判斷是否需要虛擬處理器的切換并根據(jù)其結(jié)果如何選擇適當(dāng)?shù)奶摂M處理器這樣的處理例的說明圖。
[0025]圖9是例示了在采用虛擬處理器的逐級更新并且還能夠采用跳過更新的情況下的虛擬處理器的分配控制的流程圖。
[0026]圖10是層級地例示了還考慮了 CPU的電源控制時的處理器的硬件及軟件的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0027]圖11是例示了在采用了圖10的結(jié)構(gòu)的情況下的初始化部分的處理流程的流程圖。
[0028]圖12是示出對在步驟18-4、18-5中減少不需要的CPU時的判斷所使用的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)定的表格的一例的說明圖。
[0029]圖13是例示了通過在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中也根據(jù)圖10的調(diào)節(jié)器控制CPU熱插拔來進(jìn)一步強化省電效果的情況下的處理流程的流程圖。
[0030]圖14是層級地例示了能夠進(jìn)行如下控制的處理器的硬件及軟件的結(jié)構(gòu)的說明圖，即，通過對圖10的例子進(jìn)一步組合DVFS (動態(tài)電壓頻率調(diào)整)控制而將耗電抑制到必要最低限度以實現(xiàn)連續(xù)的性能提高。
[0031]圖15是例示了向圖6追加了 DVFS處理的控制流程的流程圖。
[0032]圖16是例示了步驟25的DVFS處理的內(nèi)容的說明圖。
[0033]圖17是示出在從所選擇的虛擬處理器的處理性能的范圍不進(jìn)入相鄰的處理性能范圍的范圍內(nèi)，對CPU的同步時鐘頻率進(jìn)行調(diào)整的變形例的說明圖。
【具體實施方式】
[0034]1.實施方式的概要
[0035]首先，關(guān)于本申請公開的發(fā)明的代表性的實施方式，對其概要進(jìn)行說明。在代表性的實施方式的概要說明中，標(biāo)注括號進(jìn)行參考的附圖中的附圖標(biāo)記只不過是例示了被標(biāo)注該附圖標(biāo)記的結(jié)構(gòu)要素的概念所包含的結(jié)構(gòu)。
[0036](1) <數(shù)據(jù)處理性能和耗電量有多個不同等級的CPU的種類和個數(shù)的組合方式>
[0037]按每個種類搭載有多個數(shù)據(jù)處理性能和耗電量不同的多種CPU (8a?8d、9a?9d)的非對稱多CPU系統(tǒng)，具有定義信息(10、13)，該定義信息(10、13)以使整體性的數(shù)據(jù)處理性能和耗電量的最大值存在變動(整體性的數(shù)據(jù)處理性能和耗電量的最大值具有不同等級)的方式，對CPU的種類和個數(shù)的組合的多個方式進(jìn)行定義，并向以根據(jù)數(shù)據(jù)處理的環(huán)境從上述定義信息中選擇的方式而被特定的CPU分配數(shù)據(jù)處理(21)。
[0038]由此，能夠基于定義信息，以僅將負(fù)荷大的任務(wù)分配給數(shù)據(jù)處理性能高的CPU，并僅將負(fù)荷小的任務(wù)分配給低耗電的CPU的方式，控制針對數(shù)據(jù)處理的CPU分配。因此，也可以不完全依賴于0S的任務(wù)調(diào)度器或任務(wù)分配器，不需要為了進(jìn)行這樣的處理而將0S的任務(wù)調(diào)度器或任務(wù)分配器最優(yōu)化。另外，能夠最大程度地利用全部CPU，從而CPU資源的運轉(zhuǎn)效率也良好，而且，通過針對CPU的數(shù)據(jù)處理分配而能夠?qū)崿F(xiàn)的性能不限于高的數(shù)據(jù)處理性能或低的數(shù)據(jù)處理性能，還能夠?qū)崿F(xiàn)中間性的數(shù)據(jù)處理性能，因此認(rèn)為幾乎不會有不必要的耗電。因此，能夠與數(shù)據(jù)處理環(huán)境的負(fù)荷相應(yīng)地抑制不必要的耗電，并且能夠易于實現(xiàn)必要的數(shù)據(jù)處理性能。
[0039]⑵〈按數(shù)據(jù)處理性能和耗電量逐級增加的方向組合的方式>
[0040]在項1中，上述定義信息保有的CPU的種類和個數(shù)的組合的多個方式是按照使數(shù)據(jù)處理性能和耗電量逐級增加的方向組合CPU的種類和個數(shù)的方式(10、13)。
[0041]由此，能夠唯一地選擇能夠滿足必要處理性能的最小性能的方式。
[0042](3)〈按逐級滿足所要求的處理性能的方向組合的方式>
[0043]在項1中，上述定義信息保有的CPU的種類和個數(shù)的組合的多個方式是按照逐級滿足根據(jù)數(shù)據(jù)處理的環(huán)境所要求的處理性能的方向組合CPU的種類和個數(shù)的方式(10、13)，選擇能夠滿足所要求的處理性能的最小性能的方式。
[0044]由此，能夠唯一地選擇能夠滿足必要處理性能的最小性能的方式。
[0045](4)〈數(shù)據(jù)處理的負(fù)荷、發(fā)熱狀況、電池余量、用戶設(shè)定>
[0046]在項2或3中，上述數(shù)據(jù)處理的環(huán)境是以數(shù)據(jù)處理的負(fù)荷(lb)的大小掌握的第一環(huán)境、以數(shù)據(jù)處理的負(fù)荷(lb)的大小及發(fā)熱狀況(lc)掌握的第二環(huán)境、以數(shù)據(jù)處理的負(fù)荷(lb)的大小、發(fā)熱狀況(lc)及電池余量(Id)掌握的第三環(huán)境、或者以用戶設(shè)定(le、lf)、數(shù)據(jù)處理的負(fù)荷(lb)的大小、發(fā)熱狀況(lc)及電池余量(Id)掌握的第四環(huán)境。
[0047]由此，根據(jù)第一環(huán)境，能夠就針對數(shù)據(jù)處理能力的富余度這一點來掌握數(shù)據(jù)處理的環(huán)境。根據(jù)第二環(huán)境，能夠就考慮了發(fā)熱狀況的數(shù)據(jù)處理能力的富余度這一點來掌握數(shù)據(jù)處理的環(huán)境。根據(jù)第三環(huán)境，能夠就考慮了發(fā)熱狀況和電源供給極限的數(shù)據(jù)處理能力的富余度這一點來掌握數(shù)據(jù)處理的環(huán)境。根據(jù)第四環(huán)境，能夠就考慮了發(fā)熱狀況和電源供給極限的數(shù)據(jù)處理能力的富余度這一點來掌握數(shù)據(jù)處理的環(huán)境，并且能夠?qū)⒂脩粼O(shè)定反映至數(shù)據(jù)處理環(huán)境。
[0048](5) <基于數(shù)據(jù)處理性能和耗電量的CPU的發(fā)熱狀況>
[0049]在項4中，上述發(fā)熱狀況是數(shù)據(jù)處理性能和耗電量相對大的CPU的組所包含的CPU的發(fā)熱狀況。
[0050]由此，能夠掌握對數(shù)據(jù)處理能力帶來影響的發(fā)熱狀態(tài)。當(dāng)然，還能夠監(jiān)視數(shù)據(jù)處理性能和耗電量小的CPU的發(fā)熱狀況。
[0051](6) <數(shù)據(jù)處理性能和耗電量大的種類以及數(shù)據(jù)處理性能和耗電量小的種類>
[0052]在項1中，上述CPU的種類是根據(jù)CPU的數(shù)據(jù)處理性能和耗電量的大小不同來分類的CPU的多個組。例如，上述CPU的種類是數(shù)據(jù)處理性能和耗電量大的CPU的組(8)以及數(shù)據(jù)處理性能和耗電量小的CPU的組(9)。
[0053]由此，通過將分組設(shè)為2組，不會使控制過度復(fù)雜化，能夠針對每個方式的定義，來改變CPU的分配。當(dāng)然，也可以進(jìn)行3組以上的分組。
[0054](7) <比搭載CPU的個數(shù)多的組合方式數(shù)量>
[0055]在項1中，上述CPU的種類和個數(shù)的組合的方式的數(shù)量比所搭載的CPU的個數(shù)多。
[0056]由此，能夠細(xì)分與CPU的種類和個數(shù)的組合的方式相關(guān)的等級，有助于提高耗電和數(shù)據(jù)處理性能的逐級的控制精度。此外，當(dāng)然，組合方式的數(shù)量也可以與所搭載的CPU的個數(shù)相同或為其以下。
[0057]⑶〈通過用戶空間的控制程序向內(nèi)核通知>
[0058]在項1中，分配給數(shù)據(jù)處理的CPU的種類和個數(shù)的控制是通過用戶空間的控制程序(1)，將能夠用于數(shù)據(jù)處理的CPU的種類和個數(shù)向內(nèi)核通知的處理。
[0059]由此，能夠基于定義信息，容易地進(jìn)行CPU的分配控制。