專(zhuān)利名稱(chēng)：包括設(shè)備組的功率消耗局部限制的功率管理方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及處理系統(tǒng)中的功率管理，更具體地說(shuō)，涉及功率管理的方案，該方案中包括局部限制和控制在處理系統(tǒng)中的設(shè)備的功率消耗。
背景技術(shù)：
由于各種原因，當(dāng)今的計(jì)算系統(tǒng)含有精細(xì)復(fù)雜的功率管理方案。對(duì)于如像“筆記本型”、“膝上型”之類(lèi)的便攜式計(jì)算機(jī)和其它的包括個(gè)人數(shù)字助理(PDA)在內(nèi)的便攜式單元而言，主電源是電池電源。智能功率管理延長(zhǎng)了電池的壽命，因此也延長(zhǎng)了用戶不用與副電源相連就能操作系統(tǒng)的時(shí)間。功率管理也已在“綠色系統(tǒng)”公司內(nèi)實(shí)行了，由于節(jié)省了能量和降低了熱耗散，因而減少了大樓內(nèi)耗散的功率。
近來(lái)，在線路功率連接的系統(tǒng)中，尤其是在具有高處理功率的核心(core)和系統(tǒng)中，功率管理已成為一種需要，這是因?yàn)楝F(xiàn)在部件和/或系統(tǒng)是和總的潛在功率消耗級(jí)別一起設(shè)計(jì)的，它們或者超過(guò)單個(gè)集成電路或機(jī)柜(cabinet)的功率耗散的限度，或者是全部可利用電源沒(méi)有設(shè)計(jì)為足以同時(shí)運(yùn)行所有的單元。例如，由于過(guò)度的功率耗散級(jí)別，或者是由于在整個(gè)處理器上分配必需的電流級(jí)別而沒(méi)有過(guò)度電壓降的問(wèn)題，可以按多個(gè)不能全部同時(shí)運(yùn)行的執(zhí)行單元來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)處理器。
然而，系統(tǒng)部件的功率管理通常都會(huì)引起等待時(shí)間/可利用性方面的問(wèn)題，其中，從節(jié)省功率的狀態(tài)中恢復(fù)過(guò)來(lái)的時(shí)間還涉及到減少處理流量的費(fèi)用。另外，操作系統(tǒng)中的傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器配置方案由于在整個(gè)可利用的存儲(chǔ)器中擴(kuò)散了頻繁存取的存儲(chǔ)器的位置，因此更加重了這個(gè)問(wèn)題。已經(jīng)提出并執(zhí)行了可在某種程度上減輕這個(gè)問(wèn)題的存儲(chǔ)器配置和受管理的處理器的功率管理技術(shù)，但是，由于缺乏信息或是由于關(guān)于實(shí)際的存儲(chǔ)器使用的信息的等待時(shí)間，還達(dá)不到理想的程度，否則，這些技術(shù)就能夠?qū)ε渲脕?lái)運(yùn)行進(jìn)程的不常用的存儲(chǔ)器進(jìn)行更有效的功率管理。
在操作系統(tǒng)層上，關(guān)于一個(gè)設(shè)備的功率消耗變化的信息并不像在設(shè)備或設(shè)備控制器層上那樣容易得到。此外，操作系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的功率管理狀態(tài)的典型的控制達(dá)不到在設(shè)備或設(shè)備控制器層上可以提供的功率管理響應(yīng)度的級(jí)別。但是，在性質(zhì)上僅僅是局部的控制方案可能不符合所要求的功率消耗限度，這個(gè)限度使得處理系統(tǒng)能在當(dāng)前功率的有效利用率之內(nèi)或在熱狀態(tài)中運(yùn)行。通常，用全局功率的有效利用率或整個(gè)系統(tǒng)的溫度來(lái)指示全局功率限度。例如，在用電池運(yùn)行的系統(tǒng)中，可以用可利用的電池能量來(lái)指示全部功率的有效利用率。在一個(gè)處理系統(tǒng)中，在可能進(jìn)行分散的熱測(cè)量的情況下，通常用一個(gè)熱點(diǎn)，例如，一個(gè)處理器外殼溫度，來(lái)指示一個(gè)系統(tǒng)中的功率耗散的限度。
此外，在一個(gè)或一組設(shè)備同時(shí)改變功率管理狀態(tài)時(shí)所出現(xiàn)的嚴(yán)重的功率消耗變動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電流尖峰脈沖，電流尖峰脈沖會(huì)引起干擾，從而中斷設(shè)備或整個(gè)處理系統(tǒng)的操作。因此，希望能夠控制一個(gè)系統(tǒng)的功率消耗，以避免功率消耗的重大變化。
所以，希望在處理系統(tǒng)中，尤其是在存儲(chǔ)器子系統(tǒng)中，有一個(gè)提供功率管理的方法和系統(tǒng)，它能夠通過(guò)提供對(duì)設(shè)備的功率管理狀態(tài)的敏感的局部控制，來(lái)控制功率消耗的全局指示級(jí)(globally-ditactated level)。進(jìn)而希望提供這樣的一種控制，它不會(huì)由于整個(gè)功率消耗的大變動(dòng)而引起電流尖峰脈沖。

發(fā)明內(nèi)容
在提供對(duì)設(shè)備的功率管理狀態(tài)的敏感的局部控制的同時(shí)，在能符合全局指示的功率消耗限度的處理系統(tǒng)中，提供功率管理的目的是提供一種方法、系統(tǒng)和設(shè)備控制器，用于在一個(gè)處理系統(tǒng)中提供功率管理的局部控制。
通過(guò)對(duì)一組設(shè)備的功率消耗設(shè)置一個(gè)限度來(lái)限制單個(gè)的設(shè)備和/或設(shè)備組所消耗和耗散的功率。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備控制器或在一組設(shè)備的成員之間的另一個(gè)同等的控制機(jī)制，將這一組設(shè)備的功率消耗保持在規(guī)定的上限之下。也可以設(shè)定功率消耗的上限，以便通過(guò)減少受控設(shè)備的功率管理狀態(tài)的變化來(lái)避免在處理系統(tǒng)的功率分配網(wǎng)絡(luò)中的電流尖峰脈沖。例如，可以這樣來(lái)限制一個(gè)存儲(chǔ)控制器，以使得只有最少量的存儲(chǔ)模塊總是處在活躍狀態(tài)之中。
如上所述，設(shè)備控制器可以是存儲(chǔ)控制器，而受控設(shè)備可以是與存儲(chǔ)控制器相連的存儲(chǔ)模塊。設(shè)備控制器和設(shè)備可以是處理系統(tǒng)中的任何能夠受管理的子系統(tǒng)，或者，這些設(shè)備可以一致地是處理地點(diǎn)(locale)和負(fù)責(zé)相關(guān)地點(diǎn)的功率管理的設(shè)備控制器單元。
通過(guò)下面對(duì)附圖中所示的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的更加具體的描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。


本發(fā)明新穎的特征所確保的特點(diǎn)在所附權(quán)利要求中陳述。然而，本發(fā)明本身、以及優(yōu)選實(shí)施例、還有目標(biāo)、及其優(yōu)勢(shì)，通過(guò)結(jié)合附圖閱讀時(shí)參照下面圖示的實(shí)施例的詳細(xì)描述，將會(huì)最好地理解，其中，相似的參考號(hào)指示相似的部件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例描述一存儲(chǔ)控制器的框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例描述的一功率管理單元的框圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及處理系統(tǒng)中設(shè)備控制器層上的功率管理設(shè)置的局部控制和評(píng)估，以及為處理系統(tǒng)中若干設(shè)備組設(shè)置最大功率消耗限度的全局控制。在與本申請(qǐng)同時(shí)待審的發(fā)明名稱(chēng)為“METHOD AND SYSTEM FOR POWERMANAGEMENT INCLUDING DEVICE CONTROLLER-BASED DEVICEUSE EVALUATION AND POWER-STATE CONTROL”、申請(qǐng)?zhí)枮?0/727,319的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)了基于設(shè)備控制器的功率管理方案，該方案提供改進(jìn)了的對(duì)局部資源需求的響應(yīng)度(responsiveness)，同時(shí)減少了附加設(shè)備的功率消耗，與唯全局的(global-only)功率管理控制方案相比，可能具有細(xì)得多的粒度(granularity)。然而，如果功率管理控制完全停留在局部層上，就不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)或控制整個(gè)系統(tǒng)的功率消耗，這是因?yàn)榫植靠刂破鲀H僅確定系統(tǒng)在指定時(shí)刻的功率管理狀態(tài)。此外，由于改變局部層上的設(shè)備的功率管理狀態(tài)而引起的局部功率消耗級(jí)別的變化，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)功率分配網(wǎng)絡(luò)和電源電流的劇大改變。因此，不希望功率消耗有大的變動(dòng)，這是因?yàn)楣β氏牡拇笞儎?dòng)會(huì)在系統(tǒng)的數(shù)字電路中產(chǎn)生干擾，從而使操作中斷或降級(jí)，并對(duì)電源部件施加更多的壓力。
本發(fā)明用局部控制器來(lái)加強(qiáng)對(duì)功率管理設(shè)置的局部控制，該局部控制器為處理系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備組設(shè)定了局部最大的功率消耗級(jí)別(限度)。然后，局部控制器管理局部層上的功率消耗，并同時(shí)確保滿足整個(gè)全局系統(tǒng)的功率消耗的需求?？梢匀我膺x擇每個(gè)設(shè)備組的局部最小功率消耗的級(jí)別(限度)，從而減少功率消耗級(jí)別的變化，減少功率分配網(wǎng)絡(luò)中的電流尖峰脈沖。
本發(fā)明的實(shí)施例以及“局部控制器”和“設(shè)備組”的理所當(dāng)然的定義包括本發(fā)明的技術(shù)在大規(guī)模和小規(guī)模上的延伸。設(shè)備組可以是一個(gè)或多個(gè)處理系統(tǒng)，它們可以是帶有相關(guān)局部控制器的處理系統(tǒng)的場(chǎng)所(地點(diǎn))，而這個(gè)控制器是每個(gè)處理系統(tǒng)的全局功率管理單元。通常通過(guò)處理系統(tǒng)之間的標(biāo)準(zhǔn)連接(例如，多個(gè)地點(diǎn)或一個(gè)地點(diǎn)內(nèi)的多個(gè)分散的系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)底板，或者，一個(gè)單元內(nèi)的一組處理器的I/O或服務(wù)處理器基礎(chǔ)結(jié)構(gòu))提供的全局功率管理服務(wù)，為確定每個(gè)處理系統(tǒng)的局部限度并將這些限度傳送給系統(tǒng)的全局功率管理單元作好了準(zhǔn)備。
在可以結(jié)合上述的大規(guī)模的功率管理方案來(lái)操作的中等規(guī)模上，每個(gè)處理系統(tǒng)的全局功率管理單元確定與每個(gè)附加的設(shè)備控制器相關(guān)的設(shè)備組的局部功率最大限度，并將該局部功率最大限度傳送給這些附加的設(shè)備控制器，從而執(zhí)行處理系統(tǒng)的全局功率管理限度。對(duì)于中等級(jí)別而言，被連接的設(shè)備的局部功率管理狀態(tài)的控制通常是由可對(duì)變化的需求提供高速響應(yīng)的硬件控制電路來(lái)實(shí)施的。然而，設(shè)備控制器中的局部處理元件也可以通過(guò)嵌入式的固件或其它的局部軟件來(lái)提供這樣的控制。
在最低的級(jí)別上，通常被集成在一個(gè)芯片上或封裝在一個(gè)外殼之中的如像處理器之類(lèi)的設(shè)備、其它的設(shè)備或設(shè)備控制器，可以包括一個(gè)全局功率管理單元，該單元根據(jù)芯片/設(shè)備的全局最大限度來(lái)確定各個(gè)子單元的局部最大限度。然后，在每個(gè)子單元上的局部功率管理單元執(zhí)行在此芯片/設(shè)備中的每個(gè)單元組的局部最大限度。例如，處理器可以包括一個(gè)全局功率管理單元，該單元確定或接收一個(gè)全局最大功率限度，并由此來(lái)確定I/O管腳的局部限度、浮點(diǎn)單元的局部限度、固定點(diǎn)單元的局部限度等等，從而提供芯片上的離散功率管理，以便將功率消耗保持在全局最高限度之內(nèi)，與此同時(shí)，在確定要激活哪一個(gè)資源時(shí)，允許局部的靈活性。通常由數(shù)字控制電路來(lái)提供芯片/設(shè)備中的控制，但是也可以在微代碼或局部固件或其它的局部軟件上來(lái)實(shí)行，例如，通過(guò)在芯片上或在模塊中的、執(zhí)行下載的程序指令的服務(wù)處理元件來(lái)進(jìn)行這樣的控制。
也能在上述的任何規(guī)模或級(jí)別上來(lái)傳送局部最小功率限度，以避免功率消耗級(jí)別的重大改變?？梢杂扇止β首钚∠薅葋?lái)確定局部功率最小限度，以使得保持最小的總功率消耗級(jí)別符合全局最小限度的要求。另外的辦法是，可將局部最小限度分配給一些特定的設(shè)備組，除了局部最小限度的總和能保證最小功率消耗大于局部最小限度的總和的情況外，不需要保持全局最小級(jí)別。
現(xiàn)在參照附圖，具體是參照?qǐng)D1來(lái)說(shuō)明一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方塊圖，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中包括存儲(chǔ)控制器14，設(shè)備控制器8和8A，具體體現(xiàn)本發(fā)明的方法和電路的處理器核心10。存儲(chǔ)控制器14與動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)陣列15連接，并以地址線和命令選通的形式提供控制信號(hào)。存儲(chǔ)控制器14也與處理器核心10和外設(shè)16連接，以便存儲(chǔ)和裝載程序指令和數(shù)據(jù)。如上所述，外設(shè)16也包括設(shè)備控制器8和8A，以及具體體現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)和結(jié)構(gòu)的相關(guān)的受控設(shè)備6和6A的組，但是，為了便于說(shuō)明起見(jiàn)，如同具體體現(xiàn)在存儲(chǔ)控制器14上和應(yīng)用于存儲(chǔ)控制器14上的那樣，將描述本發(fā)明的技術(shù)和結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。存儲(chǔ)控制器14包括新式的功率管理單元17，它接收局部最大功率限度，并從由處理器核心10運(yùn)行的操作系統(tǒng)或從處理器核心10中的全局功率管理單元2上任選式地接收局部最小功率限度。然后，功率管理單元17執(zhí)行局部最大功率限度，并通過(guò)控制DRAM陣列15中的每個(gè)模塊15A-15D的功率管理狀態(tài)來(lái)任選式地執(zhí)行局部最小功率限度。類(lèi)似地，設(shè)備控制器8和8A也分別在與其相關(guān)的附加設(shè)備6和6A的組上接收和執(zhí)行局部最大功率消耗限度，并任選式地接收和執(zhí)行局部最小功率消耗限度。
與上述的小規(guī)模的執(zhí)行過(guò)程相一致，處理器核心10包括全局功率管理單元(GPMU)2，它向功率管理單元4、4A和4B傳送局部最大功率限度，并任選式地傳送局部最小功率限度，功率管理單元4、4A和4B分別執(zhí)行與它們相關(guān)的功能單元處理單元11、I/O單元13、高速緩存單元12的最大/最小功率消耗級(jí)別。
在上述的大規(guī)模上，處理器核心10與通常是服務(wù)的多系統(tǒng)功率管理器2A相連，該服務(wù)具有通到每個(gè)受管理系統(tǒng)的通路，并操作系統(tǒng)功率管理服務(wù)，功率管理服務(wù)傳送局部最大功率消耗限度，并任選式地傳送局部最小功率消耗限度，它為處理器核心10、存儲(chǔ)控制器14、DRAM陣列15和外設(shè)16設(shè)置功率消耗級(jí)別，該功率消耗級(jí)別通常是一個(gè)中等的全局功率消耗限度，用于確定附加到處理器核心10上的每個(gè)單獨(dú)的設(shè)備組和處理器核心10自身的局部限度。多系統(tǒng)功率管理器2A也向其它的地點(diǎn)3(或在相同的單元或地點(diǎn)中的系統(tǒng))提供功率消耗限度，因此，在大級(jí)別上，執(zhí)行功率消耗的最大級(jí)別，并任選式地執(zhí)行功率消耗的最小級(jí)別。所以，上述的系統(tǒng)能夠提供一個(gè)等級(jí)式的功率管理方案，該方案具有通過(guò)由下一個(gè)較高級(jí)別提供的局部限度來(lái)執(zhí)行的功率管理的多級(jí)局部控制，并與存在于該下一個(gè)較高級(jí)別上的全局限度相符合，該較高的級(jí)別是由一個(gè)更高級(jí)別提供的，作為局部限度，符合執(zhí)行該更高級(jí)別的全局功率消耗的需求。
下面，將根據(jù)上面的描述來(lái)說(shuō)明關(guān)于存儲(chǔ)控制器14的局部功率管理技術(shù)的更多的細(xì)節(jié)，但是，應(yīng)當(dāng)了解的是，這些技術(shù)可用到上述的各種不同的規(guī)模上。通常，由每個(gè)局部控制器來(lái)使用活性(activity)或隊(duì)列存取，以便確定應(yīng)將相關(guān)設(shè)備組中的哪一些設(shè)備放在不同的功率管理狀態(tài)之中，從而在執(zhí)行由控制器接收的局部功率消耗限度的同時(shí)，最大化資源的可利用性。
存儲(chǔ)控制器14確定在DRAM陣列15中的每個(gè)存儲(chǔ)模塊15A-15D的功率管理設(shè)置。在較大的系統(tǒng)中，可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)同步存儲(chǔ)器接口(SMI)18將多個(gè)DRAM陣列15與存儲(chǔ)控制器14相連，這些接口將存儲(chǔ)器子系統(tǒng)劃分到若干大的存儲(chǔ)體(bank)中。由于可將多個(gè)SMI 18連接到一個(gè)存儲(chǔ)控制器14上，因此，如果歸并在一起的話，SMI 18也能包括符合本發(fā)明特點(diǎn)的局部功率控制和限制，存儲(chǔ)控制器14通過(guò)對(duì)每個(gè)SMI 18的局部限制來(lái)對(duì)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)進(jìn)行全局功率管理。SMI 18也可包括它們所連接設(shè)備的上述控制輸入機(jī)制，如像存取隊(duì)列和/或使用計(jì)數(shù)器/評(píng)估器。由于在本發(fā)明的上下文中SMI18是設(shè)備控制器，因此，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和技術(shù)的各個(gè)部分中，關(guān)于SMI 18的任何內(nèi)容都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本發(fā)明設(shè)想到的。
DRAM陣列15包括多個(gè)雙在線存儲(chǔ)器模塊(DIMM)15A-15D，可以分別對(duì)其中的每一個(gè)進(jìn)行功率管理。如果存儲(chǔ)體級(jí)(bank-level)的功率管理是可能的話，其它的功率管理粒度，例如在DIMM 15A-15D中的掉電(power down)存儲(chǔ)體，也是可能的。然而，一般來(lái)說(shuō)，目前的功率管理通常是在DIMM級(jí)別上進(jìn)行的。在DIMM 15A-15D之中，每一個(gè)都包括存儲(chǔ)設(shè)備19A和接口電路19B，接口電路19B包括鎖相回路(PLL)，用于使存儲(chǔ)設(shè)備19A與通到SMI18或存儲(chǔ)器控制器14的DIMM總線接口同步。對(duì)于在DIMM 15A-15D中進(jìn)行設(shè)置的可以利用的功率管理狀態(tài)隨設(shè)計(jì)而改變，但是通常低功率備用狀態(tài)、掉電模式和自刷新?tīng)顟B(tài)是可利用的。在自刷新?tīng)顟B(tài)下，接口電路19B中的外部PLL可能失效。在由DIMM 15A-15D消耗的總功率中，PLL消耗了相當(dāng)大的一部分，因此，自刷新?tīng)顟B(tài)是一個(gè)非常理想的功率管理狀態(tài)，但是，由于必須重新使PLL與外部總線同步，因此，與低功率備用狀態(tài)或掉電模式相比，從自刷新?tīng)顟B(tài)恢復(fù)的時(shí)間要長(zhǎng)得多。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2并根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)描述存儲(chǔ)控制器14的細(xì)節(jié)。圖2通常也以備選結(jié)構(gòu)的形式用于描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，下面將提及圖中的某些內(nèi)部塊，這些塊被任選式地安置在上述的SMI或存儲(chǔ)模塊之中。
從處理器核心10、外設(shè)16向地址譯碼器/映射器24提供地址和控制信號(hào)，或者在實(shí)施刷新或高速緩存控制的情況下，也可在內(nèi)部產(chǎn)生地址和控制信號(hào)。地址譯碼器/映射器24接收存儲(chǔ)器存取請(qǐng)求，該請(qǐng)求在存取隊(duì)列23中排成隊(duì)列，并最終提供給行/列存取電路20，該電路通過(guò)存取控制/命令邏輯21向DIMM 15A-15D提供命令選通、DIMM選擇器以及行/列地址信號(hào)，以便進(jìn)行存儲(chǔ)器存取。存取控制/命令邏輯也將來(lái)自功率管理單元17的命令轉(zhuǎn)發(fā)給DIMM 15A-15D，以便設(shè)置各個(gè)DIMM 15A-15D的功率管理狀態(tài)。在DIMM 15A-15D中配備有存取計(jì)數(shù)器的實(shí)施例之中，也要轉(zhuǎn)發(fā)命令以檢索存取計(jì)數(shù)供功率管理單元17使用。存儲(chǔ)控制器14也包括數(shù)據(jù)緩沖器22，用于緩沖轉(zhuǎn)送到和來(lái)自于DIMM 15A-D的數(shù)據(jù)，還包括控制I/O端口29，用于接收來(lái)自處理器核心10的控制信息并提供寄存器讀端口，處理器核心10能從這些端口上檢索存儲(chǔ)控制器14的當(dāng)前狀態(tài)。此外，控制I/O端口29通過(guò)處理器核心10提供對(duì)功率管理單元中的寄存器的存取，下面將對(duì)此詳細(xì)描述。
功率管理單元17包括能量管理寄存器26，該寄存器包括存儲(chǔ)控制器14和相關(guān)控制器設(shè)備組(圖1所示的系統(tǒng)中的SMI 18和存儲(chǔ)器模塊15A-D)的至少一個(gè)局部最大功率消耗限度和一個(gè)供任選的局部最小功率消耗限度?？刂七壿?7通過(guò)確定每個(gè)設(shè)備在指定狀態(tài)下的總的功率消耗，來(lái)確定與執(zhí)行存儲(chǔ)在能量管理寄存器26中的局部最大功率消耗限度和任何局部最小功率消耗限度一致的每個(gè)附加設(shè)備的功率管理狀態(tài)。控制邏輯27與存取控制/命令邏輯21相連，因此可以將功率管理設(shè)置送到受控的設(shè)備中。
控制邏輯27也與提供信息的單元相連，以便根據(jù)連接到存取隊(duì)列23的隊(duì)列存取，或者根據(jù)由單個(gè)使用評(píng)估器25A-25D確定的每個(gè)設(shè)備的使用，或者根據(jù)以上兩者，對(duì)每個(gè)設(shè)備的功率管理狀態(tài)進(jìn)行智能控制。能量管理寄存器26包括用于確定應(yīng)當(dāng)何時(shí)激活一個(gè)設(shè)備的使用閾值，控制邏輯27只要執(zhí)行功率消耗的局部限度，就能激活一個(gè)其預(yù)測(cè)使用超過(guò)閾值的設(shè)備，或者是讓使用降低到閾值以下的設(shè)備失去活性。如果功率管理邏輯支持多種閾值類(lèi)型的話，通過(guò)能量管理寄存器26也能對(duì)閾值編程，也可對(duì)要使用的閾值類(lèi)型編程。閾值通?？梢允菃蝹€(gè)的固定閾值，在此，對(duì)于一個(gè)指定的進(jìn)程或模塊而言，將其存儲(chǔ)器入口的電流到達(dá)間隔(inter-arrival)時(shí)間(或使用在存儲(chǔ)器上的其它有意義的指標(biāo)，如存取頻率)與由操作系統(tǒng)編程的級(jí)別相比較。在到達(dá)間隔時(shí)間超過(guò)預(yù)定的閾值時(shí)，由設(shè)備控制器通過(guò)存取控制和命令邏輯21將特定的模塊放在低功率的操作模式上。另外的辦法是，可以選擇一個(gè)自適應(yīng)的閾值，并用控制邏輯17來(lái)自適應(yīng)地調(diào)節(jié)此閾值，以便根據(jù)進(jìn)程對(duì)此模塊的歷史存取或者根據(jù)對(duì)其它模塊的存取來(lái)調(diào)節(jié)閾值的級(jí)別(受限的功率分配方案的功率優(yōu)先次序)。
通過(guò)允許每進(jìn)程(per-process)根據(jù)每個(gè)所連接設(shè)備的所期望的使用來(lái)決策，存儲(chǔ)并檢索到達(dá)間隔時(shí)間評(píng)估器25A-25D的狀態(tài)的每進(jìn)程信息管理改進(jìn)了所連接的設(shè)備的局部功率管理，因此，在上述與本申請(qǐng)同時(shí)待審的發(fā)明名稱(chēng)為“METHOD AND SYSTEM FOR POWER MANAGEMENT INCLUDINGDEVICE CONTROLLER-BASED DEVICE USE EVALUATION ANDPOWER-STATE CONTROL”、申請(qǐng)?zhí)枮?0/727,319的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中所描述的技術(shù)也可以連同局部功率限制一起使用。對(duì)所有的進(jìn)程執(zhí)行局部功率限制，這樣，在上下文切換引起所連接的設(shè)備的功率管理狀態(tài)發(fā)生所希望的變化時(shí)，就用局部限度來(lái)確定是否能夠支持這個(gè)變化，以及是否能夠禁止或更改這個(gè)變化。例如，上下文切換可以表明有三個(gè)模塊需要活化，然而，局部最高限度只允許兩個(gè)模塊活化?？刂七壿?7就選擇那兩個(gè)模塊，它們?cè)诖嫒￡?duì)列23中都有最多的隊(duì)列存取，并且在每個(gè)到達(dá)間隔時(shí)間評(píng)估器25A-25D上都有最高的活性，或者根據(jù)隊(duì)列存取和到達(dá)間隔時(shí)間的指示來(lái)選擇這兩個(gè)模塊。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3來(lái)描述功率管理單元17的更多的細(xì)節(jié)。通過(guò)I/O邏輯30在能量管理寄存器26中設(shè)置局部最大功率消耗限度和可任選的局部最小功率消耗限度。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的到達(dá)間隔時(shí)間計(jì)數(shù)器/評(píng)估器25可以任選式地包含，以便確定在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的存取頻率是否證明了設(shè)置較低的功率管理級(jí)別是正確的，如果做出了這樣的確定，并且控制邏輯27確定這個(gè)變化是符合設(shè)置在能量管理寄存器26中的最大/最小功率限度的，就通過(guò)命令單元32向DIMM 15A-15D發(fā)送命令，以便為每一個(gè)DIMM 15A-15D設(shè)置新的功率管理狀態(tài)。也把能量管理寄存器26連接到計(jì)數(shù)器/評(píng)估器25上，以便將由操作系統(tǒng)通過(guò)I/O接口37設(shè)置的任何的閾值信息施加到閾值寄存器35中。為了節(jié)省由評(píng)估器25消耗的功率，能量管理寄存器26也可以包括能量管理控制位，以便有選擇地使能評(píng)估器25，尤其是對(duì)于當(dāng)局部控制失效時(shí)要關(guān)閉評(píng)估器，但是，如果系統(tǒng)處在功率節(jié)省狀態(tài)下，也要用能量管理寄存器26來(lái)周期性地使能評(píng)估器。評(píng)估器25通過(guò)存取控制21來(lái)比較每個(gè)設(shè)備進(jìn)行的多個(gè)存取和通過(guò)比率累加器36的固定時(shí)基34，該累加器根據(jù)存取頻率和時(shí)基34計(jì)數(shù)之比來(lái)估計(jì)存取的到達(dá)間隔時(shí)間。閾值比較器38將比率累加器36的值和固定的或自動(dòng)推導(dǎo)出的閾值35相比較，如果存取的到達(dá)間隔時(shí)間高于閾值35，就指示控制邏輯27降低設(shè)備的功率消耗狀態(tài)，如果符合局部功率消耗限度，控制邏輯27通過(guò)命令單元32發(fā)出命令，指示命令邏輯也這樣做。
另外的辦法是，也將控制邏輯27連接到存取隊(duì)列23上，從而能夠根據(jù)隊(duì)列存取來(lái)局部確定DIMM 15A-15D的功率管理狀態(tài)，該確定與執(zhí)行設(shè)置在能量管理寄存器26中的最大/最小功率限度相一致?？刂七壿?7確定隊(duì)列存取的相對(duì)數(shù)量，以便確定應(yīng)該激活DIMM 15A-15D中的哪一個(gè)，并發(fā)送命令以便激活與局部最大功率消耗限度允許的數(shù)量一樣多的DIMM 15A-15D，對(duì)此，足夠數(shù)量的存取要排成隊(duì)列，而如果設(shè)置了最小限度，就總是能夠激活足夠多的DIMM 15A-15D，以支持最小功率消耗限度。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，在此，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例描述的方法的流程圖。首先，根據(jù)等級(jí)結(jié)構(gòu)中的較高層次來(lái)確定或設(shè)置全局功率消耗最大限度(步驟40)。在設(shè)備組之間劃分全局最大限度值(步驟42)，并將局部最大功率消耗限度傳送到負(fù)責(zé)管理相關(guān)組的功率的局部控制器上(步驟44)。然后，將任何局部最小功率限度傳送到相關(guān)的局部控制器上(步驟46)。然后，局部控制器根據(jù)局部功率消耗限度使用以及隊(duì)列存取和/或設(shè)備使用來(lái)決定要激活它們的相關(guān)組中的哪一個(gè)設(shè)備(步驟48)。最后，局部控制器通過(guò)設(shè)置組中的設(shè)備的功率管理狀態(tài)來(lái)管理每個(gè)組消耗的功率(步驟50)。如果在局部設(shè)備之中使用或隊(duì)列存取有變化(決定52)，局部控制器就重復(fù)步驟48和50以改變?cè)O(shè)備的功率管理狀態(tài)。如果設(shè)備組的相關(guān)使用有變化(決定54)，就從步驟42起重復(fù)進(jìn)程，將全局功率限度劃分為若干個(gè)新的局部功率限度。如果全局功率限度有變化(決定56)，就將全局功率限度設(shè)置為新的值，并從步驟40起重復(fù)進(jìn)程。最后，重復(fù)步驟52、54和56，直到系統(tǒng)停機(jī)或功率管理方案失效為止(決定58)。
盡管參照本發(fā)明的推薦實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)的展示和說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變更和修改。
權(quán)利要求
1.一種在處理系統(tǒng)中管理功率的方法，此方法包括為在所述的處理系統(tǒng)中的多個(gè)設(shè)備組的每一個(gè)確定功率消耗的相關(guān)局部最大限度，其中所述的局部限度的總和小于所述的處理系統(tǒng)的全局最大功率消耗限度；將每個(gè)局部最大限度傳送到與所述的相關(guān)設(shè)備組相連的多個(gè)局部控制器中相關(guān)的一個(gè)上；在所述的相關(guān)局部控制器中，在所述的每個(gè)設(shè)備組內(nèi)，根據(jù)所述的相關(guān)局部最大限度，第二確定每個(gè)設(shè)備的功率管理狀態(tài)，從而通過(guò)符合全部所述的局部限度而達(dá)到符合所述的全局最大功率消耗限度的目的；由所述的相關(guān)局部控制器來(lái)設(shè)置每個(gè)設(shè)備的所述的功率管理狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的局部控制器是存儲(chǔ)控制器，所述的設(shè)備是存儲(chǔ)模塊，并且其中所述的設(shè)置根據(jù)相關(guān)存儲(chǔ)控制器設(shè)定每個(gè)所述存儲(chǔ)模塊的功率管理狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括用所述的設(shè)備控制器來(lái)評(píng)估每個(gè)所述設(shè)備的使用，以便確定每個(gè)設(shè)備的所述使用是否已降到閾值之下，并且其中，所述的第二確定根據(jù)每個(gè)特定設(shè)備的所述的測(cè)量到的使用，來(lái)確定每個(gè)特定設(shè)備的所述的功率管理設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的局部控制器中的每一個(gè)都包括存儲(chǔ)器，其中含有每個(gè)所述的相關(guān)設(shè)備的存取隊(duì)列，并且其中所述的第二確定根據(jù)每個(gè)特定設(shè)備排成隊(duì)列的多個(gè)存取來(lái)為每個(gè)特定設(shè)備確定所述的功率管理設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的處理系統(tǒng)包括多個(gè)處理地點(diǎn)，其中每個(gè)所述的局部控制器是相關(guān)的處理地點(diǎn)上的功率管理控制器，因此所述的第二確定和所述的設(shè)置根據(jù)符合所述的全局最大功率消耗限度來(lái)控制所述的多個(gè)處理地點(diǎn)中的每一個(gè)上的功率消耗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的設(shè)置設(shè)定所述的處理地點(diǎn)的功率管理狀態(tài)，其中包括所述的處理地點(diǎn)的停機(jī)狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括為在所述的處理系統(tǒng)中的多個(gè)設(shè)備組的每一個(gè)第三確定功率消耗的相關(guān)局部最小限度；將每個(gè)局部最小限度傳送給與所述的相關(guān)設(shè)備組相連的多個(gè)局部控制器中的相關(guān)的一個(gè)，其中所述的第二確定還根據(jù)所述的相關(guān)局部最小限度來(lái)確定在所述的相關(guān)局部控制器中、每個(gè)所述的設(shè)備組內(nèi)的每個(gè)設(shè)備的功率管理狀態(tài)，從而限制每個(gè)所述的組的功率消耗的改變，以避免在所述的處理系統(tǒng)的功率分配網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)過(guò)大的電流尖峰信號(hào)。
8.一處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一處理器；一存儲(chǔ)器，與所述的處理器相連，用于存儲(chǔ)程序指令和數(shù)據(jù)值；多個(gè)與所述的處理器相連的設(shè)備控制器；多個(gè)受控的設(shè)備組，每個(gè)組都與所述的設(shè)備控制器中相關(guān)的一個(gè)相連，其中所述的受控設(shè)備具有多個(gè)功率管理狀態(tài)，其中每個(gè)所述的設(shè)備控制器都包括一命令單元，用于向所述的相關(guān)設(shè)備發(fā)送命令，因此，所述的設(shè)備是由所述的相關(guān)控制器來(lái)進(jìn)行功率管理的，并且其中所述的程序指令包括這樣程序指令，即，這些指令用于為在所述的處理系統(tǒng)中的多個(gè)設(shè)備組的每一個(gè)確定相關(guān)的最大局部功率消耗限度，并且其中所述的最大局部限度的總和低于所述的處理系統(tǒng)的全局最大功率消耗限度；將每個(gè)相關(guān)的最大局部限度傳送給多個(gè)與所述的相關(guān)設(shè)備組相連的局部控制器中相關(guān)的一個(gè)，其中所述的設(shè)備控制器包括控制邏輯，根據(jù)所述的相關(guān)最大局部限度來(lái)確定所述的相關(guān)設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備的功率管理狀態(tài)，因此，可以通過(guò)符合全部所述的最大局部限度來(lái)達(dá)到符合所述的全局功率消耗限度的目的，其中所述的設(shè)備控制器還包括命令單元，用于設(shè)置每個(gè)相關(guān)設(shè)備的所述的確定的功率管理狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的處理系統(tǒng)，其中所述的設(shè)備控制器是存儲(chǔ)控制器，所述的設(shè)備是存儲(chǔ)模塊，并且其中所述的命令單元設(shè)置每個(gè)相關(guān)的存儲(chǔ)模塊的功率管理狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的處理系統(tǒng)，其中所述的設(shè)備控制器還包括評(píng)估器，用于評(píng)估每個(gè)相關(guān)設(shè)備的使用，以便確定每個(gè)設(shè)備的所述的使用是否降到閾值之下，并且其中所述的控制邏輯根據(jù)每個(gè)特定設(shè)備的所述的測(cè)量到的使用，來(lái)進(jìn)一步確定每個(gè)特定設(shè)備的所述的功率管理設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的處理系統(tǒng)，其中所述的設(shè)備控制器還包括存儲(chǔ)器，其中包含每個(gè)所述相關(guān)設(shè)備的存取隊(duì)列，并且其中所述的控制邏輯根據(jù)每個(gè)特定設(shè)備排成隊(duì)列的多個(gè)存取來(lái)進(jìn)一步確定每個(gè)特定設(shè)備的所述的功率管理設(shè)置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的處理系統(tǒng)，其中所述的處理系統(tǒng)包括多個(gè)處理地點(diǎn)，其中每個(gè)所述的設(shè)備控制器是相關(guān)的處理地點(diǎn)的功率管理控制器，因而，所述的控制邏輯根據(jù)滿足所述的全局最大功率消耗限度來(lái)確定所述的多個(gè)處理地點(diǎn)中的每一個(gè)的功率消耗。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的處理系統(tǒng)，其中所述的控制設(shè)定所述的處理地點(diǎn)的功率管理狀態(tài)，其中包括所述的處理地點(diǎn)的停機(jī)狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的處理系統(tǒng)，其中所述的控制邏輯包括用于執(zhí)行局部程序指令的處理器和用于存儲(chǔ)所述的局部程序指令的存儲(chǔ)器，其中所述的局部程序指令包括那些根據(jù)所述的相關(guān)最大局部限度來(lái)確定在所述的相關(guān)設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備的功率管理狀態(tài)的程序指令，從而，通過(guò)符合全部所述的最大局部限度來(lái)達(dá)到符合所述的全局功率消耗限度的目的。
15.根據(jù)權(quán)利要求8的處理系統(tǒng)，其中所述的程序指令還包括用于將相關(guān)的最小局部限度傳送到與所述的相關(guān)設(shè)備組相連的多個(gè)局部控制器中相關(guān)的一個(gè)上的程序指令，其中所述的控制邏輯根據(jù)所述的相關(guān)的最小局部限度來(lái)進(jìn)一步確定在所述的相關(guān)設(shè)備組中的每個(gè)設(shè)備的所述功率管理狀態(tài)，從而限制每個(gè)所述的組的功率消耗的變化，以免在所述的處理系統(tǒng)的功率分配網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)過(guò)大的電流尖峰信號(hào)。
16.一種用于將設(shè)備組連接到處理系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)處理器上的設(shè)備控制器，該設(shè)備控制器包括命令單元，用于將命令發(fā)送到所述的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備上；至少一個(gè)控制寄存器，用于接收局部最大功率消耗限度；以及控制邏輯，它至少與一個(gè)所述的控制寄存器相連，并進(jìn)而與所述的命今單元的輸入相連，用以發(fā)送功率管理命令以便將所述設(shè)備組的總功率消耗保持在所述的局部最大限度以下，從而，所述的設(shè)備控制器對(duì)所述的設(shè)備組進(jìn)行功率管理，而不會(huì)受到所述的一個(gè)或多個(gè)處理器的干擾。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備控制器，此設(shè)備控制器還包括至少一個(gè)另外的控制寄存器，用以接收局部最小功率限度，其中所述的控制邏輯還至少與所述的一個(gè)其它控制寄存器相連，用以發(fā)送功率管理命令，以使得所述設(shè)備組的總的功率消耗保持在所述的局部最小限度之上，從而限制每個(gè)所述組的功率消耗的變化，以免在所述的處理系統(tǒng)的功率分配網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)過(guò)大的電流尖峰信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備控制器，其中所述的設(shè)備控制器是存儲(chǔ)控制器，所述的設(shè)備是存儲(chǔ)模塊，并且其中所述的命令單元為每個(gè)相關(guān)的存儲(chǔ)模塊設(shè)定功率管理狀態(tài)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備控制器，該設(shè)備控制器還包括用于評(píng)估每個(gè)相關(guān)設(shè)備的使用的評(píng)估器，以確定每個(gè)設(shè)備的所述的使用是否已降到閾值之下，其中所述的控制邏輯進(jìn)而根據(jù)每個(gè)特定設(shè)備的所述的測(cè)量到的使用，來(lái)確定每個(gè)特定設(shè)備的所述的功率管理設(shè)置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備控制器，該設(shè)備控制器還包括存儲(chǔ)器，其中含有每個(gè)所述的相關(guān)設(shè)備的存取隊(duì)列，其中所述的控制邏輯進(jìn)而根據(jù)每個(gè)特定設(shè)備排成隊(duì)列的多個(gè)存取來(lái)確定每個(gè)特定設(shè)備的所述的功率管理設(shè)置。
全文摘要
一種包括局部限制設(shè)備組的功率消耗的功率管理方法和系統(tǒng)，在符合全局系統(tǒng)功率消耗和功率耗散限制時(shí)，提供局部功率控制的響應(yīng)度。在系統(tǒng)級(jí)上確定全局功率限度，并在系統(tǒng)的設(shè)備組之間進(jìn)行分配，以確定與全局系統(tǒng)限度相符合的局部限度。將局部限度傳送到與每個(gè)設(shè)備組相關(guān)的設(shè)備控制器上，此設(shè)備控制器控制設(shè)備組中的相關(guān)設(shè)備的功率管理狀態(tài)，以使其與局部限度相符。這樣就能通過(guò)全部的設(shè)備控制器的操作來(lái)符合全局限度?？刂破骺梢允谴鎯?chǔ)控制器，而設(shè)備可以是存儲(chǔ)模塊，這些設(shè)備也可以是帶有相關(guān)局部控制器的處理系統(tǒng)中的其它設(shè)備?；蛘撸@些設(shè)備可以是整個(gè)的處理系統(tǒng)，而相關(guān)的控制器是相關(guān)的處理系統(tǒng)中的功率管理控制器。
文檔編號(hào)G06F1/32GK1624627SQ20041009222
公開(kāi)日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月3日
發(fā)明者查爾斯·R·萊弗吉, 埃里克·范亨斯伯根 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司