處理器核保留狀態(tài)的獨立控制的制作方法
【專利說明】處理器核保留狀態(tài)的獨立控制
[0001] 背景
[0002] 功率和熱管理問題是基于計算機的系統(tǒng)的所有領域中的考慮。盡管在服務器領 域中，電力成本驅動了對低功率系統(tǒng)的需求，但在移動系統(tǒng)中，電池壽命和熱限制使得這些 問題變得相關。通常使用操作系統(tǒng)（OS)或系統(tǒng)軟件來控制硬件元件來進行優(yōu)化系統(tǒng)以便 以最小功耗得到最大性能。大多數現代OS使用高級配置和功率接口（ACPI)標準，例如于 2006年10月10日公布的修訂版3. Ob，用于優(yōu)化這些領域中的系統(tǒng)。ACPI實現允許處理器 核處于不同的節(jié)能狀態(tài)（也稱為低功率或空閑狀態(tài)），通常被稱為所謂的C1到Cn狀態(tài)。
[0003] 在核活動時，它運行在所謂的C0狀態(tài)，且在核空閑時，它可以被置于核低功率狀 態(tài)，即所謂的核非零C狀態(tài)。核C1狀態(tài)表示具有最少節(jié)能但可以幾乎立即進入和退出的低 功率狀態(tài)，而擴展深度低功率狀態(tài)（例如，C3)表示其中靜態(tài)功耗可忽略不計但進入/退出 這種狀態(tài)和對活動的響應（即，回到C0)的時間較長的功率狀態(tài)。
[0004] 附圖簡述
[0005] 圖1是根據本發(fā)明的一種實施例的系統(tǒng)的框圖。
[0006] 圖2敘述根據本發(fā)明的一種實施例表示功率減少的圖。
[0007] 圖3敘述根據本發(fā)明的另一實施例表示功率減少的圖。
[0008] 圖4是根據本發(fā)明的另一實施例的方法的流程圖。
[0009] 圖5是根據本發(fā)明的一種實施例的處理器的框圖。
[0010] 圖6是根據本發(fā)明的一種實施例的處理器核的框圖。
[0011] 圖7是根據本發(fā)明的一種實施例的系統(tǒng)的框圖。
[0012] 圖8是根據本發(fā)明的另一實施例的多域處理器的框圖。
[0013] 圖9是根據本發(fā)明的另一實施例的處理器的框圖。
[0014]圖10是根據本發(fā)明的一種實施例出現在計算機系統(tǒng)中的組件的框圖。
[0015] 詳細描述
[0016] 盡管參考例如在計算平臺或處理器中的特定集成電路中的節(jié)能和能效描述下列 的實施例，但其他實施例適用于其他類型的集成電路和邏輯設備。在此描述的實施例的類 似的技術和教導可以應用到也可以受益于更好的能效和節(jié)能的其他類型的電路或半導體 設備。例如，所公開的實施例不限于任何具體類型的計算機系統(tǒng)，且可以用于其他設備，例 如手持式設備、片上系統(tǒng)（SoC)和嵌入式應用。手持式設備的一些示例包括蜂窩式電話、因 特網協(xié)議設備、數碼相機、個人數字助理（PDA)和手持式PC。嵌入式應用通常包括微控制 器、數字信號處理器0SP)、網絡計算機（NetPC)、機頂盒、網絡集線器、廣域網（WAN)交換機 或可以執(zhí)行下面教導的功能和操作的任何其他系統(tǒng)。此外，在此描述的裝置、方法和系統(tǒng)不 限于物理計算設備，而是也可以與用于節(jié)能和效率的軟件優(yōu)化相關。在下面的描述中將容 易看出，在此描述（無論是否參考硬件、固件、軟件或其組合）的方法、裝置和系統(tǒng)的實施例 對例如用于包含美國經濟的大部分的產品中的節(jié)能和能效的'綠色技術'未來是至關重要 的。
[0017] 在各種實施例中，具有多核架構處理器可以提供每核的電壓控制。以這種方式，可 以實現對功耗和性能的更好控制。例如，在多核處理器中，一個核可以被配置為處于空閑狀 態(tài)，例如C1。可以獨立地調整提供給多核處理器的每一核的電壓，以使得向被配置為處于空 閑狀態(tài)的核提供小于與C1狀態(tài)相關聯的電壓的保留電壓，這可以允許空閑核的泄漏功率 的減少，同時保留存儲在空閑核的寄存器中的數據。在一種實施例中，可以從在半導體管芯 生產期間寫入或熔斷時存儲在例如熔斷器或處理器的其他非易失性存儲中的信息確定保 留電壓。可以把提供給空閑核的減小的電壓和隨之發(fā)生的減小的功率重新分配給活動核， 以便允許一些活動核以較高的頻率運行。可以節(jié)省由空閑核中的泄漏引起的所浪費的功 率，且可以將其轉移到多核處理器具有所得到的較高處理效率的活躍核。
[0018] 現在參見圖1，所示出的是根據本發(fā)明的一種實施例的系統(tǒng)的一部分的框圖。如圖 1中所示出，系統(tǒng)100可以包括各種組件，包括被示出為多核處理器的處理器110。處理器 110可以經由外部電壓調節(jié)器160耦合到電源150,外部電壓調節(jié)器160可以執(zhí)行第一電壓 轉換以便向處理器110提供主要經調節(jié)電壓。
[0019] 如圖可見，處理器110可以是包括多個核120a - 120n的單管芯處理器插座。另外， 每一核可以與各個電壓調節(jié)器125a - 125n相關聯，以便允許電壓的細粒度控制，且因而允 許每一個核的功率和性能的細粒度控制。因而，每一核可以以獨立的電壓和頻率操作，這允 許高度的靈活性并且提供平衡功耗和性能的廣泛機會。盡管在圖1的實現中示出為帶有集 成電壓調節(jié)器，但各實施例不限于此。
[0020] 仍然參見圖1，附加的組件可以出現在處理器內，這些組件包括輸入/輸出接口 132、另一接口 134和集成存儲器控制器136。如圖可見，這些組件中的每一種都可以由另 一集成電壓調節(jié)器125x供電。在一種實施例中，接口 132可以遵循英特爾?快速通道互連 (QPI)協(xié)議，該協(xié)議提供高速緩存相干協(xié)議中的點對點（PtP)鏈路，其包括多個層，包括物 理層、鏈路層和協(xié)議層。接口 134又可以遵循外圍組件互連快速（PCIe?)規(guī)范，例如，PCI Express?規(guī)范基本規(guī)范2. 0版（2007年1月15日公布）。盡管為便于闡釋未示出，但應理 解，附加的組件可以出現在處理器110內，例如附加的非核邏輯和其他組件，例如內部存儲 器，例如一級或多級的高速緩沖存儲器分層等等。
[0021] 還示出的是功率控制單元（P⑶)138,它可以包括執(zhí)行關于處理器110的功率管理 操作的硬件、軟件和/或固件。P⑶138可以經由專用接口耦合到外部電壓調節(jié)器160。以 這種方式，P⑶138可以指令電壓調節(jié)器160向處理器提供所請求的經調節(jié)電壓。
[0022] 根據高級配置和平臺接口（ACPI)標準（例如，2006年10月公布的修訂版3. Ob)， 處理器可以以各種性能狀態(tài)或級別操作，即從P0到PN。通常，P1性能狀態(tài)可以對應于可 以由0S請求的最高保證性能狀態(tài)。除了這一 P1狀態(tài)之外，0S可以進一步請求更高的性 能狀態(tài)，即P0狀態(tài)。因此，這一 P0狀態(tài)可以是機會或渦輪（turbo)模式狀態(tài)，其中，在功 率和/或熱預算可用時，處理器硬件可以把處理器或至少其部分配置為以高于保證頻率的 頻率操作。在多種實現中，處理器可以包括多個高于保證最大頻率的所謂的面元頻率（bin frequency)，也稱為P1頻率，其超過具體處理器的最大峰值頻率。另外，根據ACPI，處理器 可以以各種功率狀態(tài)或水平操作。對于功率狀態(tài)，ACPI指定不同的功率消耗狀態(tài)，通常稱 為C狀態(tài)，即C0、C1到Cn狀態(tài)。當核活躍時，它運行在C0狀態(tài)，且當核空閑時，它可以被置 于核低功率狀態(tài)，也稱為核非零C狀態(tài)（例如，C1狀態(tài)-C6狀態(tài)），且每一 C狀態(tài)處于更低 的功率消耗水平（使得C6是比C1更深的低功率狀態(tài)，等等）。
[0023] 在操作中，功率控制單元138可以從例如操作系統(tǒng)或在操作系統(tǒng)上操作的軟件實 體接收到把核120a置于具有空閑狀態(tài)電壓的空閑狀態(tài)（例如C1)的指令。響應于該指令， IVR 125a可以把小于空閑狀態(tài)電壓的保留電壓提供給核120a，且在核120a維持在保留電 壓的同時可以把所存儲的數據保留在核120a的一個或多個寄存器和/或其他存儲中?？?以獨立于提供給其他核120 b-120n電壓而設置供給核120 a的保留電壓。供給核120 a的電壓 減少到小于空閑狀態(tài)電壓的值可以節(jié)省由于在核1203內的泄漏而浪費的功率。所節(jié)省的 功率可以由多核處理器的其他核使用，例如通過增加一些核的頻率。因而，通過獨立調整提 供給每一核的電壓，例如，減小到數據保留電壓（數據保留電壓允許正在進行的把數據存 儲在核的寄存器或其他存儲中），代替增加多核處理器的總體效率，可以改為使用由于泄漏 而可能浪費的功率。
[0024] 在其他實施例中，可以把供給核120a的電壓減少到保留電壓，該保留電壓小于與 另一減少的活動狀態(tài)--例如C3狀態(tài)（C3狀態(tài)中，通常停止所有內部時鐘信號且CPU不回 答請求或中斷）相關聯的或不同于活躍狀態(tài)的另一減少的活動狀態(tài)中的減小的電壓。在所 供應的電壓被減小到保留電壓之后，由把所供應的電壓減小到保留電壓而節(jié)省的功率（例 如由于泄漏的減少）可以被分配給多核處理器的其他核，這可以在多核處理器的操作中得 到增加的效率。備選地，相比于在核120a中建立C狀態(tài)之后沒有實現進一步電壓減少，作 為進一步減少的電