用于以有保證的瞬態(tài)最后期限來控制中央處理單元功率的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于從有保證的瞬態(tài)最后期限來控制中央處理單元功率的 系統(tǒng)和方法
[0001] 相關(guān)申請
[000引 本申請是于2012年11月5日遞交的、名稱為"SystemandMe化odfor ControllingCentralProcessingUnitPowerwithGuaranteedTransientDeadlines，， 的美國專利申請No. 13/669,043的后續(xù)部分，后一申請是于2010年11月11日遞交的、 名稱為"SystemandMethodforControllingCentralProcessingUnitPowerwith 加aranteedhansientDeadlines"的美國專利申請No. 12/944, 467的后續(xù)部分，該申請要 求于2009年 12月 16 日遞交的、名稱為"SystemandMe化odofDynamicallyControlling PowerinaCentralProcessingUnit"的美國臨時申請No. 61/286, 991 的優(yōu)先權(quán)利益，這 些申請都臥引用的方式整體并入本申請。
[0003] 交叉引用申請
[0004] 本申請關(guān)于并臥引用方式合并Rychlik等人提交的名稱為"SystemAndMethod ForControllingCentralProcessingUnitPowerBasedOnInferredWorkload Parallelism"的美國專利申請No. 12/944, 140 ;Richlik等人提交的名稱為"Systemand MethodforControllingCentralProcessingUnitPowerinaVirtualizedSystem" 的美國專利申請No. 12/944, 202 ;Richlik等人提交的名稱為"SystemandMethodfor AsynchronouslyandIndependentlyControllingCoreClocksinaMulticoreCentral ProcessingUnit"的美國專利申請No. 12/944, 321 ;Thomson等人提交的名稱為"System andMethodforControllingCentralProcessingUnitPowerwith民educedFrequency Oscillations"的美國專利申請No. 12/944, 378 ;Thomson等人提交的名稱為"Systemand MethodforControllingCentralProcessingUnitPowerWithGuaranteedSteady StateDeadlines"的美國專利申請No. 12/944, 561 ;臥及Sur等人提交的名稱為"System andMethodforDynamicallyControllingaPluralityofCoresinaMulticore CentralProcessingUnitbasedonTemperature"的美國專利申請No. 12/944, 564。
【背景技術(shù)】
[0005] 便攜式計算設備巧CD)到處可見。這些設備可包括蜂窩式電話、便攜式數(shù)字助理 巧DA)、便攜式游戲控制臺、掌上型計算機，和其它便攜式電子設備。除了這些設備的主要功 能么外，許多設備包括外圍功能。舉例來說，蜂窩式電話可臥包括進行蜂窩式電話呼叫的主 要功能，和靜態(tài)照相機、視頻照相機、全球定位系統(tǒng)（GPS)導航、網(wǎng)絡瀏覽、發(fā)送和接收電子 郵件、發(fā)送和接收文本消息、即按即說能力等的外圍功能。隨著此類設備的功能性增加，支 持此類功能性所需的計算或處理能力也增加。此外，隨著計算能力增加，更需要有效地管理 提供計算能力的處理器或多個處理器。
[0006] 因此，所需的是控制多棱CPU內(nèi)的功率的改進的方法。
【附圖說明】
[0007] 合并到本文中并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖，示出了本發(fā)明的示例性方面， 并且與上文給出的概述和下文給出的詳細描述一起用于解釋本發(fā)明的特征。
[000引圖1是處于閉合位置的便攜式計算設備（PCD)的第一方面的正視平面圖；
[0009] 圖2是處于打開位置的PCD的第一方面的正視平面圖；
[0010] 圖3是PCD的第二方面的方框圖；
[0011] 圖4是處理系統(tǒng)的方框圖；
[0012] 圖5是說明動態(tài)地控制CPU內(nèi)的功率的方法的第一方面的流程圖；
[0013] 圖6是說明動態(tài)地控制CPU內(nèi)的功率的方法的第二方面的第一部分的流程圖；
[0014] 圖7是說明動態(tài)地控制多核CPU的功率的方法的第二方面的第二部分的流程圖；
[0015] 圖8是示出隨著時間的過去繪制的受動態(tài)時鐘和電壓調(diào)節(jié)值CV巧控制的CPU頻 率的示例性圖表；W及
[0016] 圖9是示出各種性能水平的有效瞬態(tài)響應時間的示例性圖表。
[0017] 圖10是說明根據(jù)各個方面實現(xiàn)強制執(zhí)行性能保證的動態(tài)時鐘頻率/電壓調(diào)節(jié) 值CV巧解決方案的計算設備中的邏輯部件和信息流的框圖。
[0018] 圖11A-B是說明用于產(chǎn)生性能保證的一方面方法的處理流圖。
[0019] 圖12-圖13是說明強制執(zhí)行性能保證，W確保處理內(nèi)核不會在繁忙狀態(tài)保持比預 定時間量要多的時間的各個方面方法的處理流圖，其中在此時間段上該預定時間量是該處 理內(nèi)核完成其預先計算的、預測的和/或?qū)嶋H的穩(wěn)定狀態(tài)工作負荷所需要的時間。
[0020] 圖14是適用于一個方面中使用的移動設備的部件框圖。
[0021] 圖15是適用于一個方面中使用的服務器設備的部件框圖。
[0022] 圖16是適用于一個方面中使用的膝上型計算機設備的部件框圖。
[0023] 圖17是針對在多核系統(tǒng)中執(zhí)行的線程或工作負荷，設置每內(nèi)核性能保證的示例 性DCVS解決方案的說明。
[0024] 圖18是針對在多核系統(tǒng)中執(zhí)行的線程或工作負荷，設置基于組的性能保證的示 例性DCVS解決方案的說明。
[0025] 圖19是示出用于強制執(zhí)行性能保證，W確保多處理器系統(tǒng)中的處理器不會在繁 忙狀態(tài)保持比完成其預先計算的、預測的和/或?qū)嶋H的穩(wěn)定狀態(tài)工作負荷所需要的時間要 多的時間的一方面方法的處理流程圖。
【具體實施方式】
[0026] 將參照附圖來詳細地描述各個方面。只要有可能，相同的附圖標記將在貫穿附圖 中用于指代相同或相似的部分。針對特定示例和實現(xiàn)方式進行的引用是用于解釋說明的目 的，而并不旨在限制本發(fā)明或權(quán)利要求的范圍。
[0027] 詞語"示例性"在本文中用于表示"作為實例、例子或說明"。在本文中描述為"示 例性"的任何方面不一定解釋為比其它方面優(yōu)選或有利。
[002引在此描述中，術(shù)語"應用"還可W包括具有可執(zhí)行內(nèi)容的文件，例如對象代碼、腳 本、字節(jié)代碼、標記語言文件和補了。另外，本文中所設及的"應用"還可W包括本質(zhì)上不可 執(zhí)行的文件，例如可能需要被打開的文檔或需要被存取的其它數(shù)據(jù)文件。
[0029] 術(shù)語"內(nèi)容"還可W包括具有可執(zhí)行內(nèi)容的文件，例如：對象代碼、腳本、字節(jié)代碼、 標記語言文件和補了。另外，本文中所設及的"內(nèi)容"還可w包括本質(zhì)上不可執(zhí)行的文件， 例如可能需要被打開的文檔或需要被存取的其它數(shù)據(jù)文件。
[0030] 如此描述中所使用，術(shù)語"組件"、"數(shù)據(jù)庫V'模塊"、"系統(tǒng)"等旨在意指計算機相關(guān) 的實體，硬件、固件、硬件和軟件的組合、軟件或執(zhí)行中的軟件。舉例來說，組件可W是（但 不限于）運行在處理器上的進程、處理器、對象、可執(zhí)行文件、執(zhí)行的線程、程序，和/或計算 機。W說明的方式，運行在計算設備上的應用和計算設備兩者均可W是組件。一個或多個 組件可W駐留于進程和/或執(zhí)行的線程內(nèi)，且組件可W位于一個計算機上和/或分布于兩 個或兩個W上計算機之間。另外，該些組件可從其上存儲有各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各種計算機可 讀介質(zhì)來執(zhí)行。組件可W諸如根據(jù)具有一個或多個數(shù)據(jù)分組通過本地和/或遠程進程進行 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)）。
[0031] 首先參看圖1和圖2,其示出示例性便攜式計算設備（PCD)且大體上標示為100。 如圖所示，PCD100可W包括外殼102。外殼102可W包括上部外殼部分104和下部外殼部 分106。圖1示出了上部外殼部分104可W包括顯示器108。在特定方面中，顯示器108可 W是觸摸屏顯示器。上部外殼部分104還可W包括跟蹤球輸入設備110。此外，如圖1中所 示，上部外殼部分104可W包括電源打開按鈕112和斷電按鈕114。如圖1中所示，PCD100 的上部外殼部分104可W包括多個指示器燈116和揚聲器118。每一指示器燈116可W是 發(fā)光二極管（LED)。
[0032] 在特定方面中，如圖2中所描繪，上部外殼部分104是相對于下部外殼部分106可 移動的。具體來說，上部外殼部分104可W是相對于下部外殼部分106可滑動的。如圖2 中所示，下部外殼部分106可W包括多按鈕鍵盤120。在特定方面中，多按鈕鍵盤120可W 是標準QWERTY鍵盤。在上部外殼部分104相對于下部外殼部分106移動時，可W展現(xiàn)多按 鈕鍵盤120。圖2進一步示出了PCD100可W包括下部外殼部分106上的重置按鈕122。
[0033] 參看圖3,其示出了便攜式計算設備（PCD)的示例性的非限制性的方面且大體上 標示為320。如圖所示，PCD320包括片上系統(tǒng)322,該片上系統(tǒng)322包括多核CPU324。多 核CPU324可W包括第零內(nèi)核325、第一內(nèi)核326和第N內(nèi)核327。
[0034] 如圖3中所示，顯示控制器328和觸摸屏控制器330禪合到多核CPU324。片上系 統(tǒng)322外部的顯示器/觸摸屏332進而禪合到顯示控制器328和觸摸屏控制器330。
[003引圖3進一步指示視頻編碼器334 (例如，逐行倒相（PAL)編碼器、順序傳送彩色與 存儲（SECAM)編碼器，或美國電視系統(tǒng)委員會（NTSC)編碼器）禪合到多核CPU324。此外， 視頻放大器336禪合到視頻編碼器334和顯示器/觸摸屏332。而且，視頻端口 338禪合到 視頻放大器336。如圖3中所描繪，通用串行總線扣SB)控制器340禪合到多核CPU324。 而且，USB端口 342禪合到USB控制器340。存儲器344和用戶身份模塊（SIM)卡346也 可W禪合到多核CPU324。此外，如圖3中所示，數(shù)字照相機348可W禪合到多核CPU324。 在示例性方面中，數(shù)字照相機348為電荷禪合設備（CCD)照相機或互補金屬氧化物半導體 (CMO巧照相機。
[0036]如圖3中進一步示出的，立體聲音頻編解碼器350可W禪合到多核CPU324。另外， 音頻放大器352可W禪合到立體聲音頻編解碼器350。在示例性方面中，第一立體聲揚聲器 354和第二立體聲揚聲器356禪合到音頻放大器352。圖3示出了麥克風放大器358也可 W禪合到立體聲音頻編解碼器350。另外，麥克風360可W禪合到麥克風放大器358。在特 定方面中，調(diào)頻（FM)無線電調(diào)諧器362可W禪合到立體聲音頻編解碼器350。而且，F(xiàn)M天 線364禪合到FM無線電調(diào)諧器362。此外，立體聲頭戴式耳機366可W禪合到立體聲音頻 編解碼器350。
[0037] 圖3進一步指示射頻（R巧收發(fā)器368可W禪合到多核CPU324。RF開關(guān)370可W 禪合到RF收發(fā)器368和RF天線372。如圖3中所示，鍵區(qū)374可W禪合到多核CPU324。 而且，具有麥克風的單聲道耳機376可W禪合到多核CPU324。此外，振動器設備378可W 禪合到多核CPU324。圖3還示出電源380可W禪合到片上系統(tǒng)322。在特定方面中，電源 380是將功率供應給PCD320的、需要功率的各種組件的直流值C)電源。此外，在特定方面 中，電源是可再充電DC電池或DC電源，其中該DC電源從連接到AC電源的交流（AC)到DC 變壓器得到的。
[003引 圖3進一步指示PCD320還可W包括網(wǎng)卡388,該網(wǎng)卡388可用于接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡， 例如局域網(wǎng)、個域網(wǎng)或任何其它網(wǎng)絡。網(wǎng)卡388可W是藍牙網(wǎng)卡、WiFi網(wǎng)卡、個域網(wǎng)（PAN) 卡、個域網(wǎng)超低功率技術(shù)（PeANUT)網(wǎng)卡，或本領(lǐng)域中眾所周知的任何其它網(wǎng)卡。此外，網(wǎng)卡 388可W被并入到巧片中，即網(wǎng)卡388可W是巧片上的整個解決方案，且可W不是單獨的網(wǎng) 卡 388。
[0039] 如圖3中所描繪，顯示器/觸摸屏332、視頻端口 338、USB端口 342、照相機348、 第一立體聲揚聲器354、第二立體聲揚聲器356、麥克風360、FM天線364、立體聲頭戴式耳 機366、RF開關(guān)370、RF天線372、鍵區(qū)374、單聲道耳機376、振動器378和電源380在片上 系統(tǒng)322的外部。
[0040] 在特定方面中，本文中所描述的方法步驟中的一個或多個可W作為計算機程序指 令存儲于存儲器344中。該些指令可W由多核CPU324來執(zhí)行，W便執(zhí)行本文中所描述的 方法。此外，多核CPU324、存儲器344或其組合可W用作用于執(zhí)行本文中所描述的方法步 驟中的一個或多個方法步驟，W便動態(tài)地控制多核CPU324內(nèi)的每一CPU或內(nèi)核的功率的 單元。
[0041] 參看圖4,示出處理系統(tǒng)且大體上標示為500。在特定方面中，處理系統(tǒng)500可W 被并入到上文結(jié)合圖3所描述的PCD320中。如圖所示，處理器系統(tǒng)500可W包括多核中 央處理單元（CPU) 402和連接到多核CPU402的存儲器404。多核CPU402可W包括第零 內(nèi)核410、第一內(nèi)核412和第N內(nèi)核414。第零內(nèi)核410可W包括在其上執(zhí)行的第零動態(tài)時 鐘和電壓調(diào)節(jié)值CV巧算法416。第一內(nèi)核412可W包括在其上執(zhí)行的第一DCVS算法417。 此外，第N內(nèi)核414可W包括在其上執(zhí)行的第NDCVS算法418。在特定方面中，每一DCVS 算法416、417、418可W獨立地在相應的內(nèi)核412、414、416上執(zhí)行。
[0042] 另外，如所說明的，存儲器404可W包括存儲于其上的操作系統(tǒng)420。操作系統(tǒng)420 可W包括調(diào)度器422,且調(diào)度器422可W包括第一運行隊列424、第二運行隊列426,和第N 運行隊列428。存儲器404還可W包括存儲于其上的第一應用430、第二應用432和第N應 用 434。
[0043] 在特定方面中，應用430、432、434可W將一個或多個任務436發(fā)送給操作系統(tǒng) 420，W在多核CPU402內(nèi)的內(nèi)核410、412、414處進行處理?？蒞將任務436處理或執(zhí)行為 單個任務、線程或其組合。此外，調(diào)度器422可W調(diào)度任務、線程或其組合W用于在多核CPU 402內(nèi)執(zhí)行。另外，調(diào)度器422可W將任務、線程或其組合放置于運行隊列424、426、428中。 內(nèi)核410、412、414可W如（例如）由操作系統(tǒng)420所命令的，來從運行隊列424、426、428 取回任務、線程或其組合，W用于在內(nèi)核410、412、414處對那些任務和線程的處理或執(zhí)行。
[0044] 圖4還示出了存儲器404可W包括存儲于其上的并行度監(jiān)控器440。并行度監(jiān)控 器440可W連接到操作系統(tǒng)420和多核CPU402。具體來說，并行度監(jiān)控器440可W連接到 操作系統(tǒng)420內(nèi)的調(diào)度器422。
[0045] 參看圖5,其示出了動態(tài)地控制中央處理單元的功率的方法的第一方面，且大體上 標示為500。方法500可W在方框502W循環(huán)語句（doloop)開始，其中當設備通電時，可 W執(zhí)行W下步驟。
[004