多核處理器的加速熱減輕的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多核處理器的溫度管理。
【背景技術(shù)】
[0002]在使用期間，多核處理器(例如，多核圖形處理單元(GHJ)或多核中央處理單元(CPU))可在多核處理器處理計(jì)算機(jī)指令時(shí)耗散熱量。由處理器核心產(chǎn)生的熱量可包含由動(dòng)態(tài)功率耗散和靜態(tài)泄漏產(chǎn)生的熱量。動(dòng)態(tài)功率耗散可為在處理器處理計(jì)算機(jī)指令時(shí)由處理器的晶體管的充電和放電產(chǎn)生的熱量，且靜態(tài)泄漏可為由柵極泄漏和其它泄漏電流產(chǎn)生的熱量，所述泄漏電流在處理器通電時(shí)甚至在不使用處理器的晶體管時(shí)(例如，在處理器通電但空閑時(shí))流動(dòng)。因?yàn)槎嗪颂幚砥骺赡軌蚓哂斜绕錈岚飧嗟男阅芑蛱幚砥髟试S的最大功率汲取，因此可實(shí)施熱減輕策略以防止處理器過熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]—般來說，本發(fā)明的方面描述已超出自身熱包封的多核處理器的加速熱減輕的技術(shù)。溫度高于自身溫度閾值的多核處理器可在使其溫度快速返回到溫度閾值以下的同時(shí)通過功率收縮一或多個(gè)忙碌處理器核心而不改變時(shí)鐘和/或電壓來保留具有更多其處理功率。
[0004]在一個(gè)實(shí)例中，用于熱減輕多核處理器的方法包含響應(yīng)于多核處理器的溫度超出溫度閾值而功率收縮多核處理器的一或多個(gè)忙碌處理器核心而不降低多核處理器的時(shí)鐘速度。
[0005]在另一實(shí)例中，設(shè)備包含多核處理器和功率控制模塊，所述功率控制模塊經(jīng)配置以響應(yīng)于多核處理器的溫度超出溫度閾值而功率收縮多核處理器的一或多個(gè)忙碌處理器核心而不降低多核處理器的時(shí)鐘速度。
[0006]在另一實(shí)例中，設(shè)備包含用于感測多核處理器的溫度的裝置和用于響應(yīng)于多核處理器的溫度(由用于感測多核處理器的溫度的裝置感測)超出溫度閾值而功率收縮多核處理器的一或多個(gè)忙碌處理器核心而不降低多核處理器的時(shí)鐘速度的裝置。
[0007]在另一實(shí)例中，計(jì)算機(jī)可讀媒體(例如，計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體)存儲指令，所述指令在經(jīng)執(zhí)行時(shí)，致使一或多個(gè)可編程處理器響應(yīng)于多核處理器的溫度超出溫度閾值而功率收縮多核處理器的一或多個(gè)忙碌處理器核心而不降低多核處理器的時(shí)鐘速度。
[0008]附圖和以下描述中闡述一或多個(gè)實(shí)例的細(xì)節(jié)。其它特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將從描述和圖式以及從權(quán)利要求書而顯而易見。
【附圖說明】
[0009]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一些方面說明包含可停止一或多個(gè)忙碌核心以用于熱減輕的多核處理器的實(shí)例處理器單元的框圖。
[0010]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一些方面說明熱減輕多核處理器的實(shí)例方法的流程圖。
[0011]圖3A到3D為根據(jù)本發(fā)明的方面說明在輪換基礎(chǔ)上功率收縮多核處理器的忙碌核心的概念圖。
[0012]圖4A到4D為根據(jù)本發(fā)明的方面說明經(jīng)由智能輪換算法功率收縮多核處理器的忙碌核心的概念圖。
[0013]圖5為說明可經(jīng)配置以實(shí)施本發(fā)明的一或多個(gè)方面的裝置的實(shí)例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]用以熱減輕多核處理器的一些可能方法可包含在處理器的溫度超出溫度閾值時(shí)降低處理器核心的時(shí)鐘速率和電壓電平。一旦處理器的溫度返回到正常水平，處理器的初始時(shí)鐘速率和電壓電平就可恢復(fù)。然而，因?yàn)樘幚砥鞯奶幚砥骱诵牡臅r(shí)鐘通常也是由處理器的除處理器核心以外的其它組件(例如，處理器上的存儲器和高速緩沖存儲器)使用的時(shí)鐘，因此降低處理器的時(shí)鐘速率也會降低這些組件的性能。另外，雖然降低時(shí)鐘速率和電壓電平可降低動(dòng)態(tài)功率耗散，但此方法并不減輕由靜態(tài)泄漏引起的熱量。
[0015]因此，本發(fā)明的方面包含在超出溫度閾值時(shí)功率收縮(S卩，關(guān)閉)多核處理器的一或多個(gè)核心而不降低處理器的時(shí)鐘速率或電壓電平。溫度閾值可低于緊急閾值，緊急閾值可為溫度閾值，高于所述溫度閾值時(shí)，處理器可被熱量損壞。經(jīng)功率收縮的核心可為忙碌核心，因?yàn)楹诵恼鲃?dòng)地執(zhí)行指令。功率收縮處理器的忙碌核心在減少動(dòng)態(tài)功率耗散和靜態(tài)泄漏兩者的同時(shí)提供相對于降低時(shí)鐘速率和電壓電平的前述方法增加的性能，因?yàn)樘幚砥鞯钠渌M件(例如，存儲器和高速緩沖存儲器)可在正常非降低的時(shí)鐘速率下繼續(xù)運(yùn)行。舉例來說，在處理器的所有四個(gè)核心都在使用的四核處理器中，功率收縮核心中的兩個(gè)，使得四個(gè)核心中僅兩個(gè)可提供比將處理器的時(shí)鐘速度降低50%更好的性能。另外，功率收縮忙碌核心可允許處理器更快速地冷卻，使得其溫度比降低時(shí)鐘速率和電壓的先前所提議解決方案快得多地返回到溫度閾值以下，因?yàn)槿缟衔乃撌?，功率收縮核心減少經(jīng)停用核心的動(dòng)態(tài)功率和靜態(tài)泄漏兩者。
[0016]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一些方面說明包含可停止一或多個(gè)忙碌核心以用于熱減輕的多核處理器的實(shí)例處理器單元的框圖。如圖1中所展示，處理單元102可包含多個(gè)處理器核心104A到104N(下文的“處理器核心104”)。在一些實(shí)例中，處理器核心104可包含于單個(gè)集成電路裸片中。在其它實(shí)例中，處理器核心104可包含于單個(gè)芯片封裝中的多個(gè)集成電路裸片中。處理單元102可為多核微處理器，因?yàn)樘幚韱卧?02包含多個(gè)處理器核心104。在一些實(shí)例中，處理單元102可為微處理器，例如經(jīng)配置以處理計(jì)算機(jī)程序的指令以用于執(zhí)行的中央處理單元(CPU)，或可為經(jīng)配置以處理圖形處理指令以在顯示器(未圖示)處渲染圖形場景的圖形處理單元(GPU)。
[0017]處理器核心104的每一處理器核心可與高速緩沖存儲器112A到112N(下文的“高速緩沖存儲器112”)中的一或多者相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)例中，高速緩沖存儲器112可以是為處理器核心104提供緩存的第一層級的LI高速緩沖存儲器。處理單元102還可包含高速緩沖存儲器114。在一些實(shí)例中，高速緩沖存儲器114可以是為處理器核心104提供緩存的第二層級的L2高速緩沖存儲器。處理單元102還可被可操作地耦合到存儲器116。
[0018]定序器106可經(jīng)配置以管理和調(diào)度處理器核心104當(dāng)中的指令執(zhí)行。處理器核心104中的個(gè)別處理器核心可經(jīng)配置以并行地處理指令。當(dāng)處理器核心104中的處理器核心正處理指令時(shí)，所述處理器核心可被視為忙碌。相比之下，當(dāng)處理器核心104中的處理器核心不在處理任何指令時(shí)，所述處理器可被視為空閑。
[0019]時(shí)鐘120可經(jīng)配置以在所指定時(shí)鐘速度下產(chǎn)生調(diào)節(jié)處理單元102的組件的周期性時(shí)鐘信號。時(shí)鐘120可被可操作地耦合到處理單元102，且可將時(shí)鐘信號傳輸?shù)教幚韱卧?02。處理單元102可將由時(shí)鐘120產(chǎn)生的時(shí)鐘信號分配到其組件，例如處理器核心104、高速緩沖存儲器112和高速緩沖存儲器114。在一些實(shí)例中，時(shí)鐘120還可將時(shí)鐘信號傳輸?shù)酱鎯ζ?16。處理單元102可讀取數(shù)據(jù)且將數(shù)據(jù)寫入到存儲器116。高速緩沖存儲器112和高速緩沖存儲器114可緩存從存儲器116讀取且寫入到存儲器116的數(shù)據(jù)以用于處理器核心104。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)，處理單元102可響應(yīng)于處理單元102的溫度超出溫度閾值而功率收縮處理器核心104的一或多個(gè)忙碌處理器核心而不降低時(shí)鐘120的時(shí)鐘速度。溫度傳感器110可經(jīng)配置以感測處理單元102的溫度，且可持續(xù)感測處理單元102的溫度。在一些實(shí)例中，溫度傳感器110可感測包括處理器核心104的集成電路裸片的部分的溫度或包括處理器核心104的芯片封裝的部分的溫度。溫度傳感器110的實(shí)例可包含熱敏電阻器，熱敏電阻器為具有基于溫度而變化的電阻的電阻器。
[0021]可基于多種因素(例如，處理單元102的所要性能、處理單元102的所要功率消耗和處理單元102的壽命)指定處理單元102的溫度閾值。舉例來說，如果需要高性能，那么可指定相對較高的溫度閾值，而如果需要節(jié)省功率，那么可選擇相對較低的溫度。處理單元102的溫度閾值可低于緊急溫度閾值，其中如果處理單元102的溫度超出溫度閾值，那么短期內(nèi)存在處理單元102即將發(fā)生故障的巨大風(fēng)險(xiǎn)。
[0022]處理單元102可從溫度傳感器110讀取或者接收所測得的溫度，且可將所測得的溫度與處理單元102的溫度閾值相比。如果處理單元102確定來自溫度傳感器110的所測得溫度超出處理單元102的指定溫度閾值，那么處理單元102可啟用功率控制模塊108以功率收縮處理器核心104的一或多