专利名称：自适应存储器频率调节的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及存储器设备。更具体地，本发明的实施例涉及用于适应性地对存储器设备的工作频率进行调节的技术。
背景技术：
最近几年，企业服务器系统和其它电子系统对能量效率和能量比例计算的关注日益增加。对存储器功率进行管理对于给定了服务器处理器和工作负荷的容量和带宽要求的这些平台中的总体效率而言是至关重要的。随着处理核心数量持续增加以及吞吐量计算和输入/输出(I/O)能力的集成加速，预期该趋势会使存储器功率管理越来越成为平台能量效率的一个关键要素。一种方法是关注于通过积极支持断电和自刷新状态来减少空闲存储器功率，从而实现存储器功率效
率的显著改善。
在附图中，通过示例而非限制的方式示出了本发明的实施例，附图中相似的参考标号表示相似的元件。图1是提供自适应存储器频率调节机制的系统的一个实施例的方框图。图2是电子系统的一个实施例的方框图。图3是用于提供自适应存储器频率调节的技术的一个实施例的流程图。图4是用于提供自适应存储器频率调节的技术的一个实施例的状态图。
具体实施例方式在下面的说明中，阐述了许多具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实现本发明的实施例。在其它情况中，没有详细示出公知的电路、结构和技术，以免模糊对本描述的理解。存储器功率已经成为计算机系统设计的第一级的考虑因素。然而，没有全局信息的存储器功率管理可能不足以针对运行时应用来优化功耗。可以通过运用将存储器功率管理与处理核心和/或平台信息进行协调来提供改善的功率使用率。本文描述的是自适应存储器频率调节机制(AMFSM)，该机制可以使用处理核心可得的存储器性能指示来在运行时优化存储器子系统功率。自适应存储器频率调节机制可以提供至少两个优点。对于吞吐量敏感的工作负荷，自适应存储器频率调节机制可以实现高效率。对于等待时间不敏感的应用程序，自适应存储器频率调节机制可以针对处理核心密集型工作负荷来放慢存储器频率，以节省功率同时仅损失相对较小的性能，以及针对存储器密集型工作负荷来保持存储器频率，以维持性能。在一个实施例中，当应用了 100%使用率(性能是最高优先级)时，自适应存储器频率调节机制可以使存储器以最大频率操作，从而实现最佳的性能。当使用率小于100% 时，自适应存储器频率调节机制可以使存储器工作频率减慢，以针对给定的功率预算带来性能增益，这是由于存储器一侧上节省的功率转移到了处理核心。替代地，当使用率低于 100%时，自适应存储器频率调节机制可以降低存储器工作频率，以针对给定的性能目标实现整体系统功率节省。在一个实施例中，自适应存储器频率调节机制可以由四个组件构成存储器性能因子(MPF)、动态存储器频率调节控制器(DMFSC)、存储器性能因子计数器(MPFC)和存储器频率调节引擎(MFSE)。图1是提供了自适应存储器频率调节机制的系统的一个实施例的方框图。图1的示例性实施例示出了处理核心100和存储器控制器150，该处理核心100和存储器控制器150提供了自适应存储器频率调节机制的组件。在替代实施例中，这些组件可以由其它系统实体提供和/或可以以不同的方式分布。在一个实施例中，存储器性能因子(MPF) 120是处理核心100 —侧上的应用程序的存储器性能的硬件指示，其包括信息，所述信息包括例如存储器带宽使用率、存储器访问重叠的程度和推测性存储器访问的程度。动态存储器频率调节控制器(DMFSC) 160是策略引擎，该策略引擎根据存储器性能因子(MPF)来确定存储器运行频率，并且触发存储器频率调节引擎(MFSE)ISO来应用该决定。在一个实施例中，存储器性能因子计数器(MPFC) 170是针对存储器性能因子的历史信息的硬件饱和计数器。存储器频率调节引擎(MFSE) 180是被动动作组件。在从DMFSC 160接收到触发信号之后，MFSE 180可以冻结系统并且对存储器接口重新编程，以改变存储器频率并且重新锁定锁相环(PLL)。在一个实施例中，使用硬件计数器来监视存储器性能因子。在-令周期数(CPI)是MPF计算的一个部分，并且被如下确定CPI = CPI_core+MPI*BF*LATCPI_core 没有存储器等待时间的CPILAT 存储器访问等待时间MPI 每指令的末级高速缓存未命中次数BF 阻止因子示出了对存储器访问等待时间的性能敏感度。在一个实施例中，MPF可以如下定义MPF = MPI*BF存储器性能因子(MPF)可以被转换为硬件性能计数器的组合。MPF = (XQ_EMPTY/Total_Cycles)*(Load_retired/Load_dispatch)等式(3)MPF = mem_stall % *mem_specu_factorXQ_EMPTY :对存储器访问引起的处理器的停滞周期进行计数(Load_retired/Load_dispatch)存储器推测因子。当存储器停滞百分比不可得时，可以使用替代的计算，例如，使用存储器带宽使用率和存储器推测因子的乘积。图2是电子系统的一个实施例的方框图。图2中所示的电子系统旨在表示一系列
-个实施例中，每指等式(1)
等式O)的电子系统(有线的或者无线的)，包括例如台式计算机系统、膝上型计算机系统、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)(包括支持蜂窝通信的PDA)、机顶盒。替代的电子系统可以包括更多、更少和/或不同的组件。电子系统200包括用来传送信息的总线205或者其它通信设备，以及可以处理信息的耦合至总线205的处理器210。虽然示出了具有单个处理器的电子系统200，但是电子系统200可以包括多个处理器和/或协处理器和/或多个处理核心。电子系统200还可以包括随机存取存储器(RAM)或者其它动态存储设备220(被称为主存储器)，其耦合至总线 205，并且可以存储可以由处理器210执行的指令和信息。主存储器220还可以用于存储在处理器210执行指令期间的临时变量或者其它中间信息。在一个实施例中，处理器210可以包括图1中所示的处理器核心和存储器控制器二者。在替代的实施例中，存储器控制器和处理器核心可以是图2中所示的不同组件的部分。电子系统200还可以包括只读存储器(ROM)和/或其它静态存储设备230，其耦合至总线205，可以存储用于处理器210的静态信息和指令。数据存储设备240可以耦合至总线205，以用于存储信息和指令。数据存储设备M0，诸如磁盘或者光盘以及对应的驱动器， 可以耦合至电子系统200。电子系统200还可以经由总线205而耦合至诸如阴极射线管(CRT)或者液晶显示器(IXD)这样的显示设备250，以向用户显示信息。包括字母数字键和其它键的字母数字输入设备260可以耦合至总线205，以向处理器210传送信息和命令选择。另一类型的用户输入设备是用于向处理器210传送方向信息和命令选择并且控制显示器250上的光标移动的光标控制器270，诸如鼠标、跟踪球或者光标方向键。电子系统200还可以包括网络接口观0，以提供对诸如局域网这样的网络的接入。 网络接口 280可以包括例如具有天线285 (其可以表示一个或多个天线)的无线网络接口。 网络接口 280还可以包括例如有线网络接口，用于经由网络线缆287与远程设备进行通信， 例如，该网络线缆287可以是以太网线缆、同轴电缆、光缆、串行线缆或者并行线缆。在一个实施例中，网络接口 280可以例如通过遵守IEEE 802. Ilb和/或IEEE 802. Ilg标准来提供对局域网的接入，和/或无线网络接口可以例如通过遵守蓝牙标准来提供对个域网的接入。还可以支持其它无线网络接口和/或协议。IEEE 802. Ilb 对应于 1999 年 9 月 16 日通过的标题为“Local and Metropolitan Area Networks, Part 11 :ffireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications :Higher_Speed Physical Layer Extension in the 2. 4GHz Band”的IEEE标准802. llb-1999以及相关文档。IEEE 802. Ilg对应于2003年6月27日通过的标题为"Local and Metropolitan Area Networks,Part 11 :ffireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications, Amendment 4 :Further Higher Rate Extension in the 2. 4GHz Band”的 IEEE 标准 802. llg-2003 以及相关文档。 在蓝牙技术联盟公司2001年2月22日公布的“Specification of the Bluetooth System Core,Version 1. 1”中描述了蓝牙协议。还可以支持蓝牙标准的相关联的以及之前的或者随后的版本。除了经由无线LAN标准进行通信之外，或者取代经由无线LAN标准进行通信，网络接口 280可以使用例如时分多址(TDMA)协议、全球移动通信系统(GSM)协议、码分多址 (CDMA)协议和/或任意其它类型的无线通信协议来提供无线通信。
图3是用于提供自适应存储器频率调节的技术的一个实施例的流程图。在一个实施例中，图3的技术由上述讨论的动态存储器频率调节控制器(DMFSC)来执行。在替代的实施例中，其它的系统组件可以提供该功能。图3的示例使用了两个阈值以用于调节存储器频率。在替代的实施例中，可以使用多于两个的阈值来支持例如更精细的频率调整粒度。在310处，确定MPF。可以如上所述来确定MPF。在320处，将MPF与第一阈值(Tl) 进行比较。Tl代表一个MPF值，当大于该值时应当修改存储器的工作频率。如果在320处 MPF大于Tl，则在330处，递增存储器性能因子计数器。如果在320处MPF小于Tl，则在340处，将MPF与第二阈值(T2)进行比较。T2代表一个MPF值，当小于该值时应当修改存储器的工作频率。如果在340处MPF小于T2，则在 350处，递减存储器性能因子计数器。如果在320处MPF小于Tl并且在340处大于T2，则在380处，维持当前的存储器工作频率。使用存储器性能因子计数器的值来检查用来管理存储器工作频率的状态机的状态并且可能在这些状态之间进行转换。下面参照图4更详细描述了可以如图3中所描述的那样使用的状态机的一个实施例的状态图。在一个实施例中，在360处，检查MPFC状态机的状态并且将其与存储器性能因子计数器的值进行比较。在370处，至少基于360处的比较来做出存储器频率改变决定。取决于存储器的当前工作参数(例如，工作频率)以及如上所述的所监视的状况，该决定的结果可以使存储器的工作频率增加、减少或者保持相同。因此，随着系统状况改变，存储器的工作频率可以动态地自适应。本文描述的技术可以提供功率节省和性能改善。图4是用于提供自适应存储器频率调节的技术的一个实施例的状态图。可以例如根据参照图3描述的操作来使用图4的状态机。在替代的实施例中，可以使用更多的状态来支持例如更精细的频率调整粒度。在一个实施例中，由上面描述的动态存储器频率调节控制器(DMFSC)来提供状态机功能。在替代的实施例中，可以由不同的系统组件来提供该状态机。在图4的状态图中， 如上文描述的状况MPF > Tl引起标记为Al的状态转换。相似地，如上文描述的状况MPF < T2引起标记为A2的状态转换。对于增加和减少存储器的工作频率，对应于图4的状态的状态机会产生一些滞后。在替代的实施例中，可以增加或者消除该滞后。在状态00中，存储器工作在两个时钟频率中的较低频率上。在A2状况下，状态机保持在状态00。响应于Al状况，状态机转换到状态01。在状态01中，存储器工作在两个时钟频率中的较低频率上。在A2状况下，状态机转换到状态00。响应于Al状况，状态机转换到状态10。响应于从状态01到状态10的转换，存储器的工作频率增加。在状态10中，存储器工作在两个时钟频率中的较高频率上。在A2状况下，状态机转换到状态01。响应于从状态10到状态01的转换，存储器的工作频率减小。响应于Al状况，状态机转换到状态11并且保持在该较高的工作频率上。在状态11中，存储器工作在两个时钟频率中的较高频率上。在A2状况下，状态机转换到状态10并且保持在该较高的工作频率上。响应于Al状况，状态机保持在状态11中并且保持在该较高的工作频率上。本说明书中对“一个实施例”或者“实施例”的引用表示结合该实施例描述的特定的特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各个位置中出现的短语“在一个实施例中”并不必然都指同一实施例。虽然参照若干实施例描述了本发明，但是本领域中的技术人员将认识到，本发明不限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求的精神和范围内利用修改和变更来实现本发明。因此，本说明书被视为是说明性的而不是限制性的。
权利要求
1.一种方法，包括针对电子系统中的存储器系统的至少一部分确定存储器性能参数；将所述存储器性能参数与一个或多个阈值进行比较；以及基于所述存储器性能参数与所述一个或多个阈值的所述比较的结果来调整所述存储器系统的工作频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述存储器性能参数包括存储器停滞百分比。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述存储器性能参数包括存储器带宽使用率和存储器推测因子的乘积。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述存储器性能参数包括存储器功耗。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述存储器性能参数与所述一个或多个阈值的所述比较的结果来调整所述存储器系统的工作频率是在主机处理核心的操作期间执行的。
6.一种系统，包括处理核心，其具有存储器性能因子(MPF)代理，所述MPF代理具有应用程序的存储器性能的指示，所述MPF代理基于所述存储器性能生成存储器性能测量结果；存储器控制器，其与所述处理核心相耦合，所述存储器控制器具有动态存储器频率调节控制器(DMFSC)和存储器频率调节引擎(MFSE)，所述DMFSC根据所述存储器性能测量结果确定存储器工作频率，并且触发所述MFSE来应用所述MPF以使一个或多个存储设备根据所确定的工作频率进行操作。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述存储器性能是基于一个或多个存储器性能参数来确定的。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述一个或多个存储器性能参数至少包括存储器停滞百分比。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述一个或多个存储器性能参数至少包括存储器带宽使用率和存储器推测因子的乘积。
10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述一个或多个存储器性能参数至少包括存储器功耗。
11.一种系统，包括处理核心，其具有存储器性能因子(MPF)代理，所述MPF代理具有应用程序的存储器性能的指示，所述MPF代理基于所述存储器性能生成存储器性能测量结果；存储器控制器，其与所述处理核心相耦合，所述存储器控制器具有动态存储器频率调节控制器(DMFSC)和存储器频率调节引擎(MFSE)，所述DMFSC根据所述存储器性能测量结果确定存储器工作频率，并且触发所述MFSE来使一个或多个存储器设备根据所确定的工作频率进行操作；以及动态随机存取存储器，其耦合至所述存储器控制器，以所确定的工作频率进行操作。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述存储器性能是基于一个或多个存储器性能参数来确定的。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述一个或多个存储器性能参数至少包括存储器停滞百分比。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述一个或多个存储器性能参数至少包括存储器带宽使用率和存储器推测因子的乘积。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述一个或多个存储器性能参数至少包括存储器功耗。
全文摘要
用于自适应存储器操作状态管理的方法和装置。针对存储器系统的至少一部分来确定存储器性能参数。将存储器性能参数与一个或多个阈值进行比较。可以基于存储器性能参数与一个或多个阈值的比较的结果来修改存储器系统的工作频率。
文档编号G06F1/04GK102314191SQ201110170969
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者E·戈尔巴托夫, H·S·戴维, H·郑, U·R·哈内布特 申请人:英特尔公司