管理计算系统的能源效率的方法以及管理能源效率的系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明有关于一种多重丛集(mult1-cluster)计算系统，特别是有关于一种在具有多个处理器类型的多重丛集系统中的效能与功率管理。
【背景技术】
[0002]动态频率调整是一种在运行时间自动调整处理器执行的频率的技术。处理器的操作频率的增加可提高计算效能。然而，在集成电路中功率消耗是透过P = CxV2xF来计算获得，其中，P表示功率，C表示每一频率周期切换的电容，V表示电压，F表示频率，因此，频率的增加意谓着处理器的功率消耗也随之增加。一些现有的计算系统具有内建的管理架构(framework)，以管理在效能与功率消耗之间的取舍。举例来说，管理架构可能包括功率控制器，其在运行时间判断是否增加或减少操作频率，以满足系统效能的需求或为了节省功率。
[0003]在具有多个处理器类型的一多重丛集计算系统中，管理架构必须考虑到每一种处理器类型的功率消耗与效能。在允许多个处理器类型同时操作的系统中，管理架构可设定依不同的操作频率给每一处理器类型，或可设定相同的操作频率给所有的处理器类型。同时地以多个操作频率来运行系统一般需要多个电压调整器，这提高了硬件成本。对于所有的处理器类型而言同时地以相同的操作频率来运行系统则可能危及不同处理器类型的效能。在具有多个处理器类型但是一次只允许单处理器类型操作的系统中，即使可能有具有较高的工作量需求，其他处理器类型的处理能力则未被充分利用。
[0004]因此，在具有多个处理器类型的多重丛集系统中，有改善其功率与效能管理的需求。
【发明内容】
[0005]在一实施例中，提供了一种管理计算系统的能源效率的方法。此方法开始于检测作用中丛集的目前操作频率进入至或越过作用中丛集的一或多个默认频率点区中任一者的一事件，其中，作用中丛集包括一或多个第一处理器核心。当此事件被检测到时，此方法更包括以下步骤:识别一目标丛集，其中，目标丛集包括一或多个第二处理器核心，在作用中丛集中的每一第一处理器核心与在目标丛集中的每一第二处理器核心具有不同的能源效率特性；启用在目标丛集中的至少一第二处理器核心；决定是否将一或多个中断请求由作用中丛集转移至目标丛集；以及根据效率与功率需求来决定是否将作用中丛集中至少一第一处理器核心停用。
[0006]在一实施例中，提供了一种管理能源效率的系统。此系统包括具有多个处理器核心的多个丛集以及耦接这些丛集的互连器。一或多个处理器核心操作来执行管理模块的操作。管理模块配置来检测作用中丛集的目前操作频率进入至或越过此作用中丛集的一或多个默认频率点区中任一者的事件，其中，作用中丛集包括一或多个第一处理器核心。当此事件被侦测到时，管理模块更配置来识别目标丛集，其中，目标丛集包括一或多个第二处理器核心，在作用中丛集中的每一第一处理器核心与在目标丛集中的每一第二处理器核心具有不同的能源效率特性；启用在目标丛集中的至少一第二处理器核心；决定是否将一或多个中断请求由作用中丛集转移至目标丛集；以及根据效率与功率需求来决定是否将作用中丛集中至少一第一处理器核心停用。
[0007]根据本文所述的实施例，具有不同能源效率特性的处理器核心的多重丛集系统可在高效率下操作，使得效能与功率需求能被满足。
【附图说明】
[0008]图1表示根据本发明一实施例的多重丛集系统。
[0009]图2A图表示根据本发明一实施例，功率消耗对于频率之间的关系。
[0010]图2B表示根据本发明另一实施例，功率消耗对于频率之间的关系。
[0011 ]图3表示根据本发明一实施例，对于两个丛集的四个操作情境的转变。
[0012]图4表示根据本发明一实施例，作用中操作多重丛集系统的方法流程图。
[0013]图5表示根据本发明一实施例的第I图的多重丛集系统与中断处置功能的附加详述。
[0014]图6表示根据本发明一实施例，将中断请求与任务由一丛集转移至另一丛集的程序不意图O
[0015]图7表示根据本发明一实施例，说明在在两丛集之间转变的示意图。
[0016]图8表示根据本发明另一实施例，说明在在两丛集之间转变的示意图。
[0017]图9表示根据本发明又一实施例，说明在在两丛集之间转变的示意图。
[0018]图10表示根据本发明再一实施例，说明在在两丛集之间转变的示意图。
[0019]图11表示根据本发明一实施例，用来管理计算系统的能源效率的方法流程图。
[0020]图中，附图标记如下:
[0021]100?多重丛集系统；
[0022]110?快取同调互连器；
[0023]120?管理模块；
[0024]130?系统内存；
[0025]HO?任务指派模块；
[0026]400 ?方法；
[0027]410...455 ?步骤；
[0028]510?总体中断控制器(GIC);
[0029]520、530 ?装置；
[0030]550?系统单芯片(SOC);
[0031]570?中断处置处理器核心(IHP);
[0032]611、612 ?步骤；
[0033]621...625 ?步骤；
[0034]631."634 ?步骤；
[0035]641...643 ?步骤；
[0036]620?处理器核心(LLP);
[0037]630?处理器核心(LP);
[0038]1100 ?方法；
[0039]1200 …1150 ?步骤；
[0040]Cluster(0)."(M)?丛集；
[0041]L2?高速缓存；
[0042]LP、LLP?处理器核心；
[0043](SI)…(S9)?操作情境。
【具体实施方式】
[0044]在下文中，阐述了许多具体的细节。然而，可理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，习知的电路、架构、以及技术没有被详细描述，以免不必要地模糊对本说明书的了解。此技术领域中具有通常知识者将可理解，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。那些本领域中的通常技术与所包括的叙述，将能实现适当的功能性而不需过多的实验。
[0045]应注意到，此处所使用的名词〃多重丛集系统(mult1-cluster system)〃是被配置与管理作为多个丛集的一个〃多核心处理器系统。一个多核心处理器系统根据实际设计，可能是一个多核心系统或一个多处理器系统。换句话说，本发明提出的方法可以由被配置与管理作为多个丛集的任何多核心系统与多处理器系统来利用。举例来说，关于多核心系统，所有的处理器核心可配置在一处理器内。举另一个例子来说，关于多处理器系统，每一处理器核心可配置在一处理器内。因此，每一丛集可实施来作为一或多个处理器群组。
[0046]本发明的多个实施例提供了用来管理具有两或多个丛集的一多重丛集系统的功率与效能的系统和方法。每一丛集可包括相同处理器类型的多个处理器核心，且不同处理器类型的处理器核心可归属于不同的丛集。不同的处理器类型随着操作频率的改变而具有不同的能源效率特性。在一实施例中，多重丛集系统可指派在任一丛集中的任何处理器核心作为中断处置处理器核心(interrupt-handling processor core)。一中断处置处理器处置源自于周遭装置或在此系统中的其他处理器核心的中断请求。不同于指派一固定的处理器核心来处置中断请求的习知系统，所述所述的多重丛集系统可将中断处置角色于一丛集之内或跨越任何丛集而由一处理器核心切换为另一处理器核心。
[0047]此外，此处所使用的“停用(deactivating)—处理器核心”是指此处理器核心是完全地被关闭电源(即，没有接收电源)，或是进入低功率状态。一处理器核心可透过热插入(hot-plug)(g卩，在操作系统运行时间关闭电源或物理上的移除)或其他机制来关闭电源。”停用一丛集”是指在此丛集中的所有处理器核心完全地关闭电源或进入低功率状态。“启用一处理器核心”是指此处理器核心被开启电源且进入待机状态或执行指令的作用中(active)状态。“启用(Activating)—丛集”是指此在此丛集中的一或多个处理器核心进入待机状态或执行指令的作用中状态。一“被启用的”处理器核心或丛集也可称为“作用中”处理器或核心。同样地，一“被停用的”处理器核心或丛集也可称为“停用中(inactive)”处理器或核心。
[0048]再者，与“处理器类型”相关的名词“类型”是有关于一处理器核心群组共享的共同特性，其中，此共同特性包括能源效率特性以及计算效能，但并非以此为限。一处理器核心的“能源效率”或等效上的”功率效率”是关于在一频率或一频率范围上的量测。一些度量可用于此量测，其中一者为MIPS/MW，表示每一秒/百万瓦特下的百万指令，或者是MHz/MW，表示兆赫/百万瓦特。能源效率相对于功率消耗;在一频率范围中具有高能源效率的处理器核心，在此频率范围中消耗较少的功率。
[0049]根据本发明的实施例，多重丛集系统包括目前被启用且包括一或多个第一处理器核心的第一丛集。当多重丛集系统侦测到第一丛集(即作用中丛集)的一目前操作频率进入至或越过第一丛集的一或多个默认频率点区(predetermined frequency)中任一者的事件时，多重丛集系统执行以下步骤:(I)识别第二丛集(即目标丛集)，其中，第二丛集包括一或多个第二处理器核心，在第一丛集中的每一第一处理器核心与在的二丛集中的每一第二处理器核心具有不同的能源效率特性；(2)启用在第二目标丛集中的至少一第二处理器核心；
(3)决定是否将一或多个中断请求由第一丛集转移至第二丛集；以及(4)根据效率与功率需求来决定是否停用第一丛集中至少一第一处理器核心。在一实施例中，第二丛集被识别为与被进入或越过的默认频率点区相关联的一个丛集。此外，假使在步骤(2)之前第二丛集已经被启用，第二丛集的启用状态被维持。假使在步骤(2)之前第二丛集未被启用，第二丛集切换为作用中状态(即被启用)。
[0050]在一实施例中，前述的事件可以是第一丛集没有以能源效率来操作的征兆。在此多重丛集系统中，丛集可与各自的一或多个默认频率点区相关联。当第一丛集的目前操作频率进入至或越过(即通过)第一丛集的一或多个默认频率点区(frequency spot)中任一者时，侦测到此事件。频率点区根据丛集中的处理器核心各自的能源效率特性来决定各自的一或多个默认频率点区。这些频率点区中的每一者可以是第一丛集以能源效率来操作时所处的默认频率范围的一边界区域。频率范围与频率点区可由处理器核心的设计者或制造者来预先决定。此外，在一些实施例中，此系统包括一电压调整器，以控制提供至系统中不同处理器类型的不同处理器核心的电压。与每一丛集或每一处理器核心具有自己的电压调整器(voltage regulator)的系统比较起来，具有用于整个系统的单一电压调整器可节省硬件成本。然而，本说明书没有被限制在单一电压调整器或多个电压调整器。
[005?]当上述事件被侦测到时，中断请求可转移至在第二丛集中的另一处理器核心。在一些情况下，当上述事件被侦测到时，在中断请求被转移到第二丛集中的另一处理器核心之后，第一丛集可被停用。假使中断请求被转移到第二丛集，