用于以有保证的瞬态最后期限来控制中央处理单元功率的系统和方法
【专利说明】用于以有保证的瞬态最后期限来控制中央处理单元功率的 系统和方法
[0001] 相关申请
[0002] 本专利申请是于2010年11月11日递交的、名称为"SystemandMethodfor ControllingCentralProcessingUnitPowerwithGuaranteedTransientDeadlines" 的美国专利申请No. 12/944,467的后续部分，该申请要求于2009年12月6日递交的、名称 为"SystemandMethodofDynamicallyControllingPowerinaCentralProcessing Unit"的美国临时申请No. 61/286,991的优先权利益，这两个申请都以引用的方式整体并 入本申请。
[0003] 交叉引用申请
[0004] 本申请关于并以引用方式合并Rychlik等人提交的名称为"SystemAndMethod ForControllingCentralProcessingUnitPowerBasedOnInferredWorkload Parallelism"的美国专利申请No. 12/944, 140 ;Richlik等人提交的名称为"Systemand MethodforControllingCentralProcessingUnitPowerinaVirtualizedSystem" 的美国专利申请No. 12/944, 202 ;Richlik等人提交的名称为"SystemandMethodfor AsynchronouslyandIndependentlyControllingCoreClocksinaMulticoreCentral ProcessingUnit"的美国专利申请No. 12/944, 321 ;Thomson等人提交的名称为"System andMethodforControllingCentralProcessingUnitPowerwithReducedFrequency Oscillations"的美国专利申请No. 12/944, 378 ;Thomson等人提交的名称为"Systemand MethodforControllingCentralProcessingUnitPowerWithGuaranteedSteady StateDeadlines"的美国专利申请No. 12/944,561 ;以及Sur等人提交的名称为"System andMethodforDynamicallyControllingaPluralityofCoresinaMulticore CentralProcessingUnitbasedonTemperature" 的美国专利申请No. 12/944,564。
【背景技术】
[0005] 便携式计算设备（P⑶）到处可见。这些设备可包括蜂窝式电话、便携式数字助理 (PDA)、便携式游戏控制台、掌上型计算机，和其它便携式电子设备。除了这些设备的主要功 能之外，许多设备包括外围功能。举例来说，蜂窝式电话可以包括进行蜂窝式电话呼叫的主 要功能，和静态照相机、视频照相机、全球定位系统（GPS)导航、网络浏览、发送和接收电子 邮件、发送和接收文本消息、即按即说能力等的外围功能。随着此类设备的功能性增加，支 持此类功能性所需的计算或处理能力也增加。此外，随着计算能力增加，更需要有效地管理 提供计算能力的处理器或多个处理器。
[0006] 因此，所需的是控制多核CPU内的功率的改进的方法。
【附图说明】
[0007] 合并到本文中并且构成本说明书的一部分的附图，示出了本发明的示例性方面， 并且与上文给出的概述和下文给出的详细描述一起用于解释本发明的特征。
[0008] 图1是处于闭合位置的便携式计算设备（PCD)的第一方面的正视平面图；
[0009] 图2是处于打开位置的PCD的第一方面的正视平面图；
[0010] 图3是P⑶的第二方面的方框图；
[0011] 图4是处理系统的方框图；
[0012] 图5是说明动态地控制CPU内的功率的方法的第一方面的流程图；
[0013] 图6是说明动态地控制CPU内的功率的方法的第二方面的第一部分的流程图；
[0014] 图7是说明动态地控制多核CPU的功率的方法的第二方面的第二部分的流程图；
[0015] 图8是示出随着时间的过去绘制的受动态时钟和电压调节（DCVS)控制的CPU频 率的示例性图表；以及
[0016] 图9是示出各种性能水平的有效瞬态响应时间的示例性图表。
[0017] 图10是说明根据各个方面实现强制执行性能保证的动态时钟频率/电压调节 (DCVS)解决方案的计算设备中的逻辑部件和信息流的框图。
[0018] 图11A-B是说明用于产生性能保证的一方面方法的处理流图。
[0019] 图12-13是说明强制执行性能保证，以确保处理内核不会在繁忙状态保持比预定 时间量要多的时间的各个方面方法的处理流图，其中在此时间段上该预定时间量是该处理 内核完成其预先计算的、预计的和/或实际的稳定状态工作负荷所需要的时间。
[0020] 图14是说明用于强制执行性能保证的另一个方面方法的处理流图。
[0021] 图15是适用于一个方面中使用的移动设备的部件框图。
[0022] 图16是适用于一个方面中使用的服务器设备的部件框图。
[0023] 图17是适用于一个方面中使用的膝上型计算机设备的部件框图。
【具体实施方式】
[0024] 将参照附图来详细地描述各个方面。只要有可能，相同的引用编号将在贯穿附图 中用于指代相同或相似的部分。针对特定示例和实现方式进行的引用是用于解释说明的目 的，而并不旨在限制本发明或权利要求的范围。
[0025] 词语"示例性"在本文中用于表示"作为实例、例子或说明"。在本文中描述为"示 例性"的任何方面不一定解释为比其它方面优选或有利。
[0026]在此描述中，术语"应用"还可以包括具有可执行内容的文件，例如：对象代码、脚 本、字节代码、标记语言文件和补丁。另外，本文中所涉及的"应用"还可以包括本质上不可 执行的文件，例如可能需要被打开的文档或需要被存取的其它数据文件。
[0027]术语"内容"还可以包括具有可执行内容的文件，例如：对象代码、脚本、字节代码、 标记语言文件和补丁。另外，本文中所涉及的"内容"还可以包括本质上不可执行的文件， 例如可能需要被打开的文档或需要被存取的其它数据文件。
[0028] 如此描述中所使用，术语"组件"、"数据库"、"模块"、"系统"等旨在意指计算机相关 的实体，硬件、固件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。举例来说，组件可以是（但 不限于）运行在处理器上的进程、处理器、对象、可执行文件、执行的线程、程序，和/或计算 机。以说明的方式，运行在计算设备上的应用和计算设备两者均可以是组件。一个或多个 组件可以驻留于进程和/或执行的线程内，且组件可以位于一个计算机上和/或分布于两 个或两个以上计算机之间。另外，这些组件可从其上存储有各种数据结构的各种计算机可 读介质来执行。组件可以诸如根据具有一个或多个数据分组通过本地和/或远程进程进行 通信（例如，来自与本地系统、分布式系统和/或跨越例如互联网的网络中的另一个组件进 行交互、通过信号的方式与其他系统进行交互的一个组件的数据）。
[0029] 首先参看图1和图2,其示出示例性便携式计算设备（PCD)且大体上标示为100。 如图所示，P⑶1〇〇可以包括外壳102。外壳102可以包括上部外壳部分104和下部外壳部 分106。图1示出了上部外壳部分104可以包括显示器108。在特定方面中，显示器108可 以是触摸屏显示器。上部外壳部分104还可以包括跟踪球输入设备110。此外，如图1中 所示，上部外壳部分104可以包括电源打开按钮112和断电按钮114。如图1中所示，POT 100的上部外壳部分104可以包括多个指示器灯116和扬声器118。每一指示器灯116可 以是发光二极管（LED)。
[0030] 在特定方面中，如图2中所描绘，上部外壳部分104是相对于下部外壳部分106可 移动的。具体来说，上部外壳部分104可以是相对于下部外壳部分106可滑动的。如图2 中所示，下部外壳部分106可以包括多按钮键盘120。在特定方面中，多按钮键盘120可以 是标准QWERTY键盘。在上部外壳部分104相对于下部外壳部分106移动时，可以展现多按 钮键盘120。图2进一步示出了P⑶100可以包括下部外壳部分106上的重置按钮122。
[0031] 参看图3,其示出了便携式计算设备（PCD)的示例性的非限制性的方面且大体上 标示为320。如图所示，P⑶320包括片上系统322,该片上系统322包括多核CPU324。多 核CPU324可以包括第零内核325、第一内核326和第N内核327。
[0032] 如图3中所示，显示控制器328和触摸屏控制器330耦合到多核CPU324。片上系 统322外部的显示器/触摸屏332进而耦合到显示控制器328和触摸屏控制器330。
[0033] 图3进一步指示视频编码器334 (例如，逐行倒相（PAL)编码器、顺序传送彩色与 存储（SECAM)编码器，或美国电视系统委员会（NTSC)编码器）耦合到多核CPU324。此外， 视频放大器336耦合到视频编码器334和显示器/触摸屏332。而且，视频端口 338耦合到 视频放大器336。如图3中所描绘，通用串行总线（USB)控制器340耦合到多核CPU324。 而且，USB端口 342耦合到USB控制器340。存储器344和用户身份模块（SM)卡346也 可以耦合到多核CPU324。此外，如图3中所示，数字照相机348可以耦合到多核CPU324。 在示例性方面中，数字照相机348为电荷耦合设备（CCD)照相机或互补金属氧化物半导体 (CMOS)照相机。
[0034] 如图3中进一步示出的，立体声音频CODEC350可以耦合到多核CPU324。另外， 音频放大器352可以耦合到立体声音频CODEC350。在示例性方面中，第一立体声扬声器 354和第二立体声扬声器356耦合到音频放大器352。图3示出了麦克风放大器358也可 以耦合到立体声音频CODEC350。另外，麦克风360可以耦合到麦克风放大器358。在特定 方面中，调频（FM)无线电调谐器362可以耦合到立体声音频CODEC350。而且，FM天线364 耦合到FM无线电调谐器362。此外，立体声头戴式耳机366可以耦合到立体声音频CODEC 350〇
[0035] 图3进一步指示射频（RF)收发器368可以耦合到多核CPU324。RF开关370可以 耦合到RF收发器368和RF天线372。如图3中所示，键区374可以耦合到多核CPU324。 而且，具有麦克风的单声道耳机376可以耦合到多核CPU324。此外，振动器设备378可以 耦合到多核CPU324。图3还示出电源380可以耦合到片上系统322。在特定方面中，电源 380是将功率供应给PCD320的、需要功率的各种组件的直流（DC)电源。此外，在特定方面 中，电源是可再充电DC电池或DC电源，其中该DC电源从连接到AC电源的交流（AC)到DC 变压器得到的。
[0036] 图3进一步指示P⑶320还可以包括网卡388,该网卡388可用于接入数据网络， 例如局域网、个域网或任何其它网络。网卡388可以是蓝牙网卡、WiFi网卡、个域网（PAN) 卡、个域网超低功率技术（PeANUT)网卡，或本领域中众所周知的任何其它网卡。此外，网卡 388可以被并入到芯片中，即网卡388可以是芯片上的整个解决方案，且可以不是单独的网 卡 388。
[0037] 如图3中所描绘，显示器/触摸屏332、视频端口 338、USB端口 342、照相机348、 第一立体声扬声器354、第二立体声扬声器356、麦克风360、FM天线364、立体声头戴式耳 机366、RF开关370、RF天线372、键区374、单声道耳机376、振动器378和电源380在片上 系统322的外部。
[0038] 在特定方面中，本文中所描述的方法步骤中的一个或多个可以作为计算机程序指 令存储于存储器344中。这些指令可以由多核CPU324来执行，以便执行本文中所描述的 方法。此外，多核CPU324、存储器344或其组合可以用作用于执行本文中所描述的方法步 骤中的一个或多个方法步骤，以便动态地控制多核CPU324内的每一CPU或内核的功率的 单元。
[0039] 参看图4,示出处理系统且大体上标示为500。在特定方面中，处理系统500可以 被并入到上文结合图3所描述的P⑶320中。如图所示，处理器系统500可以包括多核中 央处理单元（CPU) 402和连接到多核CPU402的存储器404。多核CPU402可以包括第零 内核410、第一内核412和第N内核414。第零内核410可以包括在其上执行的第零动态时 钟和电压调节〇)CVS)算法416。第一内核412可以包括在其上执行的第一DCVS算法417。 此外，第N内核414可以包括在其上执行的第NDCVS算法418。在特定方面中，每一DCVS 算法416、417、418可以独立地在相应的内核412、414、416上执行。
[0040] 另外，如所说明的，存储器404可以包括存储于其上的操作系统420。操作系统420 可以包括调度器422,且调度器422可以包括第一运行队列424、第二运行队列426,和第N 运行队列428。存储器404还可以包括存储于其上的第一应用430、第二应用432和第N应 用 434。
[0041] 在特定方面中，应用430、432、434可以将一个或多个任务436发送给操作系统 420,以在多核CPU402内的内核410、412、414处进行处理。可以将任务436处理或执行为 单个任务、线程或其组合。此外，调度器