用于管理多部件平臺中的活動的技術(shù)和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所描述的實施例總體上涉及集成電路設(shè)備中的功率管理，并且具體地涉及在多個不同處理器部件和/或設(shè)備之中控制設(shè)備活動。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今的計算和通信設(shè)備平臺中，許多不同設(shè)備部件通常布置在印刷電路板、封裝或者甚至單個半導(dǎo)體管芯上，后者通常被稱作片上系統(tǒng)(SoC)。存在于SoC芯片上的設(shè)備部件包括例如:通用處理器核心、圖形處理單元、存儲器控制器、顯示引擎、高速緩存以及若干部件。諸如功率管理單元的其它部件可以布置在SoC芯片上或在另一管芯中。管理跨每個子系統(tǒng)的活動以達到最佳高效性能產(chǎn)生了關(guān)于一些SoC架構(gòu)的高效操作的問題。每當(dāng)外圍區(qū)域變?yōu)榛顒拥那疑芍T如直接存儲器存取、中斷或其它信號的事件時，包括處理器核心、圖形處理器單元的其它部件被強制駐留在消耗過多功率的相對高的功率狀態(tài)，即使不需要處理器核心功能。這可能成為在多種類型或工作負(fù)荷情況下且尤其在半活動的工作負(fù)荷情況下的對高效操作的減損。
[0003]因此，需要改進的技術(shù)和裝置來解決這些和其它問題。
【附圖說明】
[0004]圖1示出了示例性系統(tǒng)的框圖。
[0005]圖2示出了工作循環(huán)的第一實施例的操作。
[0006]圖3示出了工作循環(huán)的第二實施例的操作。
[0007]圖4示出了工作循環(huán)的第三實施例的操作。
[0008]圖5A示出了工作循環(huán)的第四實施例的操作。
[0009]圖5B示出了工作循環(huán)的第五實施例的操作。
[0010]圖5C示出了工作循環(huán)的第六實施例的操作。
[0011]圖6呈現(xiàn)了示例性第一邏輯流。
[0012]圖7呈現(xiàn)了示例性第二邏輯流。
[0013]圖8呈現(xiàn)了示例性第三邏輯流。
[0014]圖9是示例性系統(tǒng)實施例的圖。
【具體實施方式】
[0015]各種實施例涉及在多部件平臺中協(xié)調(diào)活動。多部件平臺可以形成計算設(shè)備、通信設(shè)備、混合通信/計算設(shè)備、控制器設(shè)備或其它硬件的部分。本實施例的多部件平臺包括多個電子處理部件，例如，圖形處理器單元(GPU)和通用處理器，其在本文中稱作“CPU”。通用處理器可以包括一個或多個處理器核心或“CPU核心”。多部件平臺包括各種額外部件，其可以包括:CPU本地的高速緩存、存儲器、系統(tǒng)時鐘、輸入/輸出(I/O)設(shè)備、顯示引擎、存儲器控制器、I/o控制器、數(shù)字信號處理器、磁盤驅(qū)動器、射頻通信電路、數(shù)字?jǐn)z像機設(shè)備或其它傳感器設(shè)備、包括天線的通信接口、通用串行總線(USB)接口、以及功率控制單元(功率管理單元)等。實施例并不限于該上下文。
[0016]與本實施例一致地，提供了用于執(zhí)行部件工作循環(huán)以協(xié)調(diào)平臺的多個不同部件之間的活動的方法和裝置。本文所使用的術(shù)語“工作循環(huán)(duty cycling)”通常是指強制或安排地對準(zhǔn)在平臺的多個部件之中的一系列空閑周期。工作循環(huán)還可以進一步限定強制對準(zhǔn)在多個平臺部件之間的活動周期。因此，工作循環(huán)限定強制空閑周期和活動周期之間的循環(huán)。特別地，本實施例有效地定義了強制空閑周期，在該周期期間，多個平臺部件同時放置在空閑或低功率狀態(tài)，其定義強制空閑狀態(tài)。在各個實施例中，如下所描述的，為了容納多部件系統(tǒng)的不同部件的不同要求，執(zhí)行混合或嵌套的工作循環(huán)，其中將較小的周期(其在本文可替代地可被稱作“子周期”)安排到強制空閑周期內(nèi)。
[0017]圖1示出了符合本實施例的平臺或系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100通常涉及至少執(zhí)行通用計算和圖形處理功能。然而，在各個實施例中，除了圖1中所示的那些之外，諸如系統(tǒng)100的系統(tǒng)可以包括常規(guī)的部件，并且可以執(zhí)行附加功能，例如進行無線通信、執(zhí)行電子成像以及其它功能。
[0018]如圖所示，系統(tǒng)100包括一組部件102。在一些實施例中，所述一組部件102可以位于單個半導(dǎo)體管芯(芯片)上，形成所謂的片上系統(tǒng)。然而，在其它實施例中，所述一組部件102的各個部件可以被分散到多個不同芯片之中，或者可以被分散跨不同的物理系統(tǒng)且通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)或其它通信介質(zhì)被連接。在圖1的具體實施例中，系統(tǒng)100包括CPU核心104、圖形處理器單元(GPU) 106、高速緩存108、I/O控制器110、存儲器控制器112、功率控制單元114、顯示引擎116、I/O設(shè)備118、存儲器120以及傳感器122。在各個實施例中，CPU核心104可以包括一個或多個CPU核心。
[0019]系統(tǒng)100可以提供更高效和有效的功率管理方案，以在系統(tǒng)100的各個部件之中協(xié)調(diào)活動，而不會過度地犧牲期望的性能。特別地，系統(tǒng)100包括工作循環(huán)控制部件，以通過對準(zhǔn)系統(tǒng)100的各個部件的空閑周期而促進維護低平臺功率消耗，所述系統(tǒng)100包括CPU核心104、GPU 106和系統(tǒng)100的其它部件。這有助于避免與常規(guī)平臺操作相關(guān)聯(lián)的問題，其中在不需要CPU或GPU處理功率的平臺部件中的甚至較小級別的活動可以使這種設(shè)備產(chǎn)生過度功率消耗。通過對準(zhǔn)CPU核心104、GPU 106以及其它部件的空閑周期，可以減少整體平臺功率消耗，而不影響系統(tǒng)100在完全活動時的性能能力。
[0020]與本實施例一致且關(guān)于后續(xù)附圖詳細(xì)描述的，通過強制對準(zhǔn)或安排跨系統(tǒng)100的多個部件的活動，工作循環(huán)控制部件124定義針對平臺100的一個或多個新的輕量功率狀態(tài)。與在當(dāng)今計算平臺中定義的常規(guī)部件級別功率狀態(tài)相比，這產(chǎn)生了對系統(tǒng)100可行的更寬動態(tài)范圍的功率級別。
[0021]工作循環(huán)控制部件124可以包括各種硬件元件、軟件元件或兩者的組合。硬件元件的例子可以包括設(shè)備、部件、處理器、微處理器、電路、電路元件(例如，晶體管、電阻器、電容器、感應(yīng)器等)、集成電路、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯設(shè)備(PLD)、數(shù)字信號處理器(DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、存儲器單元、邏輯門、寄存器、半導(dǎo)體設(shè)備、芯片、微芯片、芯片組等。軟件元件的例子包括軟件部件、程序、應(yīng)用、計算機程序、應(yīng)用程序、系統(tǒng)程序、機器程序、操作系統(tǒng)軟件、中間件、固件、軟件模塊、例程、子例程、函數(shù)、方法、進程、軟件接口、應(yīng)用程序接口(API)、指令集、計算代碼、計算機代碼、代碼段、計算機代碼段、字、值、符號或者其任意組合。確定實施例是否利用硬件元件和/或軟件元件來實施，可以根據(jù)很多因素而改變，例如期望的計算速率、功率級別、耐熱性、處理周期預(yù)算、輸入數(shù)據(jù)速率、輸出數(shù)據(jù)速率、存儲器資源、數(shù)據(jù)總線速度和其它設(shè)計或性能約束，如針對給定實現(xiàn)方式所期望的那樣。
[0022]在具體實施例中，工作循環(huán)控制部件124包括邏輯，其至少一部分是硬件并且包含于控制器或處理器中。例如，所述邏輯可以包含于鏈接到系統(tǒng)100的其它部件上的處理器電路中。在一個具體例子中，所述邏輯形成處理器的一部分(例如，CPU核心104)，并且通信地鏈接到系統(tǒng)100的其它部件上。在其它實施例中，工作循環(huán)控制部件124的邏輯可以位于例如功率控制單元114的控制器中。在另外的實施例中，工作循環(huán)控制部件可以被分布跨多個平臺部件，包括高速緩存和/或存儲器部件。在操作中，工作循環(huán)控制部件124可以在適于針對系統(tǒng)100的操作時調(diào)用工作循環(huán)。在一些實施例中，工作循環(huán)可以建立作為系統(tǒng)100的操作的默認(rèn)模式。在具體實施例中，工作循環(huán)控制部件124可以在系統(tǒng)100的不同部件上獨立地或一致地執(zhí)行強制空閑狀態(tài)，并可以以使系統(tǒng)部件的部分與其它部分分離地進行循環(huán)的方式執(zhí)行工作循環(huán)。另外，工作循環(huán)控制部件124可以生成多個不同級別的工作循環(huán)，以適應(yīng)系統(tǒng)100的不同部件的要求。
[0023]在具體實施例中，如上所述，工作循環(huán)控制部件124啟動嵌套或混合工作循環(huán)，其中其活動被對準(zhǔn)的部件的數(shù)量在不同周期之間變化。這對于處理在所有部件之中或在系統(tǒng)100的某些部件之中同時對準(zhǔn)活動是不可能的或不期望的情況尤其有用。例如，針對給定I/o設(shè)備(給定例如有限緩沖容量)的有限空閑持續(xù)時間，可能損害對CPU核心104、GPU106和I/O設(shè)備118的空閑周期的強制對準(zhǔn)。
[0024]圖2描繪了與本實施例一致的工作循環(huán)的一個例子的細(xì)節(jié)。在圖2中，示出了工作循環(huán)安排200，其包括與空閑周期穿插的一系列活動周期。單個全局循環(huán)持續(xù)時間或全局工作循環(huán)可以通過活動周期和其后跟隨的且相鄰的空閑周期來定義，例如，全局工作循環(huán)202,204ο在本實施例中，活動周期206、210、214可以具有相同或類似的持續(xù)時間，或者持續(xù)時間在活動周期之間可以變化。在活動周期期間，處理器核心104、GPU 106和系統(tǒng)100的其它部件可以在相對較高的狀態(tài)運行。例如，一組P(或PC)狀態(tài)可以對應(yīng)于功率性能狀態(tài)，其包括最高性能狀態(tài)(P0或PC0)。在空閑周期期間，其在本文中被稱作強制空閑周期208、212等，包括處理器核心104、GPU 106和其它目標(biāo)系統(tǒng)部件的多個目標(biāo)系統(tǒng)部件被對準(zhǔn)，以使得每個目標(biāo)系統(tǒng)部件與其它目標(biāo)系統(tǒng)部件同時被置于空閑狀態(tài)并持續(xù)強制空閑周期的至少一部分。在圖2的例子中，強制空閑周期208在長度上不同于強制空閑周期212，但是在其它實施例中，強制空閑周期可以具有相同或類似的持續(xù)時間。
[0025]進一步如圖2所示，每個強制空閑周期包括與一個或多個淺活動子周期216穿插的空閑子周期218。空閑子周期218可以對應(yīng)于所謂的空閑狀態(tài)，其中一個或多個處理器核心104可以以低功率狀態(tài)操作，例如C狀態(tài)(或PC狀態(tài))，其可以反映與PC0狀態(tài)相比較低的處理器時鐘頻率、較低的電壓等。例如，一系列核心C狀態(tài)可以表示硬件狀態(tài)，并可以包括可以應(yīng)用到一組核心的若干不同核心空閑狀態(tài)。同時，GPU 106可以以較低功率狀態(tài)或空閑狀態(tài)操作，其可以由RC狀態(tài)表示，例如RC6。最后，其它平臺部件(例如，控制器、1/0設(shè)備)可以在空閑子周期218期間置于空閑狀態(tài)。一起地，在整個平臺范圍上，對準(zhǔn)針對CPU核心104、GPU 106和其它平臺部件的空閑狀態(tài)定義了強制空閑狀態(tài)。在所有部件(它們的空閑周期被布置在空閑子周期218內(nèi))位于共同(單個)半導(dǎo)體管芯上的實施例中，強制空閑狀態(tài)可以表示所謂的SoC空閑狀態(tài)。
[0026]進一步如圖2所示，淺