基于任务紧急性来管理时钟速率的系统和方法技术方案

本发明专利技术描述了一种用于在进行功率管理决策时利用任务紧急性信息的系统和方法。例如，用于管理处理器的功率状态的方法的一个实施例包括：基于与第一任务相关联的第一紧急性级别来执行第一功率管理状态机；检测与第二紧急性级别相关联的第二任务的执行；如果所述第二紧急性级别高于所述第一紧急性级别，则执行与所述第二紧急性级别相关联的第二功率管理状态机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于任务紧急性来管理时钟速率的系统和方法
技术介绍

本专利技术整体涉及计算系统领域。更具体地，本专利技术涉及用于预热CPU以减小中断延迟的一种改进的机器可读介质和方法。相关领域的描述数据处理系统上的功率管理常常涉及用于降低数据处理系统中的部件的功率消耗的技术。数据处理系统可以是膝上型计算机或其他形式的便携式计算机，例如手持式通用计算机、蜂窝电话或平板计算机如iPad。由电池供电的便携式设备中的功率消耗管理特别重要，因为功率管理越好，便携式设备在由一个或多个电池供电时通常就能被使用越长时间，并且对于给定占空比，通常导致产品的物理设计更小。常规系统典型地利用定时器来指示在处于非活动状态一段时间后何时应当关闭子系统。例如，硬盘驱动器存储系统中的电机典型地在硬盘驱动器系统处于非活动状态达预先确定的时段之后被关闭。类似地，响应于使用者不进行任何操作超过预先确定的时段，可以关闭显示系统的背光或其他光源。在这两种情况下，功率管理技术均基于对定时器的使用，该定时器确定非活动状态时段何时超过所选的持续时间。一种用于管理功率消耗的典型技术涉及在不同电压和频率对或者“操作点”之间切换数据处理系统的操作。一般来讲，如果电压V1小于电压V2并且操作频率F1小于操作频率F2，则由电压V1和操作频率F1定义的第一操作点将比电压V2和操作频率F2下的第二操作点消耗更少的功率。某些系统有能力在特定子系统未被使用的情况下完全切断电力(例如，将操作电压设置在V＝0)。例如，某些片上系统(SOC)提供电力闸控特征，其允许特定子系统在未被使用的情况下完全关闭。在一些现代微架构方面，定义一系列中央处理单元(“CPU”)“空闲”状态，以限制能量消耗。这些空闲状态会带来一些代价。对于紧急任务(例如实时任务或截止时间驱动的任务)，以减小的时钟速率运行可能引起响应问题或错误。例如，恢复执行的延迟可能是许多微秒，并且其量值和不可预见性可对操作系统开发者带来巨大挑战。如果系统涉及以高精确度触发中断的精确时刻，则产生一个重要的难题。由于退出空闲状态的延迟很长，因此可能直到触发事件之后较长时间才可获得时间戳。另外，由于无限期地运行但没有速度要求的“后台”任务，因此可能不能将时钟速率调整到使用当前具体实施的最佳低水平。工作负载的变化和CPU负载随时间的不可预见性使得难以精巧地设计出一种频率管理算法来既实现对重要性高的任务的响应性，又实现在低优先级负载下的低功率消耗。因此，需要一种更智能的方式来针对某些任务既减小功率消耗又改善响应性。
技术实现思路
本专利技术描述了一种用于在进行功率管理决策时使用任务紧急性信息的系统和方法。例如，用于管理处理器的功率状态的方法的一个实施例包括：基于与第一任务相关联的第一紧急性级别来执行第一功率管理状态机；检测与第二紧急性级别相关联的第二任务的执行；如果所述第二紧急性级别高于所述第一紧急性级别，则执行与所述第二紧急性级别相关联的第二功率管理状态机。附图说明可以结合以下附图从以下详细描述获得对本专利技术的更好的理解，其中：图1示出了根据本专利技术的至少一些实施例的一种示例性数据处理系统的视图。图2示出了根据本专利技术的至少一些实施例的一种示例性总线架构的视图。图3示出了根据本专利技术的至少一些实施例的一种示例性数据处理系统的视图。图4示出了根据本专利技术的至少一些实施例的一种示例性数据处理系统的视图。图5示出了根据本专利技术的一个实施例对定时器中断进行重新调度的时间线的示例性视图。图6示出了一种用于调整初始启动时间的方法的一个实施例的流程图。图7示出了一种用于减小定时器中断延迟的方法的一个实施例的流程图。图8示出了一种选择空闲状态的方法的一个实施例的流程图。图9示出了一种选择空闲状态的方法的另一个实施例的流程图。图10图示了一种用于在预测系统事件时使用定时器中断的方法的一个实施例。图11图示了示出一个示例定时器中断的定时的时间线。图12图示了一种用于将任务紧急性结合到时钟速率转换决策中的方法。图13A-C分别示出了用于正常任务、实时任务和后台任务的示例性状态机。图14图示了可实现本专利技术的实施例的一种示例性计算机架构。图15图示了可实现本专利技术的实施例的另一种示例性计算机架构。图16是图示了可在本专利技术的一些实施例中使用的一种示例性数据处理系统的框图。具体实施方式以下描述了一种用于在频率转换决策中结合任务紧急性信息的设备、方法和机器可读介质的实施例。在以下描述中，为了说明的目的，示出了许多特定细节以便提供对如下所述的本专利技术的实施例的透彻理解。然而，对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以在没有这些特定细节中的一些的情况下实践本专利技术的实施例。在其他情形下，熟知的结构和设备以框图形式示出以避免模糊本专利技术的实施例的基本原理。转让给本专利申请的受让人的提交于2011年6月30日的名称为“ImprovedTimerInterruptLatency”、序列号为No.13/174,688的共同未决的专利申请描述了改进定时器中断延迟的多种技术。下文将首先描述这些技术来提供概述，之后是用于基于任务紧急性减小中断延迟和管理时钟速率的新技术的详细描述。共同未决的专利申请的公开内容将参考以下讨论的细节来描述本专利技术的多个实施例和方面，并且附图将图示所述多个实施例。以下说明书和附图对本专利技术作出例示，并且不应被理解为限制本专利技术。描述了众多的具体细节以提供对本专利技术的各种实施例的全面理解。然而，在某些实例中，熟知的或常规的细节并未被描述，以提供对本专利技术的实施例的简明论述。本文描述了用以减小定时器中断延迟的方法、设备和系统的示例性实施例。退出空闲状态来维护数据处理系统的定时器中断的代价得以控制，同时仍然允许对各种空闲状态进行积极使用，并且同时允许较高水平的软件抽象以忽略那些状态。此外，通过恢复从空闲状态退出的初始截止时间，使得中断比所需的更早启动的风险最小化。在至少一些实施例中，接收子系统(例如，处理器)即将进入空闲状态的指示，并且确定下一个定时器中断的初始启动时间。初始启动时间指示已存在于系统中的定时器已经被调度为何时启动。可以从多个空闲状态选择子系统的空闲状态。可基于所选择的空闲状态来确定新的启动时间。如在下文将更具体地描述的那样，下一个定时器中断被重新调度为所述新的启动时间。在至少一些实施例中，如下文将更具体地描述的那样，可以根据系统的空闲状态以及定时器沿时间线距离当前时间有多远来对已存在于系统中以及已被请求的定时器进行重新调度。在至少一些实施例中，子系统退出空闲状态，并且在当前时间测量子系统退出空闲状态的延迟。将所测量的延迟添加到针对该空闲状态的延迟的运动平均。基于运动平均来重新计算前一个延迟。重新计算延迟以调整用于下一个定时器中断的初始启动时间，如下文更将具体地描述的那样。本专利技术可涉及用于执行本文所述的一个或多个操作的设备。该设备可专门构造用于所需的目的，或者可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算机。此类计算机程序可存储在机器(例如，计算机)可读存储介质中，例如但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光卡、或适合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于管理处理器的功率状态的方法，包括：基于与第一任务相关联的第一紧急性级别来执行第一功率管理状态机；检测与第二紧急性级别相关联的第二任务的执行；如果所述第二紧急性级别高于所述第一紧急性级别，则执行与所述第二紧急性级别相关联的第二功率管理状态机。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.28 US 13/284,7341.一种用于管理处理器的功率状态的方法，包括：基于与第一任务相关联的第一紧急性级别通过处理器来执行第一功率管理状态机，其中所述第一功率管理状态机指定第一多种处理器功率状态以及用于在所述第一多种处理器功率状态之间进行转换的一个或多个条件，并且其中所述第一多种处理器功率状态包括第一最大处理器频率；通过处理器来执行具有第二紧急性级别的第二任务；以及响应于确定第二紧急性级别高于所述第一紧急性级别，通过处理器执行第二功率管理状态机，其中所述第二功率管理状态机指定第二多种处理器功率状态以及用于在所述第二多种处理器功率状态之间进行转换的一个或多个条件，并且其中所述第二多种处理器功率状态包括至少一个具有提升的处理器频率的功率状态，其中所述提升的处理器频率高于所述第一最大处理器频率。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于确定第二任务已经暂停，从所述第二多种状态中的第一状态转换到所述第二多种状态中的第二状态，其中第一状态的处理器频率与第二状态的处理器频率相同；以及响应于确定所述第二功率管理状态机已经在第二状态中保持了预定时间量，从所述第二多种状态中的第二状态转换到第三状态。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述处理器功率状态中的每一种均指定处理器电压。4.根据权利要求1所述的方法，其中用于在所述处理器功率状态中的每一种之间进行转换的条件包括任务请求所述处理器上的不中断负载的持续时间。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：在执行所述第二功率管理状态机的同时继续执行所述第一功率管理状态机。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：检测与第三紧急性级别相关联的第三任务的执行；以及如果所述第三紧急性级别高于所述第二紧急性级别，则通过处理器执行与所述第三紧急性级别相关联的第三功率管理状态机。7.根据权利要求6所述的方法，还包括：在执行所述第三功率管理状态机的同时继续执行所述第一功率管理状态机和所述第二功率管理状态机。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一紧急性级别、所述第二紧急性级别和所述第三紧急性级别分别包括后台紧急性级别、正常紧急性级别和实时紧急性级别。9.一种用于管理处理器的功率状态的设备，包括：用于基于与第一任务相关联的第一紧急性级别来执行第一功率管理状态机的装置，其中所述第一功率管理状态机指定第一多种处...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·海勒，盖伊·G·小索托玛约尔，小J·索科尔，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US