多处理器片上系统中的能效感知热管理的方法和系统技术方案

本文公开了用于包含异构的多处理器片上系统(“SoC”)的便携式计算设备中的能效感知热管理的方法和系统的各种实施例。由于该异构的多处理器SoC中的各个处理部件可能在给定的温度，呈现不同的处理效率，因此可以利用能效感知热管理技术(其对各个处理部件在它们测量的操作温度时的性能数据进行比较)，以便通过调整针对最低能效处理部件的电源、将工作负载重新分配离开最低能效处理部件、或者转换最低能效处理部件的功率模式，来优化服务质量(“QoS”)。用这些方式，该解决方案的实施例对跨SoC用于处理一个MIPS的工作负载所消耗的平均功率量进行优化。

Energy aware thermal management in multiprocessor system on chip

Various embodiments of methods and systems for energy aware thermal management in a portable computing device comprising a heterogeneous multiprocessor chip system (\SoC\) are disclosed herein. Due to the various parts of the processing of heterogeneous multi processor SoC in May at a given temperature, showing different processing efficiency, so we can use energy aware thermal management technology (compare the performance data in their measurement of the operating temperature of the various processing components), to adjust the power supply, minimum energy processing unit the work load redistribution from the minimum efficiency processing units, or power conversion mode components of the minimum energy efficiency, to optimize the quality of service (\QoS\). In these ways, the solution is optimized for the average power consumed across SoC for processing a MIPS workload.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关于相关申请的声明根据35U.S.C.§119，本申请要求享受2014年4月8日提交的、标题为“SYSTEM AND METHOD FOR THERMAL MITIGATION IN A SYSTEM ON A CHIP”的美国临时专利申请61/977,013作为非临时申请的优先权，故以引用方式将其全部内容并入本文。此外，根据35U.S.C.§119，本申请还要求享受2014年4月18日提交的、标题为“ENERGY EFFICIENCY AWARE THERMAL MANAGEMENT IN A HETEROGENEOUS MULTI-PROCESSOR SYSTEM ON A CHIP”的美国临时专利申请61/981,714作为非临时申请的优先权，故以引用方式将其全部内容并入本文。本申请与2014年5月18日向美国专利商标局提交的、标题均为“ENERGY EFFICIENCY AWARE THERMAL MANAGEMENT IN A MULTI-PROCESSOR SYSTEM ON A CHIP”的两份非临时申请有关，这两份申请的代理人案卷号分别为141627U1和141627U3，故以引用方式将这两份申请的全部内容并入本文。
技术介绍
便携式计算设备(“PCD”)正在个人和专业级别上成为人们的必需品。这些设备可以包括蜂窝电话、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。典型地，PCD在尺寸方面受到限制，并由此用于PCD中的部件的空间通常极为重要。因此，在典型的PCD规格中通常没有足够的空间可被工程师和设计师利用，使得不能通过采用无源散热部件的巧妙空间布局或者布置来减轻部件的热劣化或者热故障。因此，通常通过各种热管理技术的应用，对PCD中的热能产生进行管理，其中这些技术包括以性能为代价来使电子产品衰弱或关闭电子产品。在PCD中使用热管理技术，以尽力在缓解热能产生和影响PCD所提供的服务质量(“QoS”)之间寻求平衡。在具有异构处理部件的PCD中，由于PCD中的各个处理部件不是同等地生产的，因此平衡折衷的结果可能是难以管理的。因此，本领域已知的热缓解措施(其响应于热触发，统一地对所有处理部件同等地限制功率频率，或者简单地针对最热处理部件来限制电源电压和时钟发生器频率)，通常不能以热能产生的速率降低为交换，来优化QoS水平。由于片上系统(“SoC”)中的各个处理部件(无论在设计上是同质的还是异构的)都不可避免地在性能能力上会发生变化，因此当针对关于QoS的影响进行测量时，并不始终都是最热的处理部件提供最大的潜在热能减少。因此，本领域需要用于能效感知热缓解的方法和系统。此外，本领域还需要用于对处理部件进行对比，识别最低效处理部件和最高效处理部件的系统和方法。
技术实现思路
本文公开了用于在包含同步多处理器片上系统(“SoC”)的便携式计算设备中的能效感知热管理的方法和系统的各种实施例。由于各个处理部件可能具有不同的特性(无论是故意设计的，还是源自于制造过程不同)，多处理器SoC可能在给定的温度，呈现不同的处理效率，因此可以利用能效感知热管理技术(其对各个处理部件在它们测量的操作温度时的性能数据进行比较)，以便通过将工作负载分配和/或重新分配离开最低效处理部件，在功率和热约束的条件下将性能最大化。实施例并不是简单地寻求防止工作负载运行在不太能量高效的内核上。也就是说，在一些实施例中，当工作负载启动时，系统可以考虑每一个部件的能效，并将该工作负载置于该工作负载适合的最高效的CPU上。例如，如果最高效内核已经被过重地使用，那么可以选择下一个最高效内核。用此方式，该解决方案的实施例对跨SoC用于处理已知工作负载所消耗的平均功率量进行优化。一种这样的方法涉及：监测与异构、同质多处理器SoC中的多个独立处理部件中的每一个处理部件唯一关联的温度读数。由于SoC具有同步架构，因此多个处理部件共享公共的电源和时钟发生器相关联。对热参数进行监测，并且接收到用于指示已超过与该热参数相关联的门限的报警。随后，对所监测的与每一个处理部件唯一关联的温度读数进行采样。基于所采样的温度读数，查询每一个处理部件的性能数据。该性能数据表示当给定的独立处理部件在给定的温度操作时，其功耗和工作负载处理能力之间的关系。随后，对这些处理部件的性能数据进行比较，以识别最低能效处理部件。一旦识别出最低能效处理部件，可以将其工作负载重新分配给更高效处理部件。有利的是，将工作负载从不太能量高效的处理部件转移到更高能效处理部件减少该最低能效处理部件的功耗，从而优化SoC的整体处理效率。附图说明在附图中，除非另外指出，否则贯穿各个视图的相同附图标记指代相同的部分。对于利用诸如“102A”或“102B”之类的字母字符进行命名的附图标记而言，这些字母字符命名可以区分在同一附图中出现的两个相同的部分或者元件。当一个附图标记旨在涵盖所有附图之中具有相同附图标记的所有部分时，可以省略用于附图标记的字母字符命名。图1A是示出了在不同的热条件下进行操作的示例性处理部件的一对性能曲线的图；图1B是示出了在不同的热条件下进行操作的两个示例性处理部件(“低性能”CPU处理部件和“高性能”GPU处理部件)中的每一个处理部件的一对性能曲线的图；图1C是示出了一对示例性内核的一对性能曲线的图；图1D是示出了在图1C示图中描绘的一对示例性内核的一对不同的性能曲线的图；图2A是描绘了包括多个处理部件的片上系统中的异步架构的方面的功能框图；图2B是描绘了包括多个处理部件的片上系统中的同步架构的方面的功能框图；图3是描绘了用于便携式计算设备(“PCD”)中的能效感知热管理的片上系统的实施例的功能框图；图4是具有无线电话的形式的PCD的示例性、非限制性方面的功能框图，其用于实现对热状况进行监测，对性能数据进行比较，设置最佳功率频率，以及将工作负载调度到最适合于进行高效处理的处理部件的方法和系统；图5A是描绘了用于图4中所示出的芯片的硬件的示例性空间布局的功能框图；图5B是示出了图4和图5A的PCD的示例性软件体系结构的示意图，其用于支持热状况的识别和能效感知热管理算法的应用；图6是描绘了用于异步片上系统中的能效感知热管理的方法的实施例的逻辑流程图；图7是描绘了用于经由工作负载重新分配的同步片上系统中的能效感知热管理的方法700的实施例的逻辑流程图；图8是描绘了用于经由分配排队的工作负载的同步片上系统中的能效感知热管理的方法的实施例的逻辑流程图；图9是描绘了用于经由功率模式调整的同步片上系统中的能效感知热管理的方法的实施例的逻辑流程图；图10是描绘了用于经由功率模式工作循环控制的同步片上系统中的能效感知热管理的方法的实施例的逻辑流程图；图11是描绘了用于处理部件能效评级的运行时验证的方法的实施例的逻辑流程图。具体实施方式本文所使用的“示例性”一词意味着“用作例子、例证或说明”。本文中描述为“示例性”的任何方面不一定被解释为是排他性的、比其它方面更优选或更具优势。在本说明书中，术语“应用”还可以包括具有可执行内容的文件，例如：目标代码、脚本、字节码、标记语言文件和补丁。此外，本文所引用的“应用”还可以包括：在性质上不可执行的文件，例如，需要被打开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在具有同步多处理器片上系统(“SoC”)的便携式计算设备中管理热能产生的方法，所述方法包括：监测与所述多处理器SoC中的多个独立处理部件中的每一个处理部件唯一关联的温度读数，其中，所述多个处理部件共享公共的电源电压和时钟发生器频率；监测热参数；接收用于指示已超过与所述热参数相关联的门限的报警；对所监测的与所述处理部件中的每一个处理部件唯一关联的温度读数进行采样；基于所采样的温度读数，查询每一个处理部件的性能数据，其中，所述性能数据表示当给定的独立处理部件在给定的温度操作时，其功耗和工作负载处理能力之间的关系；对每一个处理部件的所述性能数据进行比较，以识别最低能效处理部件；以及将第一工作负载从所述最低能效处理部件重新分配给更高能效处理部件，其中，重新分配所述第一工作负载起到减少所述最低能效处理部件的所述功耗的作用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.08 US 61/977,013;2014.04.18 US 61/981,714;1.一种用于在具有同步多处理器片上系统(“SoC”)的便携式计算设备中管理热能产生的方法，所述方法包括：监测与所述多处理器SoC中的多个独立处理部件中的每一个处理部件唯一关联的温度读数，其中，所述多个处理部件共享公共的电源电压和时钟发生器频率；监测热参数；接收用于指示已超过与所述热参数相关联的门限的报警；对所监测的与所述处理部件中的每一个处理部件唯一关联的温度读数进行采样；基于所采样的温度读数，查询每一个处理部件的性能数据，其中，所述性能数据表示当给定的独立处理部件在给定的温度操作时，其功耗和工作负载处理能力之间的关系；对每一个处理部件的所述性能数据进行比较，以识别最低能效处理部件；以及将第一工作负载从所述最低能效处理部件重新分配给更高能效处理部件，其中，重新分配所述第一工作负载起到减少所述最低能效处理部件的所述功耗的作用。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述最低能效处理部件是：每一处理的工作负载，消耗最多功率量的处理部件。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定所述报警还没有被清除；对所监测的与所述处理部件中的每一个处理部件唯一关联的温度读数进行重新采样；基于所重新采样的温度读数，重新查询每一个处理部件的性能数据；对每一个处理部件的所重新查询的性能数据进行比较，以识别新的最低能效处理部件；以及将第二工作负载从所述最低能效处理部件重新分配给更高能效处理部件，其中，重新分配所述第二工作负载起到减少所述新的最低能效处理部件的所述功耗的作用。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定所述报警已被清除；以及准许排队的工作负载被调度给所述最低能效处理部件。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述最低能效处理部件的功率模式从活动模式转换成空闲模式。6.根据权利要求5所述的方法，还包括：确定所述报警已被清除；以及准许所述最低能效处理部件返回到活动功率模式。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热参数与以下各项中的一项相关联：皮肤温度、PoP存储器温度、结点温度和电池容量。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述便携式计算设备具有无线电话的形式。9.一种用于在具有同步多处理器片上系统(“SoC”)的便携式计算设备中管理热能产生的计算机系统，所述系统包括：监测模块，其用于：监测与所述多处理器SoC中的多个独立处理部件中的每一个处理部件唯一关联的温度读数，其中，每一个处理部件与专用的电源和时钟发生器相关联；监测热参数；接收用于指示已超过与所述热参数相关联的门限的报警；以及对所监测的与所述处理部件中的每一个处理部件唯一关联的温度读数进行采样；效率管理器(“EM”)模块，其用于：基于所采样的温度读数，查询每一个处理部件的性能数据，其中，所述性能数据表示当给定的独立处理部件在给定的温度操作时，其功耗和工作负载处理能力之间的关系；对每一个处理部件的所述性能数据进行比较，以识别最低能效处理部件；以及将第一工作负载从所述最低能效处理部件重新分配给更高能效处理部件，其中，重新分配所述第一工作负载起到减少所述最低能效处理部件的所述功耗的作用。10.根据权利要求9所述的计算机系统，其中，所述最低能效处理部件是：每一处理的工作负载，消耗最多功率量的处理部件。11.根据权利要求9所述的计算机系统，其中：所述监测模块还用于：确定所述报警还没有被清除；以及对所监测的与所述处理部件中的每一个处理部件唯一关联的温度读数进行重新采样；所述EM模块还用于：基于所重新采样的温度读数，重新查询每一个处理部件的性能数据；以及对每一个处理部件的所重新查询的性能数据进行比较，以识别新的最低能效处理部件；以及将第二工作负载从所述最低能效处理部件重新分配给更高能效处理部件，其中，重新分配所述第二工作负载起到减少所述新的最低能效处理部件的所述功耗的作用。12.根据权利要求9所述的计算机系统，其中：所述监测模块还用于：确定所述报警已被清除；以及所述EM模块还用于：准许排队的工作负载被调度给所述最低能效处理部件。13.根据权利要求9所述的计算机系统，其中：所述监测模块还用于：将所述最低能效处理部件的功率模式从活动模式转换成空闲模式。14.根据权利要求13所述的计算机系统，其中：所述监测模块还用于：确定所述报警已被清除；以及所述EM模块还用于：准许所述最低能效处理部件返回到活动功率模式。15.根据权利要求9所述的计算机系统，其中，所述热参数与以下各项中的一项相关联：皮肤温度、PoP存储器温度、结点温度和电池容量。16.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·J·朴，Y·H·康，R·F·奥尔顿，C·L·梅德拉诺，J·J·安德森，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US