在多核处理器中执行功率管理制造技术

在实施例中，处理器包括：多个第一核，用于独立执行指令，该多个第一核中的每个包括多个计数器，用于存储性能信息；至少一个第二核，用于执行存储器操作；以及功率控制器，用于从多个计数器中的至少一些接收性能信息、至少部分基于性能信息确定在处理器上执行的工作负载类型以及基于工作负载类型使一个或多个线程从多个第一核中的一个或多个动态迁移到至少一个第二核以供在下一个操作间隔期间执行。描述其他实施例并且对它们要求保护。

Performing power management in multicore processors

In an embodiment includes a processor, a plurality of first nuclear, for independent execution, the first in the nucleus of each including a plurality of counters for storing performance information; at least one of the second core, to perform a memory operation; and a power controller for a plurality of counters from at least some of the received performance information, at least in part based on performance information determined in the processor work load type and based on the work load type to one or more threads from a plurality of first in one or more dynamic migration to at least one of the second core for execution during operation at the next. Describe other embodiments and ask them for protection.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在多核处理器中执行功率管理
实施例涉及系统的功率管理，并且更特定地涉及多核处理器的功率管理。
技术介绍
半导体处理和逻辑设计的发展准许集成电路设备上可能存在的逻辑的数量增加。因此，计算机系统配置已从系统中的单个或多个集成电路演变成个体集成电路上的多个硬件线程、多个核、多个设备和/或完整系统。另外，随着集成电路的密度增长，计算系统（从嵌入式系统到服务器）的功率要求也逐步上升。此外，软件低效以及它的硬件要求也导致计算设备能耗增加。实际上，一些研究指示计算系统消耗整个国家（例如美国）电力供应的相当大百分比。因此，迫切需要有与集成电路关联的能量效率和节约。这些需要将随着服务器、台式计算机、笔记本、Ultrabooks™、平板、移动电话、处理器、嵌入式系统等变得更为普遍（从包含在典型的计算机、汽车和电视中到生物技术）而增加。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的系统的一部分的框图。图2是根据本专利技术的实施例的处理器的框图。图3是根据本专利技术的另一个实施例的多域处理器的框图。图4是包括多个核的处理器的实施例。图5是根据本专利技术的一个实施例的处理器核的微架构的框图。图6是根据另一个实施例的处理器核的微架构的框图。图7是根据再另一个实施例的处理器核的微架构的框图。图8是根据再另外的实施例的处理器核的微架构的框图。图9是根据本专利技术的另一个实施例的处理器的框图。图10是根据本专利技术的实施例的代表性SoC的框图。图11是根据本专利技术的实施例的另一个示例SoC的框图。图12是实施例可以与之一起使用的示例系统的框图。图13是实施例可以与之一起使用的另一个示例系统的框图。图14是代表性计算机系统的框图。图15是根据本专利技术的实施例的系统的框图。图16是根据本专利技术的实施例的功率控制逻辑的框图。图17是根据本专利技术的另一个实施例包括硬件功率控制逻辑的处理器的框图。图18是根据本专利技术的实施例用于控制处理器的功耗的方法的流程图。图19是根据本专利技术的另一个实施例用于控制处理器的功耗的方法的流程图。图20是根据本专利技术的实施例用于更新受训模型参数的方法的流程图。图21是根据本专利技术的实施例的迁移逻辑的状态图。图22是根据本专利技术的实施例的存储器偏向核（memorybiasedcore）的框图。具体实施方式在各种实施例中，对处理器提供提供智能多核功率管理控制器，其在运行中获悉工作负载特性并且动态调整功率配置以根据能量提供最佳性能。在一个实施例中，这样的功率配置包括活跃核和线程的数量，以及对于每个活跃核的最佳电压和频率。在各种实施例中，基于机器学习的性能和能量模型识别特定工作负载行为（例如密集型存储器访问）并且预测最佳功率控制，其包括将一个或多个核置入闲置或低功率状态同时使存储器资源饱和。在实施例中，用确定最佳功率配置的策略和将决定的配置应用于底层系统的机制来配置功率管理控制器。这样的策略可以包括专家开发的启发法和/或离线/在线机器学习方案，并且可以进一步包括许多用户级和操作系统（OS）级核到线程管理机制。如本文描述的功率管理控制器可以配置成仅对工作负载分配需要的资源，使得性能和能量效率可以最大化。作为示例，存储器限制的工作负载在充分利用所有计算资源之前使存储器资源（例如带宽或队列）饱和。如果这样的工作负载用所有活跃线程和核来执行，将导致低效率。一些计算限制的工作负载还经受由于例如同步开销增加等各种原因引起的折中的可扩展性。实施例同样适用于在核中造成松弛使得该核变得没有被充分利用的其他工作负载。其他示例负载包括I/O或网络限制的工作负载。实施例从而可以对于不同工作负载识别最佳功率配置。例如，可以识别特定工作负载并且对于这些工作负载的未被充分使用的资源可以断电或以减少的消耗水平操作来实现明显的能量节省而并未不利影响性能。在实施例中，对于工作负载的最佳功率配置限定最佳数量的线程和核、执行单元、电压和频率等等。该功率配置取决于许多参数，其包括运行时工作负载行为和系统功率状态两者。另外，在考虑功率状态之间的转变期间引发的开销时，选择过程变得甚至更复杂。单个固定控制策略难以适应于各种工作负载和不同系统。实施例从而提供不同模型的集合来评估，并且智能选择器从识别的模型选择。这在运行时实现多个控制策略和灵活选择。从而实施例可以用于对每个工作负载并发确定最佳功率配置（例如，核/线程的数量，和电压/频率），而不是基于单个性能/能量预测模型的预定义控制策略。实施例操作来节省能量而并未不利影响存储器密集型工作负载的性能，这些存储器密集型工作负载在充分利用计算资源之前使存储器资源饱和，这在多核处理器中可能浪费能量。实施例可以识别这样的行为并且关断未被充分利用的核（underutilizedcore）来提供能量节省而不牺牲性能。在一些实施例中，异构多处理器可以包括两个不同类型的核：为计算所优化的一个核类型以及为存储器访问所优化的另一个核类型。在一个示例中，两个类型的核实现相同指令集架构（ISA）但具有不同的微架构，其可以促进核类型之间的线程迁移。程序的计算和存储器限制的阶段可以具有大不相同的处理器要求，其无法被单个核类型所优化。例如，为计算工作负载所优化的同构多处理器可以以每核每周期可以维持一个融合乘加（FMA）这一频率运行的最高核计数为目标。然而，该多处理器在主要等待存储器返回的程序阶段期间可不是非常能量高效的。如在存储器限制的阶段期间正是如此，核多半闲置、等待存储器访问，但闲置时间可并未长到足以保证将核置入低功率状态。因此，处于高频的闲置核可消耗不必要的功率。如此，实施例提供异构多处理器，其包括为不同操作点优化的两个或以上专门核类型。在本文描述的示例中，提供两个核类型：计算优化核（也称为计算偏向核）和存储器优化核（也称为存储器偏向核）。然而理解本专利技术的范围不限于2个核类型，并且在其他情况下可以存在为其他工作负载类型优化的额外核类型。尽管参考专用集成电路中（例如在计算平台或处理器中）的能量节约和能量效率描述下列实施例，其他实施例能适用于其他类型的集成电路和逻辑设备。本文描述的实施例的相似技术和教导可以应用于其他类型的电路或半导体设备，其也可以从较好能量效率和能量节约方面获益。例如，公开的实施例不限于任何特定类型的计算机系统。即，公开的实施例可以在许多不同的系统类型中使用：范围为服务器计算机（例如，塔式、机架式、刀片式、微服务器等等）、通信系统、存储系统、具有任何配置的台式计算机、便携式电脑、笔记本和平板计算机（其包括2:1平板、平板手机等等），并且也可以在例如手持设备、芯片上系统（SoC）和嵌入式应用等其他设备中使用。手持设备的一些示例包括蜂窝电话（例如智能电话）、互联网协议设备、数字拍摄装置、个人数字助理（PDA）和手持PC。嵌入式应用典型地可以包括微控制器、数字信号处理器（DSP）、网络计算机（NetPC）、机顶盒、网络集线器、广域网（WAN）交换机、可穿戴设备或可以执行下文教导的功能和操作的任何其他系统。更为如此，实施例可以在具有例如移动电话、智能电话和平板手机等标准语音功能性的移动终端中和/或在没有标准无线语音功能通信能力的非移动终端（例如许多可穿戴装置、平板、笔记本、台式机、微型服务器、服务器等等）中实现。此外，本文描述的装置、方法和系统不限于物理计算设备，而还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理器，其包括：多个第一核，用于独立执行指令，所述多个第一核中的每个包括多个计数器，用于存储性能信息；至少一个第二核，用于执行存储器操作；以及功率控制器，用于从所述多个计数器中的至少一些接收性能信息，至少部分基于所述性能信息确定在所述处理器上执行的工作负载类型，以及基于所述工作负载类型使一个或多个线程从所述多个第一核中的一个或多个动态迁移到所述至少一个第二核以供在下一个操作间隔期间执行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.13 US 14/6217091.一种处理器，其包括：多个第一核，用于独立执行指令，所述多个第一核中的每个包括多个计数器，用于存储性能信息；至少一个第二核，用于执行存储器操作；以及功率控制器，用于从所述多个计数器中的至少一些接收性能信息，至少部分基于所述性能信息确定在所述处理器上执行的工作负载类型，以及基于所述工作负载类型使一个或多个线程从所述多个第一核中的一个或多个动态迁移到所述至少一个第二核以供在下一个操作间隔期间执行。2.如权利要求1所述的处理器，其中所述功率控制器要促使在所述下一个操作间隔期间将所述多个第一核中的一个或多个置入低功率模式。3.如权利要求1所述的处理器，其中所述功率控制器要在所述工作负载类型确定为存储器限制的工作负载时使所述一个或多个线程动态迁移。4.如权利要求1所述的处理器，其中所述功率控制器包括计数器，所述功率控制器在所述工作负载类型确定为第一工作负载类型时在第一方向上更新所述计数器并且在所述工作负载类型确定为第二工作负载类型时在第二方向上更新所述计数器。5.如权利要求4所述的处理器，其中所述功率控制器在所述计数器的值至少满足第一阈值时使所述一个或多个线程动态迁移。6.如权利要求5所述的处理器，其中所述功率控制器在所述计数器值小于或等于第二阈值时使所述一个或多个线程从所述至少一个第二核动态迁移到所述多个第一核中的一个或多个。7.如权利要求1所述的处理器，其中所述至少一个第二核对于所述多个第一核是异构的。8.如权利要求7所述的处理器，其中所述至少一个第二核包括第一多个硬件线程资源，所述第一多个硬件线程资源的数量总体等于所述多个第一核的硬件线程资源的数量。9.如权利要求7所述的处理器，其中所述至少一个第二核包括单个算术逻辑单元（ALU）并且所述多个第一核每个包括多个ALU。10.如权利要求7所述的处理器，其中所述功率控制器促使所述至少一个第二核以耦合于所述处理器的存储器的第一频率操作并且促使所述多个第一核以高于所述第一频率的第二频率操作。11.一种方法，其包括：经由处理器的迁移逻辑基于从所述处理器的多个第一核接收的性能度量信息确定在所述处理器上执行的工作负载的类型；如果所述工作负载类型确定为第一工作负载类型则经由所述迁移逻辑在第一方向上更新计数值，并且如果所述工作负载类型确定为第二工作负载类型则在第二方向上更新所述计数值；以及如果所述计数值满足第一阈值水平则经由所述迁移逻辑使一个或多个线程从所述多个第一核迁移到所述处理器的至少一个第二核，否则使所述一个或多个线程维持在所述多个第一核上。12.如权利要求11所述的方法，其进一步包括如果所述计数值满足第二阈值水平则使所述一个或多个线程从所述至少一个第二核迁移到所述多个第一核中的一个或多个。13.如权利要求11所...

【专利技术属性】
技术研发人员：VW李，ET格罗霍夫斯基，D金，Y白，S李，NK梅莱姆普迪，DD卡拉姆卡尔，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US