在系统冷却开销方面的处理器功率优化技术方案

针对下述技术可以提供系统、装置和方法：该技术基于与处理器相关联的一个或多个部件特定参数和实时数据来确定处理器的有效温度，确定其他温度与有效温度之间的一组功率差，并将一组功率差存储至寄存器。在一个示例中，基于寄存器中的该组功率差来控制冷却子系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在系统冷却开销方面的处理器功率优化
实施例总体涉及计算机处理器中的功率管理。更具体地，实施例涉及在系统冷却开销方面的处理器功率优化。
技术介绍
冷却系统可以降低计算机处理器的结温(例如，最高的内部晶体管工作温度)，以确保处理器的正确运行。额外地，电压补偿技术可以用于在较低温度下维持处理器的较高工作频率。但是，电压补偿技术还会导致更高的动态功率和泄漏电流，这反过来又导致处理器功率损耗的显著增加。相应地，冷却和电能成本会增加，并且处理器性能可能下降。替代地，如果结温过高，与温度相关联的较高泄漏电流通常会增加电能成本。附图说明通过阅读以下说明书和所附权利要求，并参考以下附图，实施例的各种优点对于本领域技术人员将变得显而易见。图1是根据实施例的寄存器和功率损耗关于温度曲线的曲线图的示例图示；图2是根据另一实施例的功率损耗关于温度曲线的示例曲线图；图3A和图3B是根据实施例的部件特定参数曲线的示例曲线图；图4是根据实施例的管理处理器功率的方法的示例流程图；图5是根据实施例的计算系统的示例框图；并且图6是根据实施例的半导体装置的示例图示。具体实施方式现在转到图1，示出了曲线10的曲线图，其中相对温度绘制了处理器的功率损耗(例如，浪费的功率)。所示曲线10展示了逆温度依赖(ITD)关系。更具体地，ITD关系可以是电压补偿技术的结果，在该电压补偿技术中处理器电压在较低温度下动态增加以维持处理器的较高工作频率。电压补偿还会导致较高的动态功率和泄漏电流，这反过来又增加了处理器功率损耗。在所示的示例中，最有效的温度12对应于处理器的最小功率损耗。如将更详细地讨论的，确定其他温度与最有效率温度12之间的一组功率差(例如，增量、节省量)并将其存储到动态更新的寄存器14中，该组功率差反过来又可用于控制与处理器相关联的冷却子系统(例如，液冷技术)。因此，如果当前温度16(例如，瞬时实时温度)处于比最有效率温度12更冷的点(例如，70℃)，但却导致更多的功率损耗(例如，ΔP或在所示示例中为5W)，处理器可被认为处于“过冷”状况/状态。在这样的情况下，冷却子系统可能在当前温度16下被节流，以将处理器的实时温度向最有效率温度12增加。因此，所示解决方案能够降低与处理器运行相关联的功率以及与冷却系统运行相关联的功率(例如，冷却开销)。实际上，可以通过使处理器以更高的“狂飙(turbo)”频率运行和/或增加处理器在给定狂飙频率下的驻留来实现性能受益。图2示出了另一示例，其中当前温度20处于最有效率温度12的曲线10。在这样的情况下，如果相关联的处理器功率增加仍会小于与节流冷却子系统相关联的功率节省量，则寄存器14(图1)可能用于提出更高的温度18。其他冷却控制和/或技术也可以用于在系统冷却开销方面优化处理器功率。图3A和图3B展示出例如除了实时数据之外的部件特定参数(诸如逆温度依赖(ITD)斜率、泄漏特性、动态电容等)可以用于确定一组功率差。更具体地，针对具有例如0.73V的内核电压、2.1GHz的内核频率、以及2.1nF的内核动态电容的第一处理器，示出了第一部件特定参数组曲线22(22a-22c)。在所示的示例中，典型的泄漏曲线22b具有大约60°的有效率温度。因此，低于60°，应用ITD电压补偿，并且功率损耗随着温度降低而增加。在高于60°的温度下，不再应用ITD电压补偿，但是功率由于泄漏电流增加而增加。类似地，高泄漏曲线22a具有大约50°的有效率温度，而低泄漏曲线22c具有大约70°的有效率温度。因此，曲线22可以用于针对给定处理器和泄漏特性(例如，高、典型或低，取决于制造变化)确定ITD斜率。额外地，针对具有例如0.75V的内核电压、2.10GHz的内核频率、以及3.6nF的内核动态电容的第二处理器，示出了第二部件特定参数组曲线24(24a-24c)。在所示的示例中，高泄漏曲线24a具有大约55°的有效率温度，典型泄漏曲线24b具有大约65°的有效率温度，而低泄漏曲线24c具有大约75°的有效率温度。再次，曲线24可以用于针对给定处理器和泄漏特性(例如，高、典型或低，取决于制造变化)确定ITD斜率。本文使用的值仅是为了便于讨论。在一个示例中，部件特定参数在制造或组装期间被熔合到处理器中。除了部件特定参数之外，还可以基于实时数据(例如，温度数据、电压数据、电流数据、频率数据等)来进行一组功率差的确定。在这方面，可以动态地更新寄存器，以利于对处理器和冷却系统的实时控制。图4示出了管理处理器功率的方法26。方法26可以作为存储在机器或计算机可读存储介质(例如，RAM、ROM、可编程ROM(PROM)、固件、闪存存储器等)中一组逻辑指令实现在一个或多个模块中、实现在例如可配置逻辑(诸如可编程逻辑阵列(PLA)、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD))中、实现在例如使用电路技术(诸如，例如，专用集成电路(ASIC)、互补金属氧化物半导体(CMOS)或晶体管-晶体管逻辑(TTL)技术)的固定功能硬件逻辑中或其任意组合中。例如，可以用一种或多种编程语言(包括诸如JAVA、SMALLTALK、C++等面向对象的编程语言以及诸如“C”编程语言或类似编程语言的传统过程编程语言)的任何组合来编写执行方法26中所示操作的计算机程序代码。额外地，逻辑指令可能包括汇编程序指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微码、pCode、状态设置数据、集成电路的配置数据、个性化电子电路和/或硬件(例如，主机处理器、中央处理单元/CPU、微控制器等)固有的其他结构组件的状态信息。所示的处理块28提供了基于与处理器相关联的一个或多个部件特定参数和实时数据来确定处理器的有效率温度。有效率温度可以是例如对应于处理器的实时最小功率损耗的最佳温度。在一个示例中，实时数据包括温度数据、电压数据、电流数据、频率数据等、或其任意组合。此外，部件特定参数可能包括ITD斜率、泄漏特性、动态电容等，或其任意组合。块28可以包括从一条或多条熔线(fuse)取回部件特定参数。在块30处确定其他温度与有效率温度之间的一组功率差。额外地，所示的块32提供了将一组功率差存储至寄存器(例如，处理器的内部寄存器)。在块34处可以基于寄存器中的该组功率差控制冷却子系统。在一个示例中，块34包括控制(例如，节流)冷却子系统以增加处理器的实时温度(根据环境，例如增加至有效率温度还是高于有效率温度)。在一个示例中，动态地重复方法26，以在系统冷却开销方面维持最佳处理器功率。图5示出了通常可以是以下电子设备/系统的一部分的计算系统36：具有计算功能是电子设备/系统(例如，个人数字助理/PDA、笔记本计算机、平板计算机、可转换平板计算机、服务器)、具有通信功能的电子设备/系统(例如，智能电话)、具有成像功能的电子设备/系统(例如，相机、便携式摄像机)、具有媒体播放功能的电子设备/系统(例如，智能电视/TV)、具有可穿戴功能的电子设备/系统(例如，手表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于管理功率的计算系统，包括：/n冷却子系统；/n处理器；/n寄存器；/n功率控制单元，所述功率控制单元基于与所述处理器相关联的一个或多个部件特定参数和实时数据来确定所述处理器的有效率温度，确定多个其他温度与所述有效率温度之间的一组功率差，并将所述一组功率差存储至所述寄存器；以及/n存储器，包括一组指令，该组指令在由所述处理器执行时使得所述计算系统基于所述寄存器中的所述一组功率差来控制所述冷却子系统。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180828 US 16/114,5721.一种用于管理功率的计算系统，包括：
冷却子系统；
处理器；
寄存器；
功率控制单元，所述功率控制单元基于与所述处理器相关联的一个或多个部件特定参数和实时数据来确定所述处理器的有效率温度，确定多个其他温度与所述有效率温度之间的一组功率差，并将所述一组功率差存储至所述寄存器；以及
存储器，包括一组指令，该组指令在由所述处理器执行时使得所述计算系统基于所述寄存器中的所述一组功率差来控制所述冷却子系统。


2.如权利要求1所述的计算系统，其中，所述有效率温度对应于所述处理器的实时最小功率损耗。


3.如权利要求1所述的计算系统，其中，所述实时数据包括温度数据、电压数据、电流数据或频率数据中的一者或多者。


4.如权利要求1所述的计算系统，其中，所述一个或多个部件特定参数包括逆温度依赖斜率、泄漏特性或动态电容中的一者或多者。


5.如权利要求1所述的计算系统，还包括：一条或多条熔线，其中所述一条或多条熔线包括所述一个或多个部件特定参数，并且所述功率控制单元用于从所述一条或多条熔线取回所述一个或多个部件特定参数。


6.如权利要求1-5中任一项所述的计算系统，其中，所述寄存器是所述处理器的内部寄存器。


7.如权利要求1所述的计算系统，其中，所述冷却子系统被控制以增大所述处理器的实时温度。


8.一种用于管理功率的半导体装置，包括：
一个或多个衬底；以及
逻辑，所述逻辑耦合到所述一个或多个衬底，其中，所述逻辑至少部分地以一个或多个可配置逻辑或固定功能硬件逻辑来实现，所述逻辑耦合到所述一个或多个衬底以执行以下操作：
基于与处理器相关联的一个或多个部件特定参数和实时数据来确定所述处理器的有效率温度；
确定多个其他温度与所述有效率温度之间的一组功率差；并且
将所述一组功率差存储至寄存器。


9.如权利要求8所述的半导体装置，其中，所述有效率温度对应于所述处理器的实时最小功率损耗。


10.如权利要求8所述的半导体装置，其中，所述实时数据包括温度数据、电压数据、电流数据或频率数据中的一者或多者。


11.如权利要求8所述的半导体装置，其中，所述一个或多个部件特定参数包括逆温度依赖斜率、泄漏特性或动态电容中的一者或多者。

【专利技术属性】
技术研发人员：本森·D·因克利，拉克斯米·维什瓦纳森，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US