降低计算机系统中I/O功率的方法和装置,以及计算机系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了降低计算机系统中Ｉ／Ｏ功率的方法，降低计算机系统中Ｉ／Ｏ功率的装置，以及计算机系统。根据本发明专利技术的一个方面，提供了一种降低计算机系统中Ｉ／Ｏ功率的方法，包括以下步骤：缓存要发送到总线上的各路数据；对缓存的各路数据按照编码规则进行ｎ位至ｎ＋ｍ位编码，其中ｎ和ｍ均是大于等于１的整数，所述编码规则用于降低码型的切换频率；以及将编码的各路数据发送到所述总线上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机技术，更具体地说，涉及降低计算机系统中I/O功率的技术。
技术介绍
在计算机设计领域，人们不断追求的目标是降低芯片级到系统级的功率。随着功耗的增加，为系统供电和进行冷却的成本以更高的速率增加。计算机系统的功率包括核心功率和I/O(输入/输出)功率。目前，具有许多降低计算机系统功率的方法，例如：芯片级：设计或选择低功率芯片组；系统级：通过DVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling，动态电压和频率调节)动态降低系统的工作电压和工作频率；编译级：选择低功率指令；OS(操作系统)级：进行任务调度，在系统闲置时关闭一些功能单元；网络级：NIC(Network Interface Card，网卡)在不工作时切换到待机或休眠模式。具体的例子包括Intel的按需配电(Demand Based switching，DBS)功率管理系统，其具有一个核心功率调整逻辑，它能够根据CPU的工作负荷调整核心的电压，Intel DBS的具体细节参见Intel white paper：Addressing Power and Thermal Challenges in the Datacenter，www.intel.com/products/services/intelsolutionservices/success/techdocs/wp/thermal.pdf。但是，Intel的DBS功率管理系统着眼于处理器本身而没有有效地降低I/O功耗。-->例如，在Mahesh Mamidipaka，Dan Hirschberg，Nikil Dutt的文章“Low Power Address Encoding using Self-Organizing Lists”，Proceedingsof the 2001 international symposium on Low power electronics and designISLPED′01中报道，对于已经为低功耗优化过的系统，I/O功率与系统总功率的比例在10-80％之间，通常为50％。因此，需要在降低计算机系统核心功率的同时降低计算机系统的I/O功率。在M.Madhu，V.Srinivasa和V.Kamakoti的文章“Dynamic CodingTechnique For Low-Power Data Bus”，Proceeding of the IEEE ComputerSociety Annual Symposium on VLSI，2003中公开了一种降低计算机系统的I/O功率的方法，其特征是根据前次数据和当前数据的特征分布，计算最小汉明(hamming)距离的码型用于传输。由此可见，该方法需要采用动态编码方案对数据进行编码，并需要实时监视和比较前次数据和当前数据，因此开销大，效率低。因此，需要一种能够有效地降低计算机系统中的I/O功率的方法。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了降低计算机系统中I/O功率的方法，降低计算机系统中I/O功率的装置，以及计算机系统。根据本专利技术的一个方面，提供了一种降低计算机系统中I/O功率的方法，包括以下步骤：缓存要发送到总线上的各路数据；对缓存的各路数据按照编码规则进行n位至n+m位编码，其中n和m均是大于等于1的整数，所述编码规则用于降低码型的切换频率；以及将编码的各路数据发送到所述总线上。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种降低计算机系统中I/O功率的装置，包括：原始数据缓存器，用于缓存要发送到总线上的各路数据；编码器，对缓存的各路数据按照编码规则进行n位至n+m位编码，其中n和m均是大于等于1的整数，所述编码规则用于降低码型的切换频率；以-->及编码数据缓存器，用于缓存编码的各路数据，以将其发送到所述总线上。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种计算机系统，包括：CPU；I/O设备；用于在CPU和I/O设备之间传输数据的总线；以及上述降低计算机系统中I/O功率的装置。附图说明相信通过以下结合附图对本专利技术具体实施方式的说明，能够使人们更好地了解本专利技术上述的特点、优点和目的，其中：图1示出了根据本专利技术的一个实施例的降低计算机系统中I/O功率的方法的流程图；图2示出了根据本专利技术的实施例的8位数据和10位数据的切换次数的对比图；图3示出了根据本专利技术的实施例的对数据进行n位至n+m位编码的一个实例；图4示出了根据本专利技术的实施例的对数据进行n位至n+m位编码的另一个实例；图5示出了根据本专利技术的一个实施例的降低计算机系统中I/O功率的装置的方框图；图6示出了根据本专利技术的实施例的降低计算机系统中I/O功率的装置的硬件结构示意图；以及图7示出了根据本专利技术的一个实施例的计算机系统的方框图。具体实施方式为了便于对后面实施例的理解，首先简要介绍一下影响计算机系统中I/O功率的几个因素。众所周知，I/O功率可以由如下的公式(1)所限定：PI/O＝CL·NSW·VDD2·f                 (1)其中，CL是等效电容，NSW是切换动作(switching action)与系统时钟的比率，即切换频率，VDD是工作电压，f是工作频率。也就是说，I/O-->功率正比于工作电压VDD的平方，并正比于切换频率NSW。本专利技术将致力于通过降低切换频率来降低I/O功率，具体地说，由于系统时钟通常保持不变，本专利技术将通过降低切换动作来降低I/O功率。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的降低计算机系统中I/O功率的方法的流程图。在描述图1的方法实施例之前，首先参考图2和表1说明通过对要发送到总线上的数据进行临时编码来降低切换频率从而降低I/O功率的原理。图2示出了根据本专利技术的实施例的8位数据和10位数据的切换动作的次数，即切换次数的对比图。如图2所示，对于一个8位数据10101010，其切换次数为7次，而对于与该8位数据对应的10位数据1111101110，其切换次数为3次。因此，如果将该8位数据编码为该10位数据，则可以将最大切换次数从7次降低到3次，从而可以减低切换频率，进而降低I/O功率。下面的表1详细示出了8位空间与10位空间对照的码表及切换次数。表1 8位码字切换次数10位码字切换次数0000000000000000000011111111011111111110000000011000000000110000001110000000011100000111100000001111000011111000000111110001111110000011111100111111100001111111011111111000111111111000000010011111111111000000101111111111111000001100000000011111000011100000000111111000111100000001111111001111100000011111111011111100000100000010211111100001000001002111111100010000011本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低计算机系统中Ｉ／Ｏ功率的方法，包括以下步骤：　缓存要发送到总线上的各路数据；　对缓存的各路数据按照编码规则进行ｎ位至ｎ＋ｍ位编码，其中ｎ和ｍ均是大于等于１的整数，所述编码规则用于降低码型的切换频率；以及　将编码的各 路数据发送到所述总线上。

【技术特征摘要】
1.一种降低计算机系统中I/O功率的方法，包括以下步骤：缓存要发送到总线上的各路数据；对缓存的各路数据按照编码规则进行n位至n+m位编码，其中n和m均是大于等于1的整数，所述编码规则用于降低码型的切换频率；以及将编码的各路数据发送到所述总线上。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在进行所述编码之前，监视所述计算机系统中总线上的工作负荷，并且在监视到所述总线上的工作负荷低于一阈值时，对缓存的各路数据进行所述编码。3.根据权利要求1所述的方法，还包括在接收到来自所述总线的编码的n+m位数据后，根据所述编码规则，将所述编码的n+m位数据解码为n位数据。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述编/解码通过硬件实现。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述编/解码通过软件实现。6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述监视总线上的工作负荷的步骤包括当需要在CUP和I/O设备之间传输数据时即时获取所述总线上的工作负荷。7.根据权利要求2所述的方法，还包括根据所监视到的总线上的工作负荷水平，选择相应的编码规则。8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多路数据的编/解码通过各自的编/解码器进行。9.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多路数据的编/解码通过共享的编/解码器进行。10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述编码规则包括n位空间与n+m位空间对照的码表，在所述码表中n位空间的所有码字与n+m位空间的码字一一对应。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述n位空间的所有码字的每一个的切换次数大于等于与其对应的n+m位空间的码字的切换次数。12.一种降低计算机系统中I/O功率的装置，包括：原始数据缓存器，用于缓存要发送到总线上的各路数据；编码器，对缓存的各路数据按照编码规则进行n位至n+m位编码，其中n和m均是大于等于1的整数，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈文博，李彧，王艳琦，杨雨东，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]