计算机系统中的功率预算分配技术方案

一种在计算机系统中的功率分配的方法，将令牌数量与中央处理单元(CPU)计算机芯片的多个频域(例如，核)相关联。分配给CPU的令牌的数量是基于CPU功率预算的。核被组织为环形拓扑。令牌池遍历该环，从具有超额令牌的核中拾取超额令牌，并将这些令牌给予需要附加令牌的核。由核获取的令牌允许核将操作频率增加由令牌表示的增量。因此，功率使用被加权朝向重负载的核而远离轻负载的核。CPU的总功率使用保持在功率预算内。该方法通过不允许控制单元在没有任何有用的有利于工作负载的高频率存在的情况下增加频率，来最佳地指定功率的预算以在更长的持续时间内维持涡轮频率。更长的持续时间内维持涡轮频率。更长的持续时间内维持涡轮频率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计算机系统中的功率预算分配


[0001]本专利技术一般涉及计算机中的功率使用领域，尤其涉及在诸如中央处理单元(CPU)核等频域中以及在多CPU计算机系统中的CPU中高效地分配功率。

技术介绍

[0002]电子部件消耗(耗散)功率以进行操作，这在部件内产生热量。热量导致部件内的温度升高。带走热量的冷却系统有助于控制部件温度。管理温度的另一种方式是管理部件所使用的功率。例如，中央处理单元(CPU)可以与限制功率使用的功率预算相关联，不允许CPU在该功率使用之上操作。片上控制器(OCC)调节CPU操作频率以防止超过功率预算限制。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术的各方面，提供了一种执行以下操作(不一定按以下顺序)的方法、计算机程序产品和系统：(i)由令牌池从集成电路的多个功率消耗设备中的第一功率消耗设备接收功率限额(allowance)请求；(ii)响应于接收功率限额请求，确定多个功率消耗设备中的第二功率消耗设备具有功率限额过剩量(surplus)；(iii)响应于确定第二功率消耗设备具有功率限额过剩量，从第二功率消耗设备接收功率限额过剩量；(iv)经由令牌池将功率限额过剩量传送到第一功率消耗设备；以及(v)响应于将功率限额过剩量传送到第一功率消耗设备：(a)基于功率限额过剩量来增加与第一功率消耗设备相对应的第一功率使用限制，以及(b)基于功率限额过剩量来减小与第二功率消耗设备相对应的第二功率使用限制。
附图说明
[0004]图1是根据本专利技术的至少一个实施例的系统的功能框图；r/>[0005]图2是示出了至少部分地根据本专利技术的至少一个实施例执行的方法的流程图；
[0006]图3是示出根据本专利技术的至少一个实施例的系统的机器逻辑(例如，软件)部分的框图；
[0007]图4A是根据本专利技术至少一个实施例的环形拓扑的示意图；
[0008]图4B是根据本专利技术至少一个实施例的环形拓扑的示意图；
[0009]图4C是根据本专利技术至少一个实施例的环形拓扑的示意图；
[0010]图4D是根据本专利技术至少一个实施例的环形拓扑的示意图；
[0011]图4E是根据本专利技术至少一个实施例的环形拓扑的示意图；
[0012]图4F是根据本专利技术至少一个实施例的环形拓扑的示意图；
[0013]图5是根据本专利技术的至少一个实施例的环形拓扑的示意图；
[0014]图6A是示出根据本专利技术的至少一个实施例的用于初始化令牌池的方法的伪代码列表；
[0015]图6B是示出根据本专利技术的至少一个实施例的用于计算每秒百万指令(MIPS)的方
法的伪代码列表；
[0016]图6C是示出根据本专利技术的至少一个实施例的用于请求附加令牌的方法的伪代码列表；以及
[0017]图6D是示出根据本专利技术的至少一个实施例的用于与频域(FD)相对应的守护线程的方法的伪代码列表。
具体实施方式
[0018]在本专利技术的一些实施例中，功率管理系统采用环形拓扑(分布式令牌传递机制)在电子模块的频域中分布固定数量的功率令牌。每个功率令牌表示允许电子模块耗散的总功率的一部分。固定数量的功率令牌共同表示为电子模块预算的预定最大功率消耗(耗散)。
[0019]电子模块可以具有若干频域。每个频域以可控的且独立于电子模块的其它频域的时钟频率操作。更高的操作频率意味着频域可以以更高速率处理工作负载，同时因此消耗更多的功率。在一些实施例中，CPU核(在多核CPU中)是这种频域的示例。由若干频域耗散的功率根据相应工作负载而波动。功率管理系统从旋转令牌池提供功率令牌，该旋转令牌池以循环方式(使用环形拓扑)依次轮询或寻址每个频域。频域结合与令牌池的交互，如果需要(和可用)可以从令牌池接受附加令牌，或者向令牌池捐赠不需要的令牌。当令牌池没有可用的功率令牌(或者没有足够的功率令牌)时，需要更多功率令牌的频域(处于“功率不足(deficit)”状态)将等待令牌被其它频域放弃给令牌池。在与令牌池交互的其它频域的相应轮处，可以通过将不需要的(过剩量的)功率令牌放置到令牌池上来进行响应。在令牌池循环回来并且再次与功率不足域交互后，功率不足域可以从令牌池获取可用功率令牌。
[0020]频域根据频域所保持的功率令牌的数量以频率进行操作。总的来说，电子模块(具有多个频域)保持在分配的功率预算(由分布在多个频域中的功率令牌的总数表示)内，同时更有效地执行其工作负载。
[0021]该详细描述部分被分成以下子部分：(i)硬件和软件环境；(ii)示例实施例；(iii)进一步的评论和/或实施例；和(iv)定义。
[0022]I.硬件和软件环境
[0023]本专利技术可以是任何可能的技术细节集成水平的系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括其上具有计算机可读程序指令的计算机可读存储介质(或多个介质)，所述计算机可读程序指令用于使处理器执行本专利技术的各方面。
[0024]计算机可读存储介质可以是能够保留和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非穷举列表包括以下：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式光盘只读存储器(CD
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ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、诸如上面记录有指令的打孔卡或凹槽中的凸起结构的机械编码装置，以及上述的任何适当组合。如本文所使用的计算机可读存储介质不应被解释为暂时性信号本身，诸如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如，通过光纤线缆的光脉冲)、或通过导线传输的电信号。
[0025]本文描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理设备，或者经由网络，例如因特网、局域网、广域网和/或无线网络，下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发计算机可读程序指令以存储在相应计算/处理设备内的计算机可读存储介质中。
[0026]用于执行本专利技术的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、集成电路的配置数据，或者以一种或多种编程语言(包括面向对象的编程语言，例如Smalltalk、C++等)和过程编程语言(例如“C”编程语言或类似的编程语言)的任意组合编写的源代码或目标代码。计算机可读程序指令可以完全在用户的计算机上执行，部分在用户的计算机上执行，作为独立的软件包执行，部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上执行，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种计算机实现的方法，包括：由令牌池从集成电路的多个功率消耗设备中的第一功率消耗设备接收功率限额请求；响应于接收所述功率限额请求，确定所述多个功率消耗设备中的第二功率消耗设备具有功率限额过剩量；响应于确定所述第二功率消耗设备具有所述功率限额过剩量，从所述第二功率消耗设备接收所述功率限额过剩量；经由所述令牌池将所述功率限额过剩量传送到所述第一功率消耗设备；以及响应于将所述功率限额过剩量传送到所述第一功率消耗设备：(i)基于所述功率限额过剩量来增加与所述第一功率消耗设备相对应的第一功率使用限制，以及(ii)基于所述功率限额过剩量来减小与所述第二功率消耗设备相对应的第二功率使用限制。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：与包括所述第一功率消耗设备和所述第二功率消耗设备的所述多个功率消耗设备迭代地交互。3.根据权利要求2所述的方法，其中，与所述多个功率消耗设备交互包括：与所述第一功率消耗设备通信；确定所述第一功率消耗设备的功率使用状态；以及响应于确定所述第一功率消耗设备的所述功率使用状态，执行从组中选择的动作，所述组包括：(i)将第一功率限额增量从所述令牌池传送到所述第一功率消耗设备，(ii)通过所述令牌池从所述第一功率消耗设备接收第二功率限额增量，以及(iii)既不将所述第一功率限额增量从所述令牌池传送到所述第一功率消耗设备也不通过所述令牌池从所述第一功率消耗设备接收所述第二功率限额增量。4.根据权利要求3所述的方法，其中，与所述多个功率消耗设备迭代地交互包括：以第一指定顺序与所述多个功率消耗设备中的每个功率消耗设备进行第一轮交互，一次一个功率消耗设备；以及以所述第一指定顺序与所述多个功率消耗设备中的每个功率消耗设备进行第二轮交互，一次一个功率消耗设备。5.根据权利要求4所述的方法，其中，与所述多个功率消耗设备迭代地交互还包括：以第二指定顺序与所述多个功率消耗设备的子集进行第三轮交互，一次一个功率消耗设备。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一功率消耗设备是电子模块的第一频域，并且所述第二功率消耗设备是所述电子模块的第二频域。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：进一步响应于将所述功率限额过剩量传送到所述第一功率消耗设备：以工作负载优化频率操作第一功率消耗设备；以及将所述集成电路的功率消耗维持在预定的最大功率消耗内。8.一种计算机程序产品，包括：一个或多个计算机可读存储介质，以及共同存储在所述一个或多个计算机可读存储介质上的程序指令，所述程序指令包括被编程为执行以下的程序指令：由令牌池从集成电路的多个功率消耗设备中的第一功率消耗设备接收功率限额请求；
响应于接收所述功率限额请求，确定所述多个功率消耗设备中的第二功率消耗设备具有功率限额过剩量；响应于确定所述第二功率消耗设备具有所述功率限额过剩量，从所述第二功率消耗设备接收所述功率限额过剩量；经由所述令牌池将所述功率限额过剩量传送到所述第一功率消耗设备；以及响应于将所述功率限额过剩量传送到所述第一功率消耗设备：(i)基于所述功率限额过剩量来增加与所述第一功率消耗设备相对应的第一功率使用限制，以及(ii)基于所述功率限额过剩量来减小与所述第二功率消耗设备相对应的第二功率使用限制。9.根据权利要求8所述的计算机程序产品，还包括被编程为执行以下的程序指令：与包括所述第一功率消耗设备和所述第二功率消耗设备的所述多个功率消耗设备迭代地交互。10.根据权利要求9所述的计算机程序产品，其中，与所述多个功率消耗设备交互包括被编程为执行以下的程序指令：与所述第一功率消耗设备通信；确定所述第一功率消耗设备的功率使用状态；以及响应于确定所述第一功率消耗设备的所述功率使用状态，执行从组中选择的动作，所述组包括：(i)将第一功率限额增量从所述令牌池传送到所述第一功率消耗设备，(ii)通过所述令牌池从所述第一功率消耗设备接收第二功率限额增...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：