电压及频率控制系统、方法、存储介质技术方案

本公开涉及芯片领域，提出了一种电压及频率控制系统、方法、存储介质，所述系统包括：延时检测模块，用于实时检测计算模块的电路延时；频率控制模块，用于根据当前供电电压和电路延时，控制输出到计算模块的时钟信号的频率；性能统计模块，用于周期性检测计算模块的性能，获得实际性能；性能和功耗等级控制模块，用于根据性能目标和实际性能，控制输出到频率控制模块和计算模块的供电电压。根据本公开实施例的电压及频率控制系统，通过内环的实时频率控制实现了减少电路时序冗余，最大化提升性能和优化控制的效率，通过外环的周期性电压控制及周期性频率控制提高了控制的准确度，从而能够使得性能的提高效果或者功耗的降低效果更优。更优。更优。

【技术实现步骤摘要】
电压及频率控制系统、方法、存储介质


[0001]本公开涉及芯片领域，尤其涉及一种电压及频率控制系统、方法、存储介质。

技术介绍

[0002]数据中心、工作站、高性能计算机以及移动设备等通常采用系统级芯片（system on chip，SoC），因此SoC的功耗管理一直是备受关注的问题。如何使得SoC能够在给定的功耗预算下提供最高的运算性能，或在满足一定的算力要求下最大程度的降低功耗，是设备性能的重要优化目标。
[0003]SoC的性能和功耗和其包括的主要功能部件（即计算模块）的供电电压和工作时钟频率直接相关。传统的功耗控制方案中，确定一次最优的供电电压和工作时钟频率耗费时间较多，导致控制周期长、控制效率低，且准确性也较差，导致芯片的性能得不到充分发挥。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开提出了一种电压及频率控制系统、方法、存储介质，根据本公开实施例的电压及频率控制系统，通过内环的实时频率控制实现了减少电路时序冗余，最大化提升性能和优化控制的效率，通过外环的周期性电压控制及周期性频率控制提高了控制的准确度，从而能够使得性能的提高效果或者功耗的降低效果更优。
[0005]根据本公开的一方面，提供了一种电压及频率控制系统，所述系统包括延时检测模块、频率控制模块、性能统计模块、性能和功耗等级控制模块，所述系统用于控制计算模块的时钟频率和供电电压，所述延时检测模块用于实时检测所述计算模块的电路延时，并输出所述电路延时至所述频率控制模块；所述频率控制模块用于根据当前供电电压和所述电路延时，控制输出到所述计算模块的时钟信号的频率，所述当前供电电压由所述性能和功耗等级控制模块提供；所述性能统计模块用于周期性检测所述计算模块的性能，获得实际性能并输出至所述性能和功耗等级控制模块；所述性能和功耗等级控制模块用于根据预设的性能目标和所述实际性能，控制输出到所述频率控制模块和所述计算模块的供电电压。
[0006]在一种可能的实现方式中，所述延时检测模块和所述计算模块物理上保持相同工艺特性、供电电压、器件温度的工作条件，所述实时检测所述计算模块的电路延时，包括：实时检测当前工艺特性、当前供电电压、当前器件温度的工作条件下自身的电路延时，作为所述计算模块的电路延时。
[0007]在一种可能的实现方式中，所述根据当前供电电压和所述电路延时，控制输出到所述计算模块的时钟信号的频率，包括：确定所述当前供电电压和所述电路延时下的频率最大值，控制输出到所述计算模块的时钟信号的频率等于所述频率最大值。
[0008]在一种可能的实现方式中，所述性能目标和所述实际性能之差大于第一阈值时，所述性能和功耗等级控制模块还用于输出第一时钟控制指令到所述频率控制模块；所述频率控制模块还用于根据所述第一时钟控制指令，控制所述时钟信号的频率的数值提高第二
阈值；所述实际性能和所述性能目标之差大于第一阈值时，所述性能和功耗等级控制模块还用于输出第二时钟控制指令到所述频率控制模块；所述频率控制模块还用于根据所述第二时钟控制指令，控制所述计算模块的时钟信号的频率的数值降低第三阈值。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述性能和功耗等级控制模块预先设置有多个等级的电压值，电压值等级越高时电压值越大，所述根据预设的性能目标和所述实际性能，控制输出到所述频率控制模块和所述计算模块的供电电压，包括：当所述性能目标大于所述实际性能时，控制输出的所述供电电压的电压值等级提高；当所述性能目标小于所述实际性能时，控制输出的所述供电电压的电压值等级降低。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述系统还包括功耗统计模块，所述功耗统计模块用于周期性检测所述计算模块的功耗，获得实际功耗并输出至所述频率控制模块和所述性能和功耗等级控制模块；所述频率控制模块还用于根据预设的功耗基准和所述实际功耗，控制输出到所述计算模块的时钟信号的频率，使所述计算模块在所述频率下工作时的第一功耗估计值未超出所述功耗基准；所述性能和功耗等级控制模块还用于根据预设的功耗基准和所述实际功耗，控制输出到所述频率控制模块和所述计算模块的供电电压。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述根据预设的功耗基准和所述实际功耗，控制输出到所述计算模块的时钟信号的频率，包括：当所述实际功耗与所述功耗基准之差大于第四阈值时，控制输出的所述时钟信号的频率等于所述频率最大值与预设系数的乘积，所述预设系数的数值小于1。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述性能和功耗等级控制模块预先设置有多个等级的电压值，电压值等级越高时电压值越大，所述根据预设的性能目标和所述实际性能，控制输出到所述频率控制模块和所述计算模块的供电电压，包括：当所述性能目标大于所述实际性能时，确定第一目标供电电压的电压值等级，使所述第一目标供电电压的电压值等级高于当前供电电压的电压值等级；当所述性能目标小于所述实际性能时，确定第一目标供电电压的电压值等级，使所述第一目标供电电压的电压值等级低于当前供电电压的电压值等级；确定所述计算模块在所述第一目标供电电压下工作时的第一功耗估计值；在所述第一功耗估计值小于所述功耗基准时，控制输出到所述频率控制模块和所述计算模块的供电电压等于所述第一目标供电电压；在所述第一功耗估计值大于所述功耗基准时，根据预设的功耗基准和所述实际功耗，控制输出到所述频率控制模块和所述计算模块的供电电压。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述根据预设的功耗基准和所述实际功耗，控制输出到所述频率控制模块和所述计算模块的供电电压，包括：当所述实际功耗与所述功耗基准之差大于第五阈值时，确定第二目标供电电压的电压值等级，使所述计算模块在所述第二目标供电电压下工作时的第二功耗估计值小于所述功耗基准、且所述第二功耗估计值与所述功耗基准之差最小；控制输出到所述频率控制模块和所述计算模块的供电电压等于所述第二目标供电电压。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述性能和功耗等级控制模块还用于，在当前周期结束时，根据所述当前周期获得的实际性能、实际功耗、输出的供电电压的变化情况、输出的指令中的一种或多种得到分析报告，所述分析报告用于调节下一周期使用的所述性能目标和所述功耗基准。
[0015]根据本公开的另一方面，提供了一种电压及频率控制方法，所述方法应用于电压
及频率控制系统，所述系统包括延时检测模块、频率控制模块、性能统计模块、性能和功耗等级控制模块，所述系统用于控制计算模块的时钟频率和供电电压，所述方法包括：所述延时检测模块实时检测所述计算模块的电路延时，并输出所述电路延时至所述频率控制模块；所述频率控制模块根据当前供电电压和所述电路延时，控制输出到所述计算模块的时钟信号的频率，所述当前供电电压由所述性能和功耗等级控制模块提供；所述性能统计模块周期性检测所述计算模块的性能，获得实际性能并输出至所述性能和功耗等级控制模块；所述性能和功耗等级控制模块根据预设的性能目标和所述实际性能，控制输出到所述频率控制模块和所述计算模块的供电电压。
[0016]在一种可能的实现方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压及频率控制系统，其特征在于，所述系统包括延时检测模块、频率控制模块、性能统计模块、性能和功耗等级控制模块，所述系统用于控制计算模块的时钟频率和供电电压，所述延时检测模块用于实时检测所述计算模块的电路延时，并输出所述电路延时至所述频率控制模块；所述频率控制模块用于根据当前供电电压和所述电路延时，控制输出到所述计算模块的时钟信号的频率，所述当前供电电压由所述性能和功耗等级控制模块提供；所述性能统计模块用于周期性检测所述计算模块的性能，获得实际性能并输出至所述性能和功耗等级控制模块；所述性能和功耗等级控制模块用于根据预设的性能目标和所述实际性能，控制输出到所述频率控制模块和所述计算模块的供电电压。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述延时检测模块和所述计算模块物理上保持相同工艺特性、供电电压、器件温度的工作条件，所述实时检测所述计算模块的电路延时，包括：实时检测当前工艺特性、当前供电电压、当前器件温度的工作条件下自身的电路延时，作为所述计算模块的电路延时。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据当前供电电压和所述电路延时，控制输出到所述计算模块的时钟信号的频率，包括：确定所述当前供电电压和所述电路延时下的频率最大值，控制输出到所述计算模块的时钟信号的频率等于所述频率最大值。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述性能目标和所述实际性能之差大于第一阈值时，所述性能和功耗等级控制模块还用于输出第一时钟控制指令到所述频率控制模块；所述频率控制模块还用于根据所述第一时钟控制指令，控制所述时钟信号的频率的数值提高第二阈值；所述实际性能和所述性能目标之差大于第一阈值时，所述性能和功耗等级控制模块还用于输出第二时钟控制指令到所述频率控制模块；所述频率控制模块还用于根据所述第二时钟控制指令，控制所述计算模块的时钟信号的频率的数值降低第三阈值。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述性能和功耗等级控制模块预先设置有多个等级的电压值，电压值等级越高时电压值越大，所述根据预设的性能目标和所述实际性能，控制输出到所述频率控制模块和所述计算模块的供电电压，包括：当所述性能目标大于所述实际性能时，控制输出的所述供电电压的电压值等级提高；当所述性能目标小于所述实际性能时，控制输出的所述供电电压的电压值等级降低。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括功耗统计模块，所述功耗统计模块用于周期性检测所述计算模块的功耗，获得实际功耗并输出至所述频率控制模块和所述性能和功耗等级控制模块；所述频率控制模块还用于根据预设的功耗基准和所述实际功耗，控制输出到所述计算
模块的时钟信号的频率，使所述计算模块在所述频率下工作时的第一功耗估计值未超出所述功耗基准；所述性能和功耗等级控制模块还用于根据预设的功耗基准和所述实际功耗，控制输出到所述频率控制模块和所述计算模块的供电电压。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述根据预设的功耗基准和所述实际功...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：摩尔线程智能科技北京有限责任公司，
类型：发明
国别省市：