多處理器核心的功率管理制造技術

本發明專利技術描述了涉及用于多處理器核心的功率管理的方法和設備。在一個實施例中，可以在本地（例如，基于每個核心）使用一個或多個技術來管理處理器中的功耗。在另一個實施例中，功率可以根據基于能量的考慮分布在處理器的不同的電源層中。還公開并請求保護其它實施例。

【技術實現步驟摘要】
多處理器核心的功率管理本申請是申請日為2009年10月30日、申請號為200910249077.1的同名專利申請的分案申請。
本專利技術總體上涉及電子領域。更具體地說，本專利技術的實施例涉及用于多處理器核心的功率管理。
技術介紹
隨著集成電路（IC）制造工藝的改進，制造商能夠將額外的功能集成在單個硅襯底上。然而，隨著這些功能的數量的增加，單個IC芯片上的部件的數量增加。額外的部件增加額外的信號轉換，繼而產生更多的熱量。額外的熱量例如熱膨脹會損害IC芯片。另外，額外的熱量還會限制包括這種芯片的計算設備的使用位置和/或應用。例如，便攜式計算設備可以只靠電池供電。因此，當額外的功能集成在便攜計算設備中時，降低能耗的需要變得越來越重要，例如，在延長的時間段內維持電池能量。非便攜式計算系統由于它們的IC部件使用更多的能量并產生更多的熱量，還面臨著冷卻和功率產生的問題。為了減少來自熱緊急事件的損害，一種方法可以使用動態電壓縮放（DVS）。例如，當溫度超過某個閾值時，頻率和電壓降低到某個水平，然后增加到另一水平（未必是原始水平）。然而，在多核心處理器設計中，因為所有核心無論是否由其引起熱緊急事件都會受到處罰，所以這種方法會降低性能。另一種方法是使用頻率節流（其可以只是DVS到頻域的投影）。然而，這種方法的處罰相對于功率減少會是線性的。例如，因為因子x會減少頻率，這伴隨著相同的因子而減少電壓，所以DVS技術的處罰可以部分減少，因此因子x3會降低功率。附圖說明參考附圖提供了詳細的說明。在附圖中，附圖標記最左邊的數字標識附圖標記第一次出現的圖。不同圖中相同附圖標記的使用指示類似或相同項目。圖1、6和7是計算系統的實施例的框圖，其可以用于實現本文討論的各種實施例。圖2和4是根據一些實施例的圖。圖3和5是根據一些實施例的方法的流程圖。具體實施方式在以下描述中，闡述多個具體的細節是為了提供對各種實施例的透徹的理解。然而，可以在沒有具體細節的情況下實現本專利技術的各種實施例。在其它例子中，公知的方法、程序、部件和電路沒有詳細描述，以便于不模糊本專利技術的特定實施例。此外，可以使用各種方法，例如集成半導體電路（“硬件”）、組成一個或多個程序的計算機可讀指令（“軟件”）或硬件與軟件的組合，來執行本專利技術的實施例的各種方面。本公開提及“邏輯”的目的應當指硬件、軟件或其某種組合。本文討論的一些實施例可以提供用于多處理器核心的有效功率管理。如上所討論的，由于所有核心無論是否由其引起熱緊急事件都將被處罰，所以依靠DVS會降低性能。在實施例中，對于一個或多個處理器核心（例如，在多核心處理器中），可以在本地使用一個或多個節流技術（例如，基于每個核心），例如響應于熱事件（例如，在一個或多個核心檢測到過高的溫度）的檢測，共享單個電源層。此外，在多個電源層的設計中，功率可以根據一個實施例的基于能量的定義分布在不同的電源層之間。此外，例如參考圖1-7所討論的，一些實施例可以應用在包括一個或多個處理器（例如，具有一個或多個處理器核心）的計算系統中。更具體地說，圖1說明了根據本專利技術的實施例的計算系統100的框圖。系統100可以包括一個或多個處理器102-1到102-N（本文通常稱為“多個處理器102”或“處理器102”）。多個處理器102可以經由互連或總線104進行通信。每個處理器可以包括各種部件，為了清楚起見，參照處理器102-1，只討論其中的一些部件。因此，其余的處理器102-2到102-N中的每個可以包括參照處理器102-1討論的相同或相似的部件。在實施例中，處理器102-1可以包括一個或多個處理器核心106-1到106-M（本文稱為“多個核心106”或“核心106”）、高速緩存108和/或路由器110。處理器核心106可以在單個集成電路（IC）芯片上實現。此外，芯片可以包括一個或多個共享和/或私有高速緩存（例如，高速緩存108）、總線或互連（例如，總線或互連112）、圖形和/或存儲控制器（例如，參考圖6-7所討論的）或其它部件。在一個實施例中，路由器110可以用于在處理器102-1和/或系統100的各種部件之間進行通信。此外，處理器102-1可以包括多于一個路由器110。此外，多個路由器110可以進行通信以使得在處理器102-1內部或外部的各種部件之間進行數據路由。高速緩存108可以存儲由處理器102-1的一個或多個部件（例如，核心106）所使用的數據（例如，包括指令）。例如，高速緩存108可以在本地將存儲在存儲器114中的數據存入高速緩存中，以加快處理器102的部件的訪問（例如，加快核心106的訪問）。如圖1所示，存儲器114可以經由互連104與處理器102進行通信。在實施例中，高速緩存108（可以被共享）可以是中級高速緩存（MLC）、后級高速緩存（LLC）等。此外，每個核心106可以包括1級（L1）高速緩存（116-1）（本文通常稱為“L1高速緩存116”）或其它級的高速緩存，例如2級（L2）高速緩存。此外，處理器102-1的各種部件可以通過總線（例如，總線112）和/或存儲控制器或集線器直接與高速緩存108進行通信。系統100還可以包括電源120（例如，直流（DC）電源或交流（AC）電源），用于向系統100的一個或多個部件提供功率。在一些實施例中，電源120可以包括一個或多個電池組。電源120可以通過穩壓器（VR）130耦合到系統100的多個部件。此外，盡管圖1只說明了一個電源120和一個穩壓器130，但是可以使用額外的電源和/或穩壓器。例如，每個處理器102可以具有對應的（多個）穩壓器和/或（多個）電源。此外，（多個）穩壓器130可以耦合到單個電源層135（例如，向所有核心106提供功率）或多個電源層135（例如，其中每個電源層可以向不同的核心或核心的不同的組提供功率）。此外，雖然圖1說明了電源120和穩壓器130為分開的部件，但是電源120和穩壓器130可以被包括到系統100的其它部件之中。例如，VR130的全部或部分可以被包括到電源120和/或處理器102中。如圖1所示，處理器102可以進一步包括功率管理邏輯140，其用于控制處理器102的部件（例如，核心106）的功率的提供。邏輯140可以對本文所討論的一個或多個存儲設備進行訪問，以存儲與邏輯140的操作相關的信息，例如與本文討論的系統100的各種部件進行通信的信息。如圖所示，邏輯140可以耦合到VR130和/或系統100的其它部件（例如，核心106）。例如，邏輯140可以耦合以接收信息（例如，以一個或多個比特或信號的形式），所述信息用于指示一個或多個傳感器150的狀態（其中可以將傳感器150提供到系統100的最近的部件（或本文討論的其它計算系統，例如參照其它圖（包括圖4和5）討論的），例如核心106、連接104或112等，以檢測在溫度、工作頻率、工作電壓、能耗、核心間（inter-core）通信活動等）和/或來自一個或多個功率監視邏輯145的信息（例如，所述功率監視邏輯145可以指示系統100的各種部件的操作狀態，例如工作溫度、工作頻率、工作電壓、工作狀態（例如，活動或不活動）、功耗（瞬時或一段時間的功耗）等）。邏輯140可以命令系統100的VR130、電源120和/或單獨的部件（例本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種裝置，包括：處理器，具有多個處理器核心；單個電源層，用于向所述多個處理器核心中的多于一個處理器核心提供功率；以及功率管理邏輯，用于響應于以下事件，使得對所述多個處理器核心中的至少一個處理器核心的工作特性進行修改：在至少一個處理器核心處檢測到過高的溫度；以及確定所述多個處理器核心中的其它處理器核心中的哪一個是活動的且處于一溫度值。

【技術特征摘要】
2008.10.31 US 12/263,4211.一種提供用于處理器的多處理器核心的功率管理的裝置，所述裝置包括：電源層，用于向多個處理器核心中的兩個或更多個處理器核心提供功率；以及功率管理邏輯，用于使得：響應于通過執行指令而在所述多個處理器核心中的至少一個處理器核心處檢測到過高的溫度，修改所述至少一個處理器核心的工作特性；以及通過執行指令來確定所述多個處理器核心中的其它處理器核心中的哪些是活動的且處于一溫度值；其中，所述功率管理邏輯確定多個電源層中的每一個的能量預算。2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述至少一個處理器核心的所述工作特性包括工作電壓和工作頻率中的一個或多個。3.根據權利要求1所述的裝置，進一步包括一個或多個傳感器，所述傳感器用于檢測對應于所述多個處理器核心中的一個或多個處理器核心的、以下各項中的一項或多項的變化：溫度、工作頻率、工作電壓和功耗。4.根據權利要求1所述的裝置，進一步包括穩壓器，其用于經由所述電源層向所述處理器中的多于一個核心提供功率。5.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述多個處理器核心中的一個或多個處理器核心和所述功率管理邏輯在單個集成電路上。6.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述功率管理邏輯基于以下來確定所述多個電源層中的每一個的所述能量預算：多個電源層中的對應的電源層的能量余量，其中所述能量余量指示在之前的時間段期間有多少剩余的未消耗的能量；以及對應于所述多個電源層中的每一個的多個約束中的一個或多個約束。7.根據權利要求6所述的裝置，其中，所述功率管理邏輯基于下面公式確定約束k的能量預算：En+1＝αEn+(TDPn-Pn)Δtn其中TDPn是在步驟n上的熱設計功率(TDP)功率限制；Pn是在時間Δtn內、步驟n上消耗的功率，α是衰減分量，并且En對應于所述能量余量。8.根據權利要求6所述的裝置，其中，所述功率管理邏輯基于下面公式確定所述多個電源層中的每一個的能量預算：Ek,i＝WkiEk其中Wki表示對于約束K的用戶喜好，而Ek表示針對約束K的能量預算。9.根據權利要求6所述的裝置，進一步包括一個或多個傳感器，所述傳感器用于檢測對應于所述多個處理器核心中的一個或多個處理器核心的、以下各項中的一項或多項的變化：溫度、工作頻率、工作電壓和功耗。10.根據權利要求6所述的裝置，進一步包括穩壓器，其用于經由所述多個電源層向所述處理器提供功率。11.一種...

【專利技術屬性】
技術研發人員：L·芬克爾斯坦，E·羅特姆，A·科亨，R·羅恩，D·拉吉萬，
申請(專利權)人：英特爾公司，
類型：發明
國別省市：