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多cpu系統(tǒng)及多cpu系統(tǒng)的調(diào)整方法_3

文檔序號:9493657閱讀:來源:國知局
0128]在項27中,CPU的不活躍化是向該CPU的同步時鐘供給停止和/或電源供給停止(21-2),激活是向該CPU的同步時鐘供給開始和/或電源供給開始。
[0129]由此,能夠容易地進行CPU的激活、不活躍化的處理。
[0130](31XDVFS產(chǎn)生的最大性能的擴大>
[0131]在項17中,在作為數(shù)據(jù)處理環(huán)境存在超過由上述定義信息定義的最大性能的性能要求時,執(zhí)行DVFS (Dynamic Voltage/Frequency Scaling)處理(25),根據(jù)該要求程度,使規(guī)定的CPU的電源電壓及同步時鐘頻率的任意一方或雙方上升。
[0132]由此,對于超過由定義信息定義的最大性能的性能要求,也能夠容易地滿足。尤其,若對于超過最大性能的性能要求僅進行DVFS處理,則能夠簡化通過由定義信息定義的方式實施的CPU的分配控制。
[0133](32) <對DVFS處理的控制方式進行定義的DVFS定義信息>
[0134]在項31中,具有DVFS用定義信息(圖16),該DVFS用定義信息對根據(jù)上述性能要求的程度而作為DVFS處理對象的CPU及針對該CPU的電源電壓及同步時鐘頻率的上升程度進行定義,參考該定義信息來執(zhí)行DVFS處理。
[0135]由此,能夠容易地進行與超過上述最大性能的性能要求相應(yīng)的電源電壓及同步時鐘頻率的倍率控制。
[0136]2.實施方式的詳細情況
[0137]對實施方式進行更詳細的說明。此外,在用于說明發(fā)明的實施方式的所有附圖中,對具有相同功能的要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記,并省略其重復(fù)說明。
[0138]《多CPU系統(tǒng)》
[0139]圖2示出非對稱多CPU系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)例。雖然沒有特別限制,但在該圖中,例示了處理器100和周邊設(shè)備101經(jīng)由總線(或網(wǎng)絡(luò))102連接的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。處理器100可以由單芯片構(gòu)成或由多芯片構(gòu)成。周邊設(shè)備101可以通過各種設(shè)備、裝置構(gòu)成。例如假設(shè)將攜帶信息通信終端裝置作為多CPU系統(tǒng)時,處理器100進行通信協(xié)議處理及應(yīng)用程序處理等,周邊設(shè)備101具有液晶顯示器、觸摸面板、電池等。
[0140]這里,處理器100構(gòu)成為按照每個種類搭載有多個數(shù)據(jù)處理性能和耗電量不同的多種CPU的非對稱多處理器。作為多種CPU(中央處理裝置),處理器100具有數(shù)據(jù)處理性能高且耗電大的CPU的第一組(Big CPUs) 8和低耗電且數(shù)據(jù)處理性能低的CPU的第二組(Little CPUs)9o第一組8的CPU(Big CPU)沒有特別限制,是附圖標(biāo)記8a?8d所示的4個〇?1]化?1]_8#0?0?1]_8#3),第二組9的0?1](1^?16 CPU)沒有特別限制,是附圖標(biāo)記9a?9d所示的4個CPU (CPU_L#0?CPU_L#3)。第一組8的CPU8a?8d和第二組9的CPU9a?9d分別具有相同的構(gòu)架。例如在相對于第一組8的CPU8a?8d而第二組9的CPU9a?9d的高速緩存的結(jié)構(gòu)不同的情況下,通過軟件仿真虛擬地實現(xiàn)構(gòu)成完全相同的構(gòu)架。第一組8的CPU8a?8d及第二組9的CPU9a?9d經(jīng)由總線110與存儲器111、輸入輸出接口電路112及周邊模塊113連接。周邊模塊113雖然沒有特別圖示,但具有中斷控制器、DMA (DirectMemory Access:直接內(nèi)存訪問)控制器和通信控制器等。輸入輸出接口電路112與周邊設(shè)備101連接。
[0141]《處理器的硬件及軟件的結(jié)構(gòu)》
[0142]圖1層級地例示了處理器100的硬件及軟件的結(jié)構(gòu)。這里,由硬件層(HW) 120、固件層(Firmware) 121、內(nèi)核層(Kernel) 122和用戶空間層(User space) 123這4個層次構(gòu)成。
[0143]上述第一組(Big CPU)8的CPU和第二組9的CPU(Little CPU)可以分別是任意的個數(shù),但在這里,為了便于理解說明,如上所述,由使高性能優(yōu)先且消耗電流大的4個CPU (Big CPU) 8a?8d和適度注重性能且抑制了消耗電流的4個CPU (Little CPU) 9a?9d構(gòu)成。
[0144]固件層(Firmware) 121是啟動代碼(Boot) 7等的下級軟件組,其存儲在例如存儲器111的R0M(只讀存儲器)中。
[0145]內(nèi)核層(Kernel) 122是Linux(注冊商標(biāo))等操作系統(tǒng)(0S),圖1示出作為代表性的組件的調(diào)度器(Scheduler) 4、設(shè)備驅(qū)動器(Device Driver) 5及電源管理(PowerManagement)6的各功能。調(diào)度器(Scheduler)4是用于任務(wù)管理的功能,進行如下的調(diào)度或分配,即根據(jù)優(yōu)先順序等將構(gòu)成數(shù)據(jù)處理的進程分配給能夠動作的CPU。設(shè)備驅(qū)動器(Device Driver) 5對顯卡、網(wǎng)卡等硬件設(shè)備和用于輸入輸出信息的設(shè)備進行管理。電源管理6進行暫停/恢復(fù)等的電源管理、以及與系統(tǒng)負荷或溫度等相應(yīng)的電源電壓及頻率的動態(tài)控制(DVFS)。
[0146]在用戶層(User space) 123中,執(zhí)行用戶的應(yīng)用程序軟件。在圖1中,將該應(yīng)用程序軟件分類成要求處理性能低的慢進程組(Slow Process Group) 3、和要求處理性能根據(jù)狀況變高或變低地變化的動態(tài)進程組(Dynamic Process Group) 2這兩組。另外,在圖1中,位于左側(cè)的軟件由CPU (Big CPU) 8a?8d執(zhí)行,位于右側(cè)的軟件由CPU (Little CPU) 9a?9d執(zhí)行。慢進程組3因由CPU (Little CPU) 9a?9d執(zhí)行而被配置在右側(cè),而動態(tài)進程組4根據(jù)要求處理性能由CPU (Big CPU) 8a?8d和CPU (Little CPU) 9a?9d執(zhí)行,因此橫跨圖1的左右地配置。執(zhí)行動態(tài)進程組4的CPU (Big CPU) 8a?8d和CPU (Little CPU) 9a?9d的組合是調(diào)節(jié)器(Governor) 1根據(jù)要求處理性能利用控制信號la進行切換的。該切換是從調(diào)節(jié)器1作用于內(nèi)核122的調(diào)度器4而實施的。該作用是使用Linux (注冊商標(biāo))0S所支持的稱為控制組(C組)的內(nèi)核功能(內(nèi)核所支持的控制程序)來實施的。調(diào)節(jié)器(Governor) 1能夠移用例如Android (注冊商標(biāo))OS所支持的控制程序。此外,調(diào)節(jié)器(Governor) 1當(dāng)然也可以位于內(nèi)核內(nèi)。
[0147]以下,針對切換CPU的組合的機制進行說明。
[0148]《切換CPU的組合的機制的代表例》
[0149]圖3 例示了 CPU (Big CPU) 8a ?8d 和 CPU (Little CPU) 9a ?9d 的組合的方式。在圖中,將CPU (Big CPU) 8a?8d圖示為B1?B4,將CPU (Little CPU) 9a?9d圖示為LI?L4o這里,導(dǎo)入表示CPU (Big CPU) 8a?8d和CPU (Little CPU) 9a?9d的組合的組的虛擬處理器Vi (i = 1?12)這一概念。圖3的矩陣將由4個CPU (Big CPU) 8a?8d和4個CPU (Little CPU) 9a?9d構(gòu)成的矢量12映射為12個虛擬處理器Vi = (i = 1?12)。映射的狀態(tài)作為用附圖標(biāo)記13表示的“可能的組合”而示出。在圖3中,將CPU(LittleCPU) 9a?9d的各自的CPU的性能作為單位(1),CPU (Big CPU) 8a?8d的性能是其2倍,關(guān)于消耗電流,CPU (Big CPU) 8a?8d也設(shè)為2倍。因此,虛擬處理器Vi的下角標(biāo)i表示性能。矩陣11是根據(jù)用附圖標(biāo)記13表示的組合將4個CPU (Big CPU) 8a?8d和4個CPU (LittleCPU) 9a?9d映射為12個虛擬處理器Vi (i = 1?12)的變換矩陣。
[0150]12個虛擬處理器Vi (i = 1?12)及用附圖標(biāo)記13表示的組合的方式具有作為定義信息的性質(zhì),該定義信息以使整體性的數(shù)據(jù)處理性能和耗電量的最大值逐級不同的方式,對CPU8a?8d、9a?9d的組合的多個方式進行定義。換言之,12個虛擬處理器Vi (i =1?12)及用附圖標(biāo)記13表示的組合的方式是按照使數(shù)據(jù)處理性能和耗電量逐級增加的方向組合CPU的種類和個數(shù)的方式。若進一步改變觀點,則為根據(jù)處理負荷等的數(shù)據(jù)處理的環(huán)境而按照逐級滿足所要求的處理性能的方向組合CPU的種類和個數(shù)的方式,為能夠?qū)M足所要求的處理性能的最小性能的方式進行指定的多個組合方式的映射。
[0151]圖4A及圖4B示出CPU的組合的比較例。圖4A例示了根據(jù)系統(tǒng)負荷等,排他地切換所使用的CPU的組8和9的方法,圖4B例示了使數(shù)據(jù)處理性能高的CPU的組8所包含的CPU8a?8d和低耗電的CPU的組9所包含的CPU9a?9d——對應(yīng),并在對應(yīng)的CPU之間,根據(jù)系統(tǒng)負荷排他地切換所使用的CPU的方法。在該情況下,當(dāng)與圖3同樣地,也將CPU9a?9d和8a?8d的處理性能及耗電的關(guān)系設(shè)為1 '2時,與圖4A及圖4B的情況下的CPU的種類和個數(shù)相關(guān)的組合如圖5A及圖5B所示。
[0152]在圖4A及圖4B的情況下,最大只能選擇4個CPU,從而從附圖標(biāo)記13a的“可能的組合”的例子也可以明確得知,不能實現(xiàn)性能值9以上的V9?V12。在要求V9以上的性能時,能夠通過提高CPU的頻率來應(yīng)對,但同時需要提高電源電壓,消耗電流與頻率的一次方、電壓的平方成正比例,因此果然還是會造成不必要的耗電。
[0153]圖6例示了虛擬處理器的分配處理的控制流程圖。首先,利用抑制耗電量的CPU (Little CPU) 9a?9d內(nèi)的規(guī)定的一個CPU執(zhí)行啟動代碼7,利用執(zhí)行了啟動代碼7的上述規(guī)定的CPU啟動0S的內(nèi)核(包含調(diào)度器4、設(shè)備驅(qū)動器5及電源管理6的代碼)122。雖然沒有特別限制,但在圖6中,在步驟18的處理中涵蓋到,緊接著在用戶空間123中執(zhí)行慢進程組3所包含的程序。
[0154]在步驟19中,調(diào)節(jié)器(Governor) 1作為數(shù)據(jù)處理環(huán)境,按照熱量的發(fā)生狀況(Temperature) lc、電池剩余容量(Battery Level) Id、數(shù)據(jù)處理的負荷即處理負荷(CPULoad) lb的順序?qū)@些進行確認。根據(jù)確認結(jié)果,判斷虛擬處理器Vi的切換是否必要(步驟20)。在判斷為變更是必要的情況下,選擇適當(dāng)?shù)奶摂M處理器Vi,將其分配給動態(tài)處理器組2(步驟21)。
[0155]調(diào)節(jié)器1如何取得熱量的發(fā)生狀況lc、電池剩余容量ld、處理負荷lb的信息的一例如圖7所示。熱量的發(fā)生lc和電池剩余容量Id分別是從硬件層120的熱傳感器(ThermalSensor) 25和電池傳感器(Battery Sensor) 26經(jīng)由設(shè)備驅(qū)動器(Device Driver) 5取得的。處理負荷(CPU Load) lb是從內(nèi)核層122的調(diào)度器4取得的。處理負荷lb能夠根據(jù)例如CPU占有率來掌握。此外,在圖7中,省略了固件層121的圖示。
[0156]參照圖8,說明調(diào)節(jié)器(Governor) 1如何判斷是否需要虛擬處理器Vi的切換且根據(jù)其結(jié)果如何選擇適當(dāng)?shù)奶摂M處理器Vi這樣的處理例。圖8匯總了根據(jù)上述的3個輸入即熱量的發(fā)生狀況(Temperature) lc、電池剩余容量(Battery Level) Id、處理負荷(CPULoad) lb來選擇適當(dāng)?shù)奶摂M處理器Vi的動作(Operat1n)。圖8中的閾值等的具體的數(shù)值、動作(選擇VI等)是用于說明機制的簡單的一例,當(dāng)然能夠根據(jù)實際的系統(tǒng)而變化。在圖8的例子中,在溫度比攝氏70度大的情況下,判斷為異常事態(tài),無論電池剩余容量或處理負荷如何,作為虛擬處理器都選擇消耗電流最小的VI。
[0157]在步驟20中,虛擬處理器的變更是否必要的判斷條件的一例如圖8所示。在圖8中是動作為Ν0Ρ(不操作)的情況下的條件,即,在溫度為攝氏70度以下,電池剩余容量為50%以上且處理負荷為30%以上70%以下的情況和電池剩余容量為50%以下且處理負荷為30%以上的情況下的這2個條件??芍趫D6的步驟21中選擇適當(dāng)
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