CN101057217A - 高效多处理器系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
多处理器系统(206)，具有多个处理器(304至306)，每个处理器可以处理至少一个服务应用程序的至少一个队列(404A至404N)，而至少一个任务(402A至402N)包括该至少一个队列的至少之一，其中分别编程多个处理器中的第一处理器和第二处理器，以将服务应用程序从该第一处理器送到(602)该第二处理器的至少一个队列中的队列，根据流程控制判据，在该第二处理器估计(604至606)该队列，在满足该流程控制判据时，在该第二处理器处理(608)该服务应用程序，而在不满足该流程控制判据时，在该第二处理器拒绝(610)服务应用程序。
Description
技术领域
本发明一般地涉及一种移动设备，更具体地说，本发明涉及包括高效多处理器系统的移动设备及其方法。
背景技术
新兴的移动通信多媒体日益丰富，通常包括并行处理和内存密集操作，例如，定位服务、导航服务、视频(录像、回放及流式处理)、文本一语音合成器以及语音识别等，这里仅举几个例子。
为了适应这些应用，移动设备的设计者采用多处理器体系结构，例如，与传统处理器间协议互通的类似处理器组合在一起或集成在一起的ARM(先进Risk机器)。
在多处理器系统中，前面提到的体系结构在共享软件服务应用程序时处理效率低。根据下面描述的本发明的实施例克服了这个缺陷。
发明内容
根据本发明的实施例提供了一种显著提高多处理器系统的效率的设备和方法。
在本发明的第一实施例中，多处理器系统具有多个处理器，每个处理器可以处理至少一个服务应用程序的至少一个队列，而且至少一个任务包括该至少一个队列的至少之一。该多处理器系统采用的方法包括以下步骤：将服务应用程序从多个处理器中第一处理器分配(delegate)到多个处理器中的第二处理器的至少一个队列中的队列；根据流程控制判据，估计该第二处理器的队列；在满足该流程控制判据时，在该第二处理器处理该服务应用程序；以及在不满足该流程控制判据时，在该第二处理器拒绝该服务应用程序。
在本发明的第二实施例中，多处理器系统具有多个处理器，每个处理器可以处理至少一个服务应用程序的至少一个队列，而且至少一个任务包括该至少一个队列的至少之一。编程多个处理器中的第一处理器和第二处理器，以将服务应用程序从第一处理器分配到该第二处理器的至少一个队列中的队列；根据流程控制判据，在该第二处理器估计队列；在满足该流程控制判据时，在该第二处理器处理该服务应用程序；而在不满足该流程控制判据时，在该第二处理器拒绝服务应用程序。
在本发明的第三实施例中，移动设备具有包括多个处理器的多处理器系统，每个处理器可以处理至少一个服务应用程序的至少一个队列，而至少一个任务包括该至少一个队列中至少之一。编程多个处理器中的第一处理器和第二处理器，以利用收发信机对通信系统接收和发送消息，将服务应用程序从该第一处理器分配到该第二处理器的至少一个队列中的队列；根据流程控制判据，在该第二处理器估计队列；在满足该流程控制判据时，在该第二处理器处理该服务应用程序；而在不满足该流程控制判据时，在该第二处理器拒绝服务应用程序。
附图说明
图1是根据本发明实施例，与多个移动设备通信的通信系统的示意图。
图2是根据本发明实施例的移动设备的详图。
图3是根据本发明实施例的处理系统的详图。
图4是根据本发明实施例，应用于每个处理器的软件体系结构的方框图。
图5是根据本发明实施例的可变容量阈值的示意图。
图6是根据本发明实施例，用于提高操作于移动设备中的服务应用程序的处理效率的方法的流程图。
具体实施方式
尽管本说明书以定义被认为新颖的、本发明实施例的特征的权利要求而结束，但是通过结合附图研究下面的描述，可以更好地理解本发明实施例，附图中，采用与前面相同的参考编号。
图1是根据本发明实施例与多个移动设备106通信的通信系统100的示意图。通信系统100是传统无线网，它包含多个无线电基站104，每个无线电基站104覆盖地理小区场地102，例如，地理小区场地102总共覆盖城区。
在该系统100中，移动设备106可以采取传统蜂窝电话或者其它无线通信设备(例如，与无线局域网相连的无线PDA)的形式。然而，对于本技术领域内的技术人员显而易见，本发明可以应用于非无线移动设备106，例如，便携式游戏设备(例如，GameBoyTM)、DVD视频播放器等。更一般地说，下面讨论的本发明可以应用于具有如图6所示方法600描述的高效多处理器系统的任意移动设备。
仅为了说明问题，下文的讨论将集中在具有无线能力的移动设备106。对本发明的先前描述所做的所有替换和附加均在下面的权利要求所述实质范围内，该替换和附加能产生等效结构，即，与在此描述的实施例具有同样功能、方式和结果的结构。
图2是根据本发明实施例的移动设备106的详图。移动设备106包括传统部件，例如，无线收发信机202、显示器204、输入/输出端口208、电池电源210以及声频系统212。无线收发信机202旁边的虚线表示以例如上面描述的非无线移动设备106为特征的替换实施例。
处理系统206是移动设备106的处理中心，它控制上面描述的部件202至212的操作。处理系统206单独或者并行控制音频处理(例如，语音呼叫)、多媒体处理(视频MPEG4播放器)、数据消息处理(例如，应用程序下载、短消息系统交换等)以及移动设备106的其它内务功能。处理系统206以符合图6所示方法600的方式利用操作系统分布服务应用程序。服务应用程序表示所有相容软件算法(例如，MPEG4视频解码器)，或者是其被细分到各任务的各部分(例如，输入/输出驱动器、显示驱动器等)以及/或者诸如微码的原语命令。
图3是根据本发明实施例的处理系统206的详图，该处理系统206包含：传统存储器302、多个处理器304至306(作为例子，示出第一和第二处理器)以及处理器间管理器308。存储器302可以是由处理系统206的304至308单元单独或联合操作的单个传统存储器件(例如，动态随机存取存储器、闪速存储器等)或其组合。
多个处理器304至306采用传统处理单元，例如，ARM处理器。处理器间管理器308可以包含：传统专用集成电路(ASIC)、微处理器、状态机或者能够根据图6所示方法600工作的其他处理装置。作为一种选择，处理器间管理器308的处理功能可以采取全部或者部分在第一或第二处理器304内或者独立硬件内工作的硬件、软件或它们的组合的形式。
处理系统206的处理单元302至308通过传统通信总线310互连。总线310的结构可以是物理的，也可以是逻辑的。在前一种中，物理连接可以是在各设备之间发送来自传统收发信机的信号的传统串行或者并行总线(例如，通用异步接收机发射机一UART，或通用串行接口一USB驱动器)。作为一种选择，部分或全部通信总线310可以表示逻辑接连，例如，共享数据结构的软件部件。与通信总线310相连的处理单元302至308可以位于具有在其内工作的子单元的单个集成电路(IC)内，也可以位于分别作为处理系统206的单元302至308对应之一工作的各IC的组合内。
图4是根据本发明实施例应用于每个处理器304至306的软件体系结构400的方框图。软件体系结构400包括至少一个任务。然而，在本例中，图4示出多个任务402A至402N。每个任务402至少包括一个用于处理至少一个服务应用程序的队列404。在本例中，示出多个队列404A至404N。第二处理器306可以有任意数量的任务402和相应服务队列404以及它们的组合。
图6是示出根据本发明实施例，用于显著提高移动设备106中的服务应用程序操作的处理效率的方法600的流程图。从步骤602开始，在步骤602，编程移动设备106的第一和第二处理器304至306，以将服务应用程序从第一处理器304分配到第二处理器306的队列404。例如，将服务应用程序从第一处理器304分配到第二处理器306的队列404的原理是，对于特定任务402或子任务(由特定队列404表示)，第一处理器304超出了处理容量。
在步骤604，第二处理器306的队列404根据流程控制判据进行估计。在第一实施例中，可以在处理器间管理器308上执行该估计步骤。作为一种选择，可以在第二处理器306上执行该估计步骤。本技术领域内的普通技术人员明白，可以将在此描述的方法600分布到处理器304至306，集中在处理器间管理器308，或者它们的任意一个组合。
返回步骤604，该流程控制判据可以包括每个队列404的容量阈值。该容量阈值指出用于处理服务应用程序的队列404的容量。在一个实施例中，如果在判定模块606判定没有超出队列404的容量阈值(即，满足该流程控制判据)，则在步骤608，第二处理器306处理该服务应用程序。相反，当在判定模块606判定超出队列404的容量阈值时，在步骤610，第二处理器306拒绝执行该服务应用程序。该实施例反映用于管理队列404的容量的固定容量阈值。
作为一种选择，该容量阈值可以是变量。在这种实施例中，容量阈值可以跟随图5所示的曲线图500表示的滞后效应。在图5中，队列404A(图4所示的)有三个阈值：LO 502，MID 506和HI 508。LO 502阈值表示空或者接近空的队列502。MID 506阈值表示半满或者接近半满的队列402A。HI 508阈值表示了满或者接近满的队列404A。
在运行过程中，队列404A开始填充由第二处理器306收到的服务应用程序。该处理过程表示为容量水平503A。当容量水平503A穿越MID 506阈值时，就产生了新容量水平503B。人工地产生该新容量水平503B，因此，在降低504A表示的容量水平(即，处于反向的容量水平503B)的过程中，在达到MID 506阈值前，第二处理器306必须处理一个以上的服务应用程序。当队列404A降低到MID 506阈值时，容量水平504A跳跃到容量水平504B。据此，队列404A大小的增大再次要求接收一个以上的服务应用程序，以达到MID 506阈值，从而重新开始上面描述的周期。
图5所示的滞后效应的好处是，消除当队列404A在MID 506阈值附近增加和减少时可能产生的振荡。利用MID 506阈值作为用于管理任务402的队列404的流程控制判据的附加好处是，利用在步骤610提交的挂起与重新开始命令管理每个处理器304至306的队列404的环境更加稳定。
在步骤610中，第二处理器306将挂起命令提交到处理器间管理器308，根据该挂起命令，处理器间管理器308依次地使第一处理器304同步。该挂起命令指出一组处理单元中相应之一不能再用于处理服务应用程序，该组处理单元包括第二处理器306、一个或者多个任务402以及一个或者多个相关队列404。
对于该挂起命令对应于第二处理器306的情况，所有任务402和相关队列404不再能用于处理来自第一处理器304的服务应用程序。如果该挂起命令对应于一个或者多个任务402，则一个或者多个任务404的所有相关队列404不再能用于处理来自第一处理器304的服务应用程序。然而，该实施例对第二处理器306的其它任务402及相关队列404留下空间，以便能够处理来自第一处理器304的服务应用程序。
如果挂起命令表示特定任务402的一个或者多个队列404，则所识别的队列404不再能用于处理来自第一处理器304的服务应用程序。然而，该实施例对选定的任务402内的其它队列404留下空间，以接收来自第一处理器304的服务应用程序。
在满足上面描述的流程控制判据时，上述一组处理单元中的相应之一重新接收服务应用程序。在出现这种情况时，第二处理器306将重新开始命令提交到处理器间管理器308，表示一组处理单元中的相应之一可以用于处理服务应用程序，它反过来又根据该重新开始命令使第一处理器304同步。在没有使用处理器间管理器308的变换实施例中，将挂起与重新开始命令从第二处理器306发送到第一处理器304。
上面描述的使用滞后效应的可变容量水平提供利用挂起与重新开始命令管理队列404的稳定环境。对于每个队列404，处理系统206的系统设计者可以以优化整个系统的性能的方式选择MID 504阈值和边界504至505确定的滞后范围。作为一种选择，根据历史用途和在每个队列404处理的服务应用程序的性能，每个队列404可以动态改变该阈值和可变范围。也可以在监控多个处理器的处理器间管理器308执行该处理。
回到步骤602，可以编程第一处理器304，以在将服务应用程序分配到其之前，请求关于第二处理器306的队列404的容量的更新。作为一种选择，可以编程第一处理器304，以向两个以上的多个处理器请求更新，从而根据在所述处理器上运行的(各)队列404的状态，选择最佳处理器(例如，第二处理器306)。
在又一个实施例中，处理器间管理器308可以从每个处理器的队列404请求更新，然后，将总更新送到该处理器，以分别表示多个处理器的每个队列的容量。然后，第一处理器304可以利用该总更新选择用于处理服务应用程序的最佳资源。
在变换实施例中，一个或者多个处理器(例如，第三个处理器，图3中没有示出)可以将关于其(各)队列404的容量的更新自主提交到该处理系统206内的多个处理器。如果使用处理器间管理器308，则可以将更新提交到该多个处理器，以便之后分布。
根据上述实施例，应该明白，在选择用于处理该服务应用程序的可用资源方面，它们分别提高了第一处理器304的效率。此外，本技术领域内的普通技术人员明白，可以根据处理系统206的需要，静态、动态或者以动静结合的方式调整这些更新的频率或者周期。
回到步骤610，可以编程第二处理器306，以与处理该服务应用程序的第一处理器304进行协商。例如，协商需要推迟接收或拒绝接收该服务应用程序，然后，将该服务应用程序重新送到该处理系统206中的多处理器中的另一个处理器。在这两种情况下，协调作为获取额外时间的方法，以处理第二处理器306的(各)队列404并减少其大小。
根据上面所做的描述，应该明白，可以以硬件、软件或者硬件和软件的组合方式实现本发明实施例。可以以被认为属于下面的权利要求所述实质范围内的多种配置实现这些实施例。还应该明白，权利要求意在不仅涵盖在此描述的用于实现所述功能的结构，而且涵盖结构等同。该权利要求充分概括，以包括等效结构。
例如，方法的软件实现和同一种方法的硬件实现可能不是结构等同，因为软件实现取决于处理系统的执行，而硬件实现可以具有自含式处理装置。然而，在本技术领域内众所周知，可以将软件实现和硬件实现设计成产生相同效果的等效结构。因此，上面描述的所有等效修改和附加都包含在下面要求的范围内。
Claims (10)
1.在一种包括多个处理器的多处理器系统中，每个处理器可以处理至少一个服务应用程序的至少一个队列，而且至少一个任务包括该至少一个队列的至少之一，一种方法包括以下步骤：
将服务应用程序从多个处理器中的第一处理器分配到多个处理器中的第二处理器的至少一个队列中的队列；
根据流程控制判据，估计该第二处理器的所述队列；
在满足该流程控制判据时，在该第二处理器处理该服务应用程序；以及
在不满足该流程控制判据时，在该第二处理器拒绝该服务应用程序。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该流程控制判据包括每个队列的容量阈值。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括以下步骤：
如果没有超过该队列的容量阈值，则在该第二处理器处理该服务应用程序；以及
在超过该队列的容量阈值时，在该第二处理器拒绝该服务应用程序。
4.根据权利要求3所述的方法，其中容量阈值是变量。
5.根据权利要求1所述的方法，该方法包括以下步骤：
将挂起命令从该第二处理器提交到多个处理器，以指出包括该第二处理器、该队列和对应于该队列的第二处理器的至少一个任务中的任务的一组处理单元中的相应一个不能再用于处理服务应用程序；以及
在重新建立流程控制判据时，将重新开始命令从该第二处理器提交到多个处理器，以指出该组处理单元中的相应一个能用于处理服务应用程序。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在将该服务应用程序分配到该第一处理器之前，该第一处理器向该第二处理器的队列请求更新的步骤。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在选择该第二处理器来处理该服务应用程序之前，该第一处理器向该多个处理器的至少一个队列请求更新的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，其中多处理器系统进一步包括一种处理器间管理器，而且其中该方法进一步包括以下步骤：
所述处理器间管理器向每个处理器的至少一个队列请求更新；以及
将总更新从该处理器间管理器提交到该多个处理器，该总更新表示从每个处理器收到的更新。
9.根据权利要求1所述的方法，其中该多处理器系统进一步包括一种处理器间管理器，而且其中该方法进一步包括以下步骤：
将挂起命令从该第二处理器提交到该处理器间管理器，以指出包括该第二处理器、该队列以及对应于该队列的第二处理器的至少一个任务中的任务的组中的相应一个不能再用于处理服务应用程序；
根据该挂起命令，该处理器间管理器使第二处理器同步；
在重新建立了流程控制判据后，将重新开始命令从该第二处理器提交到该处理器间管理器，以指出该组中的相应一个可以处理服务应用程序；以及
根据该重新开始命令，该处理器间管理器使该第二处理器同步。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将更新从多个处理器中的第三处理器提交到该第三处理器的至少一个队列的多个处理器的步骤。
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