CN103797437B - 用于管理异构多核处理器中的热能产生的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示用于控制和／或管理含有异构多核处理器的便携式计算装置上的热能产生的方法和系统的各种实施例。因为异构处理器中的个别核可在给定温度下展现不同处理效率，因此可利用对所述个别核在其实测操作温度下的性能曲线进行比较的热减轻技术来通过基于所述性能曲线比较在所述个别核之间分配和／或重新分配工作负载来管理所述PCD中的热能产生。

Description

用于管理异构多核处理器中的热能产生的系统和方法
相关申请案的交叉参考
根据35U.S.C.§119(e)主张2011年9月21日申请的标题为“用于管理异构多核处理器中的热能产生的系统和方法(SYSTEMANDMETHODFORMANAGINGTHERMALENERGYGENERATIONINAHETEROGENEOUSMULTI-COREPROCESSOR)”且被指派有申请案序号61/537,441的美国临时申请案的优先权，所述申请案的整个内容特此以引用的方式并入。
背景技术
便携式计算装置(“PCD”)在个人和专业级别上正称为人们必不可少的东西。这些装置可包含蜂窝式电话、便携式数字助理(“PDA”)、便携式游戏控制台、掌上型计算机和其它便携式电子装置。
PCD的一个唯一方面在于其通常不具有有源冷却装置，例如风扇，其通常在例如膝上型计算机和桌上型计算机等较大计算装置中找到。代替于使用风扇，PCD可依靠电子封装的空间布置，使得两个或两个以上有源且热量产生组件不定位成彼此接近。当两个或两个以上热量产生组件在PCD内合适地彼此间隔开时，从每一组件的操作产生的热量可不负面地影响另一者的操作。此外，当PCD内的热量产生组件物理上与装置内的其它组件隔离时，从热量产生组件的操作产生的热量可不负面地影响其它周围电子器件。许多PCD还可依靠无源冷却装置(例如散热片)来管理共同形成代表性PCD的电子组件之间的热能。
现实是PCD的大小通常是受限的，且因此用于PCD内的组件的空间通常变为短缺。由此，PCD内通常没有足够的空间供工程师和设计师来通过利用无源冷却组件的空间布置或放置减轻热降级或失效。
当前，当PCD达到临界温度时，操作系统设计为通过使PCD内正产生或被怀疑正产生过量热能的电子组件中的大多数“衰弱”或简单地关闭所述电子组件中的大多数来冷却PCD。虽然使电子器件衰弱或关闭电子器件可为用于避免PCD内的过量热能的产生的有效措施，但此些激烈措施不可避免地影响PCD的性能，且在一些情况下，可甚至使得PCD在功能上在一段时间内不可操作。
清楚的是，通过使电子器件衰弱或关闭电子器件来管理PCD中的热能产生是以性能为代价来进行。因此，PCD内所使用的许多热管理技术试图平衡减轻热能产生与影响PCD所提供的服务质量(“QoS”)之间不可避免的折衷。在具有异构处理组件的PCD中，高效地平衡所述折衷可能较复杂，因为PCD内的各种处理组件并不是形成为平等的。
因此，此项技术中需要一种用于基于处理器性能曲线的比较性分析进行异构处理组件上的工作负载分配和重新分配(即，负载切换)来管理PCD中的热能产生的方法和系统。
发明内容
本发明揭示用于控制和/或管理含有异构多核处理器的便携式计算装置上的热能产生的方法和系统的各种实施例。因为异构处理器中的个别核可在给定温度下展现不同处理效率，因此可利用对所述个别核在其实测操作温度下的性能曲线进行比较的热减轻技术来通过基于所述性能曲线比较在所述个别核之间分配和/或重新分配工作负载来管理所述PCD中的热能产生。
一种此方法涉及监视与异构多核处理器中的多个个别处理核中的每一者唯一地相关联的温度读数，以及同时跟踪指派给所述多个个别处理核中的每一者的工作负载。基于与每一给定核相关联的实测温度，可确定所述核的适用性能曲线。值得注意的是，在一些实施例中，性能曲线可表示当在实测温度下操作时给定处理核的功率消耗与工作负载处理能力之间的关系。
可将为每一个别处理核确定的性能曲线彼此比较或彼此覆盖，以界定被比较核中的每一者的相应瞬时温度下的一个或一个以上转变点。转变点是所确定的性能曲线中的两者相交的点，且表示由性能曲线表示的两个处理核将消耗等效量的功率的工作负载等级。值得注意的是，对于多核异构处理器中的一些处理核，功率消耗在高于与另一处理核的转变点的工作负载等级下是最高效的。类似地，对于多核异构处理器中的其它处理核，功率消耗在低于与另一处理核的转变点的工作负载等级下是最高效的。
有利的是，基于所确定转变点中的一者或一者以上，可将工作负载分配或重新分配给经最佳定位以在多核硬件上在给定温度状态下高效地处理所确定的工作负载等级的个别核。以此方式，可管理异构多核处理器的总功率消耗以尽可能高效地操作，从而节约能量且控制热能产生，而不过度影响QoS。
附图说明
在附图中，相同参考标号在各个视图中始终指代相同部分，除非另有指示。对于具有例如“102A”或“102B”等字母符号表示的参考标号，字母符号表示可区分存在于同一图中的两个相同部分或元件。”当参考标号意图包含在所有图中具有相同参考标号的所有部分时，可省略参考标号的字母符号表示。
图1说明在不同热条件下操作的示范性处理组件的一对性能曲线的图表；
图2是说明在不同热条件下操作的两个示范性处理组件：“低性能”处理组件和“高性能”处理组件中的每一者的一对性能曲线的图表；
图3是说明用于基于处理器性能曲线的比较性分析通过异构处理组件上的工作负载分配和重新分配管理PCD中的热能产生的芯片上系统的实施例的功能框图；
图4是说明图3的PCD的示范性实施例的功能框图；
图5A是说明图4中所说明的芯片的硬件的示范性空间布置的功能框图；
图5B是说明用于基于处理器性能曲线的比较性分析通过异构处理组件上的工作负载分配和重新分配来支持热能产生的管理的图4的PCD的示范性软件架构的示意图；
图6是说明用于基于处理器性能曲线的比较性分析经由异构处理组件上的工作负载分配和重新分配管理热能产生的方法的实施例的逻辑流程图；以及
图7是说明用于处理器性能曲线的比较性分析的子方法或子例程的逻辑流程图。
具体实施方式
词语“示范性的”在本文中意味着“充当实例、个例或说明”。不必将本文中描述为“示范性”的任何方面解释为与独占的，比其它方面优选或有利的。
在本说明书中，术语“应用程序”也可包含具有可执行内容的文件，例如：目标代码、脚本、字节代码、标记语言文件及补丁。另外，本文中所提到的“应用程序”还可包括本质上不可执行的文件，例如可能需要打开的文档或其它需要存取的数据文件。
如本描述中所使用，术语“组件”、“数据库”、“模块”、“系统”、“热能产生组件”、“处理组件”等意在指代计算机相关实体，不管是硬件、固件、硬件与软件的组合、软件，还是执行中的软件。举例来说，组件可为(但不限于为)在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行线程、程序及/或计算机。作为说明，在计算装置上运行的应用程序和计算装置两者均可为组件。一个或一个以上组件可驻存在进程和/或执行线程内，且组件可位于一个计算机上且/或分布在两个或两个以上计算机之间。另外，这些组件可从上面存储有各种数据结构的各种计算机可读媒体执行。所述组件可例如根据具有一个或一个以上数据包的信号(例如，来自借助于所述信号与局域系统、分布式系统中的另一组件交互及/或跨越例如因特网等网络而与其它系统交互的一个组件的数据)借助于本地及/或远程处理而通信。
在本说明书中，术语“中央处理单元(“CPU”)”、“数字信号处理器(“DSP”)”以及“芯片”可互换使用。此外，CPU、DSP或芯片可由在本文通常称为“核”的一个或一个以上不同处理组件组成。
在本说明书中，将理解，术语“热”和“热能”可结合能够产生或耗散可以“温度”为单位测量的能量的装置或组件使用。因此，将进一步理解，参考某一标准值，术语“温度”预想可指示“热能”产生装置或组件的相对暖度或无热的任何测量结果。举例来说，当两个组件处于“热”均衡时，两个组件的“温度”是相同的。
在本说明书中，术语“工作负载”、“处理负载”和“处理工作负载”可互换使用，且通常针对与给定实施例中的给定处理组件相关联的处理负担，或处理负担的百分比。继上文所定义，“处理组件”或“热能产生组件”或“热侵略者”可为但不限于中央处理单元、图形处理单元、核、主核、子核、处理区域、硬件引擎等，或驻存在便携式计算装置内的集成电路内或在集成电路外部的任何组件。此外，就术语“热负载”、“热分布”、“热签名”、“热处理负载”等指示可在处理组件上运行的工作负载负担来说，所属领域的技术人员将承认这些“热”术语在本发明中的使用可与处理负载分布、工作负载负担和功率消耗有关。
在本说明书中，术语“热减轻技术”、“热策略”、“热管理”和“热减轻措施”可互换使用。
所属领域的技术人员将认识到，术语“DMIPS”表示每秒处理给定的数百万个指令所需的德莱斯通(Dhrystone)迭代的数目。在本说明书中，所述术语用作一般测量单位来指示示范性实施例中的处理器性能的相对等级，且将不解释为暗示属于本发明范围内的任何给定实施例必须或不得包含具有任何特定德莱斯通评级的处理器。
在本说明书中，术语“便携式计算装置”(“PCD”)用以描述依靠有限容量电源(例如电池)来操作的任何装置。尽管依靠电池操作的PCD已经使用了数十年，但随着第三代(“3G”)和第四代(“4G”)无线技术的出现，所耦合的可再充电电池的技术进步已使大量PCD能够具有多种能力。因此，PCD可为蜂窝式电话、卫星电话、寻呼机、PDA、智能电话、导航装置、智能本或阅读器、媒体播放器、前面所提到的装置的组合、具有无线连接的膝上型计算机，等等。
管理具有异构处理组件的PCD中的热能产生而不会不必要地影响QoS可通过利用可用于工作负载分配的个别处理核的不同性能特性来实现。关于可包含于异构处理组件中的各种处理核的不同性能特性，所属领域的技术人员将认识到，性能差异可归咎于许多原因，包含但不限于硅的不同等级、设计变化等。
举例来说，考虑可包含性能能力范围从低到高的若干不同处理核的示范性异构多核处理器。如所属领域的技术人员将理解，异构处理器内的低性能到中等性能在给定工作负载能力下将展现比具有相对较高性能能力的处理核低的功率泄露率，且因此比起低的热能产生率。较高能力核可能够在比较低能力核短的时间量内处理给定数目的DMIP。
即使如此，取决于所述核可在其下操作的热条件，较低性能核在处理给定数目个DMIP时可比高性能核高效或低效(在功率消耗方面)。由此，通过考虑异构处理器内的不同核的个别性能曲线，其中性能曲线指示给定操作温度下给定核所消耗的功率以便处理给定数目个DMIP，可利用热减轻算法来将工作负载分配和/或重新分配(即，负载开关)给提供最佳效率的处理核。类似地，且还基于异构处理器内的不同核的个别性能曲线，可利用热减轻算法来分配和/或重新分配(即，负载开关)工作负载，使得整个处理组件上的功率密度得以优化，但与个别核相关联的处理效率可不优化。
图1说明在不同热条件下操作的示范性处理组件的一对性能曲线(核105°、核95°)的图表300。处理组件可为异构多核处理器内的核，且可为高能力、中等能力或低能力核。如从图1的说明可看出，在3500个DMIP的工作负载下，在95°环境中操作的示范性核消耗大约620mW的功率(点315)，但在同一3500DMIP工作负载下，当操作环境达到105°时，所述核的功率消耗增加到几乎1000mW的功率(点310)。类似地，对于给定操作温度，核的处理效率随着工作负载的增加而减小。参看核95°曲线，例如，当工作负载从3500个DMIP增加到大约4300个DMIP时，功率消耗增加到几乎1000mW(点305)。
从图1的说明可看出，对于给定处理核，处理核在功率消耗方面的效率随着操作温度升高而降低。值得注意的是，所属领域的技术人员将认识到，示范性核的操作温度的升高可由若干因素或因素组合导致，包含但不限于与较高计时速度相关联的核内的功率泄露、邻近于核的热侵略者、邻近于核的故障组件等。与核的操作温度为何可升高或下降无关，从图1的说明来看，重要的是注意，一般来说，给定核的处理效率随着操作温度的增加而相反地降低。
现在转向图2，描绘说明在不同热条件下操作的两个示范性处理组件：“低性能”处理组件和“高性能”处理组件中的每一者的一对性能曲线(HP105°、HP95°、LP105°、LP95°)的图表400。在本质上，图2的图表400描绘两个不同示范性核的性能曲线，其中的每一者可由图1的说明表示。此外，所属领域的技术人员将认识到，由图2中的性能曲线对表示的两个示范性核HP、LP可包含在常见的异构多核CPU中。
值得注意的是，通过覆盖示范性核HP、LP的性能曲线，可看出，各种转变或交叉点405、410、415界定于各种曲线的相交处。这些交叉点表示在用于管理PCD中的热能产生的方法和系统中，可用于负载切换或重新分配的潜在触发物。此外，这些交叉点表示在用于管理PCD中的热能产生的方法和系统中，可用于初始负载分配、核初始化、核退役或退休、核工作负载亲和力定义、工作负载偏置等的潜在触发物。
举例来说，当处理器HP、LP中的每一者在95°下操作时，示范性HP、LP处理器性能曲线的比较性分析可确定在大约3700个DMIP的工作负载(点410)下，处理器HP、LP两者在处理效率方面大体上等效。然而，从比较性分析还可看出，LP核在点410下方较高效，即，当工作负载小于3700个DMIP时，LP核每工作负载的DMIP消耗较少功率。相反，当工作负载超过3700个DMIP时，HP核在点410上方较高效，即HP核每工作负载的DMIP消耗较少功率。
因此，依靠上文关于图表400的点410概述的示范性比较性分析，利用给定操作温度95°下的示范性LP、HP性能曲线的比较性分析的热减轻技术可指定应将超过3700个DMIP的工作负载安排给HP核。类似地，同一热减轻技术可指定将少于3700个DMIP的工作负载安排个LP核。此外，因为LP核在转变点410以下比HP核高效，因此根据一实施例的热减轻技术可将LP核的超过3700个DMIP的部分工作负载从LP核重新分配给HP核。
在图表400中，当操作温度大约为105°时，相同两个示范性核LP、HP之间的转变点415可触发与上文关于点410所概述的那些示范性事件一致的事件。就是说，性能曲线(HP105°、LP105°)的比较性分析可由热减轻技术用来调度或重新分配工作负载，使得HP核经偏置以处理转变点415以上的工作负载，且LP核经偏置以处理转变点415以下的工作负载。
此外，将理解，归因于许多因素，异构多核处理器中的不同核可在不同热条件下操作。举例来说，在图2的说明中，转变点405表示在105°下操作的示范性LP核与在95°下操作的示范性HP核的性能曲线的相交。因此，如果可确定示范性核正在不同温度下操作，那么一实施例可利用比较性分析热减轻技术来确定两个示范性核之间的工作负载分配，类似于上文所述的示范性情景。举例来说，可将低于2400个DMIP的工作负载指派给LP核，且将高于2400个DMIP的工作负载指派给HP核，以便确保在最高效的条件下处理工作负载。
所属领域的技术人员将认识到，上文所概述的负载切换、分配或重新分配的各种情景不表示其中处理核性能曲线的比较性分析可有利于管理异构多核处理器中的热能产生的详尽数目个情景。由此，将理解，预想可操作以比较异构多核处理器中的两个或两个以上处理核的性能曲线以确定工作负载分配或重新分配的任何热减轻算法。可使用根据各种实施例的处理核性能曲线的比较性分析来进行工作负载向多个处理核中的一者或一者以上的初始分配、现有工作负载在两个或两个以上处理核之间的重新分配，或工作负载在多个处理核之间的分配与重新分配的组合。
图3是说明用于通过异构多核处理组件110上的工作负载分配和/或重新分配来管理PCD100中的热能产生的芯片上系统102的实施例的功能框图。如上文相对于图1和2的说明所阐释，所述核上的工作负载分配可基于与个别处理器222、224、226、228唯一地相关联的性能曲线的比较性分析。
芯片上系统可用与负载切换(“LS”)模块26通信的监视器模块114监视个别地与核222、224、226、228相关联的温度传感器157。基于从监视器模块114接收到的温度数据，负载切换模块26可参考核性能(“CP”)数据存储库24，以识别核222、224、226、228中的一者或一者以上的性能曲线。随后，LS模块26可覆盖所识别的性能曲线，以便确定可表示工作负载分配的阈值的各种转变点，类似于以上图中所描绘和描述。
LS模块26可与热策略管理器(“TPM”)101通信，TPM101经配置以利用与各种不同核222、224、226、228相关联的一个或一个以上性能曲线的比较性分析。TPM101可从LS模块26接收转变点，且为所述核中的每一者确定最佳工作负载范围。有利地，通过结合调度器207工作，TPM101可分配或重新分配工作负载，使得异构多核处理组件110处理合计工作负载所消耗的总功率得以最小化，且热能产生得以管理。类似地，所属领域的技术人员将认识到，在其它实施例中，TPM101可试图最小化一个或一个以上特定核222、224、226、228上的功率消耗，与最小化异构多核处理组件110上的合计功率消耗形成对比。
图4是呈用于实施用于监视热条件、比较性能曲线和分配工作负载以管理热条件的方法和系统的无线电话的形式的PCD100的示范性非限制方面的功能框图。如图所示，PCD100包含芯片上系统102，其包含耦合在一起的异构多核中央处理单元(“CPU”)110和模拟信号处理器126。如所属领域的技术人员所理解，CPU110可包括第零核222、第一核224以及第N核230。另外，如所属领域的技术人员所理解，代替于CPU110，还可使用数字信号处理器(“DSP”)。此外，如异构多核处理器的领域中所理解，核222、224、230中的每一者可在类似操作条件下以不同效率处理工作负载。
一般来说，TPM模块101可负责监视和应用热策略，其包含结合处理核性能曲线的比较性分析利用温度数据的一个或一个以上热减轻技术。热减轻技术的应用可帮助PCD100管理热条件和/或热负载，且避免经历不利热条件(例如达到临界温度)，同时维持较高等级的功能性。
图4还展示PCD100可包含监视器模块114。监视器模块114与分布在整个芯片上系统102上的多个操作传感器(例如，热传感器157)且与PCD100的CPU110以及与TPM模块101和/或LS模块26通信。LS模块26和TPM模块101可结合监视器模块114工作，以识别可保证包含工作负载分配和/或重新分配的一个或一个以上热减轻技术的应用的热转变点。
如图4中所说明，显示器控制器128和触摸屏控制器130耦合到数字信号处理器110。在芯片上系统102外部的触摸屏显示器132耦合到显示器控制器128和触摸屏控制器130。
PCD100可进一步包含视频编码器134，例如逐行倒相(“PAL”)编码器、顺序传送与存储(“SECAM”)编码器、国家电视系统委员会(“NTSC”)编码器或任何其它类型的视频编码器134。视频编码器134耦合到多核中央处理单元(“CPU”)110。视频放大器136耦合到视频编码器134和触摸屏显示器132。视频端口138耦合到视频放大器136。如图4中所描绘，通用串行总线(“USB”)控制器140耦合到CPU110。并且，USB端口142耦合到USB控制器140。存储器和订户身份模块(SIM)卡146还可耦合到CPU110。另外，如图4中所示，数字相机148可耦合到CPU110。在一示范性方面中，数字相机148为电荷耦合装置(“CCD”)相机或互补金属氧化物半导体(“CMOS”)相机。
如图4中进一步说明，立体声音频CODEC150可耦合到模拟信号处理器126。此外，音频放大器152可耦合到立体声音频CODEC150。在示范性方面中，第一立体声扬声器154和第二立体声扬声器156耦合到音频放大器152。图4展示麦克风放大器158可也耦合到立体声音频CODEC150。另外，麦克风160可耦合到麦克风放大器158。在特定方面中，调频(“FM”)无线电调谐器162可耦合到立体声音频CODEC150。并且，FM天线164耦合到FM无线电调谐器162。另外，立体声耳机166可耦合到立体声音频CODEC150。
图4进一步指示射频(“RF”)收发器168可耦合到模拟信号处理器126。RF开关170可耦合到RF收发器168和RF天线172。如图4中所示，小键盘174可耦合到模拟信号处理器126。并且，具有麦克风176的单声道耳机可耦合到模拟信号处理器126。另外，振动器装置178可耦合到模拟信号处理器126。图4还展示电力供应器180(例如电池)耦合到芯片上系统102。在特定方面中，所述电力供应器包含可再充电DC电池或从连接到AC电源的交流(“AC”)到DC变换器得出的DC电力供应器。
CPU110还可耦合到一个或一个以上内部芯片上热传感器157A以及一个或一个以上外部芯片外热传感器157B。芯片上热传感器157A可包括一个或一个以上比例与绝对温度(“PTAT”)温度传感器，其基于垂直PNP结构，且通常专用于互补金属氧化物半导体(“CMOS”)超大规模集成(“VLSI”)电路。芯片外热传感器157B可包括一个或一个以上热敏电阻。热传感器157可产生电压降，可用模/数转换器(“ADC”)控制器103(见图5A)将所述电压降转换为数字信号。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，可使用其它类型的热传感器157。
除受ADC控制器103控制和监视之外，热传感器157还可受一个或一个以上TPM模块101控制和监视。TPM模块101可包括由CPU110执行的软件。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，TPM模块101还可由硬件和/或固件形成。TPM模块101可负责监视和应用热策略，其包含一个或一个以上热减轻技术，所述技术可帮助PCD100避免临界温度，同时维持较高等级的功能性。
类似地，LS模块26可包括由CPU110执行的软件。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，LS模块26还可由硬件和/或固件形成。
返回到图4，触摸屏显示器132、视频端口138、USB端口142、相机148、第一立体声扬声器154、第二立体声扬声器156、麦克风160、FM天线164、立体声头戴式耳机166、RF开关170、RF天线172、小键盘174、单声道头戴耳机176、振动器178、热传感器157B以及电源180在芯片上系统102外部。然而，应理解，监视器模块114还可借助于模拟信号处理器126和CPU110从这些外部装置中的一者或一者以上接收一个或一个以上指示或信号，以辅助可在PCD100上操作的资源的实时管理。
在特定方面中，本文所描述的方法步骤中的一者或一者以上可由存储在存储器112中的可执行指令和参数实施，所述可执行指令和参数形成一个或一个以上TPM模块101和LS模块26。形成TPM模块101和LS模块26的这些指令可由CPU110、模拟信号处理器126或另一处理器(除ADC控制器103之外)执行以实施本文所述的方法。另外，处理器110、模拟信号处理器126、存储器112、存储在其中的指令或其组合可充当用于执行本文所述的方法步骤中的一者或一者以上的装置。
图5A是说明图4中所说明的芯片102的硬件的示范性空间布置的功能框图。根据此示范性实施例，应用程序CPU110定位在芯片102的远左侧区上，而调制解调器CPU168、126定位在芯片102的远右侧区上。应用程序CPU110可包括异构多核处理器，其包含第零核222、第一核224以及第N核230。应用程序CPU110可正执行TPM模块101A和/或LS模块26A(当以软件实施时)，或其可包含TPM模块101A和/或LS模块26A(当以硬件实施时)。将应用程序CPU110进一步说明为包含操作系统(“O/S”)模块207和监视器模块114。下文将结合图5B描述关于监视器模块114的进一步细节。
应用程序CPU110可耦合到一个或一个以上锁相环路(“PLL”)209A、209B，其定位成邻近于应用程序CPU110，且定位在芯片102的左侧区中。邻近于PLL209A、209B且在应用程序CPU110下方可包括模/数(“ADC”)控制器103，ADC控制器103可包含其自己的热策略管理器101B和/或LS模块26B，其结合应用程序CPU110的主模块101A、26A工作。
ADC控制器103的热策略管理器101B可负责监视和跟踪可提供于“芯片上”102和“芯片外”102的多个热传感器157。芯片上或内部热传感器157A可定位于各种位置处。
作为非限制实例，第一内部热传感器157A1可定位在芯片102的顶部中心区中，在应用程序CPU110与调制解调器CPU168、126之间，且邻近于内部存储器112。第二内部热传感器157A2可定位在调制解调器CPU168、126下方，在芯片102的右侧区上。此第二内部热传感器157A2还可定位在高级精简指令集计算机(“RISC”)指令集机器(“ARM”)177与第一图形处理器135A之间。数/模控制器(“DAC”)173可定位在第二内部热传感器157A2与调制解调器CPU168、126之间。
第二内部热传感器157A3可定位在第二图形处理器135B与第三图形处理器135C之间，在芯片102的远右区中。第四内部热传感器157A4可定位在芯片102的远右区中以及第四图形处理器135D下面。并且，第五内部热传感器157A5可定位在芯片102的远左区中，且邻近于PLL209和ADC控制器103。
一个或一个以上外部热传感器157B还可耦合到ADC控制器103。第一外部热传感器157B1可定位在芯片外，且邻近于芯片102的右上象限，其可包含调制解调器CPU168、126；ARM177以及DAC173。第二外部热传感器157B2可定位在芯片外，且邻近于芯片102的右下象限，其可包含第三和第四图形处理器135C、135D。
所属领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可提供图5A中所说明的硬件的各种其它空间布置。图5A说明又一个示范性空间布置，以及主TPM和LS模块101A、26A以及具有其TPM和LS模块101B、26B的ADC控制器103可如何辨识随图5A中所说明的示范性空间布置而变的热条件，比较性能曲线且分配工作负载以管理热条件。
图5B是说明图4和图5A的PCD100的示范性软件架构的示意图，所述PCD100用于支持热条件的识别以及与利用处理核性能曲线的比较性分析的热减轻技术相关联的算法的应用。许多算法可形成可由热策略管理器101在满足某些热条件且分析性能曲线时应用的至少一个热减轻技术或作为其一部分。
如图5B中所说明，CPU或数字信号处理器110经由总线211耦合到存储器112。如上文所述，CPU110为具有N个核处理器的多核异构处理器。就是说，CPU110包含第一核222、第二核224以及第N核230。如所属领域的技术人员已知，第一核222、第二核224以及第N核230中的每一者都可用于支持专用应用程序或程序，且作为异构核的一部分，可在类似热操作条件下提供不同等级的性能。或者，一个或一个以上应用程序或程序可经分布以用于跨可用异构核中的两者或两者以上的处理。
CPU110可从可包括软件和/或硬件的TPM模块101接收命令。如果实施为软件，那么TPM模块101包括由CPU110执行的指令，所述CPU110向正由CPU110和其它处理器执行的其它应用程序发出命令。
CPU110的第一核222、第二核224到第N核230可集成在单个集成电路裸片上，或其可集成或耦合在多电路封装中的单独裸片上。设计者可经由一个或一个以上共享高速缓存器来耦合第一核222、第二核224到第N核230，且其可经由例如总线、环状、网状和横梁拓扑等网络拓扑来实施消息或指令传递。
在所说明的实施例中，RF收发器168是经由数字电路元件来实施，且包含至少一个处理器，例如核处理器210(标记为“核”)。在此数字实施方案中，RF收发器168经由总线213耦合到存储器112。
总线211和总线213中的每一者可包含经由一个或一个以上有线或无线连接的多个通信路径，如此项技术中已知。总线211和总线213可具有额外元件(为了简单性而省略)，例如控制器、缓冲器(高速缓冲存储器)驱动器、中继器和接收器，来实现通信。另外，总线211和总线213可包含地址、控制和/或数据连接，以实现前面提到的组件之间的适当通信。
当PCD100所使用的逻辑在软件中实施时，如图5B中所示，应注意，启动逻辑250、管理逻辑260、热减轻技术接口逻辑270、应用程序存储库280中的应用程序以及文件系统290的部分中的一者或一者以上可存储在任何计算机可读媒体上，以供任何计算机有关系统或方法使用，或结合任何计算机有关系统或方法使用。
在本文献的上下文中，计算机可读媒体是可含有或存储计算机程序和数据以供计算机有关系统或方法使用或结合计算机有关系统或方法使用的电子、磁性、光学或其它物理装置。各种逻辑元件和数据存储库可体现于任何计算机可读媒体中以供指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使用，例如可从指令执行系统、设备或装置取指令并执行所述指令的基于计算机的系统、含有处理器的系统或其它系统。在本文献的上下文中，“计算机可读媒体”可为可存储、传送、传播或输送程序以供指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使用的任何装置。
计算机可读媒体可为(例如但不限于)电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统、设备、装置或传播媒体。计算机可读媒体的更具体实例(非详尽列表)将包含以下各项：具有一个或一个以上线的电连接(电子)、便携式计算机磁盘(磁性)、随机存取存储器(RAM)(电子)、只读存储器(ROM)(电子)、可擦除可编程只读存储器(EPROM、EEPROM或快闪存储器)(电子)、光纤(光学)，以及便携式压缩光盘只读存储器(CDROM)(光学)。注意，计算机可读媒体甚至可为程序印刷于其上的纸或另一合适媒体，因为可例如经由纸或其它媒体的光学扫描来以电子方式捕获所述程序，接着如有必要以合适方式来编译、解译或以其它方式处理所述程序，且接着将所述程序存储在计算机存储器中。
在替代实施例中，其中启动逻辑250、管理逻辑260以及可能热减轻技术接口逻辑270中的一者或一者以上在硬件中实施，各种逻辑可结合以下技术(各自为此项技术中众所周知)中的任一者或组合来实施：具有用于对数据信号实施逻辑功能的逻辑门的离散逻辑电路、具有适当组合逻辑门的专用集成电路(ASIC)、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)等。
存储器112为非易失性数据存储装置，例如快闪存储器或固态存储器装置。尽管描绘为单个装置，存储器112可为具有单独数据存储库的分布式存储器装置，所述数据存储库耦合到数字信号处理器和/或RF收发器168中的核210(或额外处理器核)。
启动逻辑250包含一个或一个以上可执行指令，其用于选择性地识别、加载和执行用于管理或控制例如第一核222、第二核224到第N核230等可用核中的一者或一者以上的性能的选择程序。
管理逻辑260包含一个或一个以上可执行指令，其用于终止热减轻程序，以及选择性地识别、加载和执行更合适的用于管理或控制向可用核中的一者或一者以上的负载分配的替代程序。管理逻辑260经布置以在运行时或在PCD100被供电且正由装置的操作者使用时执行这些功能。替代程序可在嵌入式文件系统290的程序存储库296中找到。
在由RF收发器168中的数字信号处理器或核210中的核处理器中的一者或一者以上执行时，替代程序可根据TPM模块101、LS模块26和监视器模块114所提供的一个或一个以上信号或工作负载调度器207的相应控制输入上所提供的一个或一个以上信号来操作。在这方面，模块26、114可响应于源自TPM101的控制信号提供事件、进程、应用程序、资源状态条件、逝去时间、温度等的一个或一个以上指示符。
接口逻辑270包含一个或一个以上可执行指令以用于呈现、管理和与外部输入交互，以观察、配置或以其它方式更新存储在嵌入式文件系统290中的信息。在一个实施例中，接口逻辑270可结合经由USB端口142接收的制造商输入而操作。这些输入可包含待从程序存储库296删除或添加到程序存储库296的一个或一个以上程序。或者，所述输入可包含对程序存储库296中的程序中的一者或一者以上的编辑或改变。此外，所述输入可识别对启动逻辑250和管理逻辑260中的一者或两者的一个或一个以上改变或整个更换。举例来说，所述输入可包含对管理逻辑260的改变，其在接收到的信号功率低于所识别阈值时，指令PCD100暂停RF收发器168中的所有性能缩放。作为另一实例，所述输入可包含对管理逻辑260的改变，其指令PCD100在视频编解码器134活动时应用所要程序。
接口逻辑270使制造商能够在PCD100上的所定义操作条件下可控地配置和调整最终用户的体验。当存储器112为快闪存储器时，可编辑、替换或以其它方式修改启动逻辑250、管理逻辑260、接口逻辑270、应用程序存储库280中的应用程序或嵌入式文件系统290中的信息中的一者或一者以上。在一些实施例中，接口逻辑270可准许PCD100的最终用户或操作者搜索、定位、修改或替换启动逻辑250、管理逻辑260、应用程序存储库280中的应用程序以及嵌入式文件系统290中的信息。操作者可使用所得接口来进行改变，所述改变将在PCD100的下次启动后即刻实施。或者，操作者可使用所得接口来进行改变，所述改变在运行时期间实施。
嵌入式文件系统290包含分层布置的核性能数据存储库24。在这方面中，文件系统290可包含其总文件系统容量的一保留部分以用于存储与各种核222、224、226、228在各种操作温度下的性能曲线相关联的信息。
图6是说明用于基于处理器性能曲线的比较性分析经由异构处理组件上的工作负载分配和重新分配管理PCD100中的热能产生的方法600的实施例的逻辑流程图。在图6的实施例中，可基于由监视模块114所搜集的实际性能数据凭经验确定各种处理核222、224、226、228中的每一者的性能曲线，或在一些实施例中，性能曲线可为由每一核的性能规格驱动的先验曲线。
在一些实施例中，为了凭经验确定各种处理核222、224、226、228的性能曲线，监视模块114可与温度传感器157以及对监视核222、224、226、228的功率消耗有用的各种其它电压或电流传感器通信。在此实施例中，所属领域的技术人员将认识到，监视器模块114所搜集的数据可与从调度器207接收到的工作负载分配数据耦合，且由LS模块26编译成经验性能曲线。经验性能曲线可存储在CP数据存储库24中，且由负载切换热减轻算法利用。
在框605和610处开始，LS模块26可接收异构多核处理组件110中的两个或两个以上处理核222、224、226、228的当前工作负载等级和操作温度。可使用各种核222、224、226、228的操作温度来确定适用于所述核中的每一者的性能曲线，且在子方法615处，可将曲线进行比较以识别转变点。如上文所述，基于所述转变点以及正比较的每一核的当前工作负载，TPM101可在决策框620处确定是否需要重新分配工作负载。如果是，那么在框625处，TPM101可在所比较的处理器之间重新分配负载，且过程返回到框605和610。如果否，那么不进行工作负载分配，且过程返回到框605和610。
图7是说明用于处理器性能曲线的比较性分析的子方法615的逻辑流程图。在框705处，基于与所述核中的每一者相关联的温度测量结果参考凭经验形成的曲线。一旦为异构多核处理器110中的处理核222、224、226、228中的每一者识别适当的性能曲线，就在框710处，可比较所述曲线以识别转变点。值得注意的是，因为所述核中的每一者的当前工作负载等级可映射在选定曲线上，因此TPM101和/或LS模块26可为所述核中的每一者确定当前功率消耗速率。随后，在框715处，可使用热减轻算法基于所识别的转变点来计算所述核上的最佳工作负载分布。
如上文相对于图1和图2的说明所述，对于所述核中的一些，处理效率可较佳低于所识别的转变点，而对于其它核，处理效率可较佳高于转变点。此外，如在图1和图2的说明中所见，当与同异构处理器内的其它核相关联的多个性能曲线比较时，与给定核相关联的性能曲线可含有多个转变点。值得注意的是，框715处的热减轻算法的实施例可试图基于多个性能曲线的比较性分析中所识别的多个转变点来重新分配现存负载和/或分配额外负载。有利的是，通过这样做，热减轻算法的一些实施例可基于各种核222、224、226、228的合计功率消耗确定分配和重新分配。类似地，其它实施例可基于个别核的功率消耗等级确定工作负载的分配和重新分配。
本说明书中描述的过程或过程流中的某些步骤为了使本发明如所描述那样运作而自然地在其它步骤之前。然而，本发明不限于所描述的步骤的次序，前提是此次序或序列并不更改本发明的功能性。就是说，应认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，一些步骤可在其它步骤之前、之后或与其它步骤并行(大体上同时)执行。在一些例子中，可在不脱离本发明的情况下，省略或不执行某些步骤。另外，例如“其后”、“接着”、“接下来”等词语无意限制步骤的次序。这些词语只是用来引导读者浏览对示范性方法的描述。
另外，编程领域的技术人员能够在无困难的情况下基于例如本说明书中的流程图和相关联描述而写入计算机代码或识别适当硬件和/或电路来实施所揭示的本发明。因此，不将特定一组程序代码指令或详述硬件装置的揭示视为对充分理解如何制作和使用本发明来说为必要。在以上描述中且结合可说明各种过程流的图更详细地阐释所主张的计算机实施进程的发明性功能性。
在一个或一个以上示范性方面中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实施。如果以软件来实施，那么可将所述功能作为一个或一个以上指令或代码存储在计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体传输。计算机可读媒体包括计算机存储媒体与包括促进计算机程序从一处传递到另一处的任何媒体的通信媒体两者。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。作为实例而非限制，此计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用以运载或存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可通过计算机存取的任何其它媒体。
同样，可恰当地将任何连接称作计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(“DSL”)或例如红外线、无线电及微波的无线技术从网站、服务器或其它远程源传输软件，那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电及微波的无线技术包含于媒体的定义中。
如本文中所使用，磁盘及光盘包括紧密光盘(“CD”)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(“DVD)、软磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘使用激光以光学方式再现数据。上文的组合也应包括在计算机可读媒体的范围内。
因此，尽管已详细说明和描述了选定方面，但将理解，可在不脱离如所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围的情况下，对本文进行各种替代和更改。

Claims (30)

1.一种用于管理具有异构多核处理器的便携式计算装置中的热能产生的方法，所述方法包括：
监视与所述异构多核处理器中的多个个别处理核中的每一者唯一地相关联的温度读数；
跟踪指派给所述多个个别处理核中的每一者的工作负载；
基于与每一个别处理核相关联的所述温度读数，确定每一者的性能曲线，其中所述性能曲线表示当在给定温度下操作时给定个别处理核的功率消耗与处理给定数百万个指令每秒所需的德莱斯通迭代DMIPS的数目之间的关系；
比较每一个别处理核的所确定的性能曲线以界定一个或一个以上转变点，其中转变点是所确定的性能曲线中的两者相交的点；以及
基于所述所确定转变点中的一者或一者以上，将所述工作负载分配或重新分配给所述多个个别处理核中的一者或一者以上，其与其它个别处理核中的每一者相比提供最佳效率。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
确定个别处理核的当前工作负载超过与转变点相关联的工作负载等级；以及
将所述当前工作负载的一部分重新分配给另一个别核。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
确定个别处理核的当前工作负载小于与转变点相关联的工作负载等级；以及
将所述当前工作负载的一部分重新分配给另一个别核。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
确定个别处理核的当前功率消耗超过与转变点相关联的功率消耗等级；以及
将所述当前工作负载的一部分重新分配给另一个别核。
5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
确定个别处理核的当前功率消耗小于与转变点相关联的功率消耗等级；以及
将所述当前工作负载的一部分重新分配给另一个别核。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
计算所述多个个别核上的合计功率消耗；且
其中基于所述转变点中的一者或一者以上且基于所述多个个别核上的所述功率消耗，在所述多个个别核之间分配所述工作负载，使得所述多个个别核上的所述合计功率消耗得以最小化。
7.根据权利要求1所述的方法，其中分配所述工作负载，使得个别核所消耗的功率得以优化。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述异构多核处理器中的所述个别处理核中的两者或两者以上在不同温度下操作。
9.根据权利要求1所述的方法，其中凭经验得出所述性能曲线中的一者或一者以上。
10.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述转变点中的一者或一者以上且基于所述多个个别核上的所述功率消耗，分配所述工作负载，使得所述多核异构处理器上的功率密度得以优化。
11.一种用于管理具有异构多核处理器的便携式计算装置中的热能产生的计算机系统，所述系统包括：
监视器模块，其经配置以：
监视与所述异构多核处理器中的多个个别处理核中的每一者唯一地相关联的温度读数；
跟踪指派给所述多个个别处理核中的每一者的工作负载；
负载切换模块，其经配置以：
基于与每一个别处理核相关联的所述温度读数，确定每一者的性能曲线，其中所述性能曲线表示当在给定温度下操作时给定个别处理核的功率消耗与处理给定数百万个指令每秒所需的德莱斯通迭代DMIPS的数目之间的关系；
比较每一个别处理核的所确定的性能曲线以界定一个或一个以上转变点，其中转变点是所确定的性能曲线中的两者相交的点；以及
热策略管理器模块，其经配置以：
基于所述所确定转变点中的一者或一者以上，将所述工作负载分配或重新分配给所述多个个别处理核中的一者或一者以上，其与其它个别处理核中的每一者相比提供最佳效率。
12.根据权利要求11所述的计算机系统，其中所述热策略管理器进一步经配置以：
确定个别处理核的当前工作负载超过与转变点相关联的工作负载等级；以及
将所述当前工作负载的一部分重新分配给另一个别核。
13.根据权利要求11所述的计算机系统，其中所述热策略管理器进一步经配置以：
确定个别处理核的当前工作负载小于与转变点相关联的工作负载等级；以及
将所述当前工作负载的一部分重新分配给另一个别核。
14.根据权利要求11所述的计算机系统，其中所述热策略管理器进一步经配置以：
确定个别处理核的当前功率消耗超过与转变点相关联的功率消耗等级；以及
将所述当前工作负载的一部分重新分配给另一个别核。
15.根据权利要求11所述的计算机系统，其中所述热策略管理器进一步经配置以：
确定个别处理核的当前功率消耗小于与转变点相关联的功率消耗等级；以及
将所述当前工作负载的一部分重新分配给另一个别核。
16.根据权利要求11所述的计算机系统，其中所述热策略管理器进一步经配置以：
计算所述多个个别核上的合计功率消耗；且
基于所述转变点中的一者或一者以上且基于所述多个个别核上的所述功率消耗，在所述多个个别核之间分配所述工作负载，使得所述多个个别核上的所述合计功率消耗得以最小化。
17.根据权利要求11所述的计算机系统，其中所述热策略管理器进一步经配置以分配所述工作负载，使得个别核所消耗的功率得以优化。
18.根据权利要求11所述的计算机系统，其中所述异构多核处理器中的所述个别处理核中的两者或两者以上在不同温度下操作。
19.根据权利要求11所述的计算机系统，其中所述负载切换模块进一步经配置以凭经验得出所述性能曲线中的一者或一者以上。
20.根据权利要求11所述的计算机系统，其中基于所述转变点中的一者或一者以上且基于所述多个个别核上的所述功率消耗，分配所述工作负载，使得所述多核异构处理器上的功率密度得以优化。
21.一种用于管理具有异构多核处理器的便携式计算装置中的热能产生的计算机系统，所述系统包括：
用于监视与所述异构多核处理器中的多个个别处理核中的每一者唯一地相关联的温度读数的装置；
用于跟踪指派给所述多个个别处理核中的每一者的工作负载的装置；
用于基于与每一个别处理核相关联的所述温度读数确定每一者的性能曲线的装置，其中所述性能曲线表示当在给定温度下操作时给定个别处理核的功率消耗与处理给定数百万个指令每秒所需的德莱斯通迭代DMIPS的数目之间的关系；
用于比较每一个别处理核的所确定的性能曲线以界定一个或一个以上转变点的装置，其中转变点是所确定的性能曲线中的两者相交的点；以及
用于基于所述所确定转变点中的一者或一者以上将所述工作负载分配或重新分配给所述多个个别处理核中的一者或一者以上的装置，所述多个个别处理核中的所述一者或一者以上与其它个别处理核中的每一者相比提供最佳效率。
22.根据权利要求21所述的计算机系统，其进一步包括：
用于确定个别处理核的当前工作负载超过与转变点相关联的工作负载等级的装置；以及
用于将所述当前工作负载的一部分重新分配给另一个别核的装置。
23.根据权利要求21所述的计算机系统，其进一步包括：
用于确定个别处理核的当前工作负载小于与转变点相关联的工作负载等级的装置；以及
用于将所述当前工作负载的一部分重新分配给另一个别核的装置。
24.根据权利要求21所述的计算机系统，其进一步包括：
用于确定个别处理核的当前功率消耗超过与转变点相关联的功率消耗等级的装置；以及
用于将所述当前工作负载的一部分重新分配给另一个别核的装置。
25.根据权利要求21所述的计算机系统，其进一步包括：
用于确定个别处理核的当前功率消耗小于与转变点相关联的功率消耗等级的装置；以及
用于将所述当前工作负载的一部分重新分配给另一个别核的装置。
26.根据权利要求21所述的计算机系统，其进一步包括：
用于计算所述多个个别核上的合计功率消耗的装置；且
其中基于所述转变点中的一者或一者以上且基于所述多个个别核上的所述功率消耗，在所述多个个别核之间分配所述工作负载，使得所述多个个别核上的所述合计功率消耗得以最小化。
27.根据权利要求21所述的计算机系统，其中分配所述工作负载，使得个别核所消耗的功率得以优化。
28.根据权利要求21所述的计算机系统，其中所述异构多核处理器中的所述个别处理核中的两者或两者以上在不同温度下操作。
29.根据权利要求21所述的计算机系统，其中凭经验得出所述性能曲线中的一者或一者以上。
30.根据权利要求21所述的计算机系统，其中基于所述转变点中的一者或一者以上且基于所述多个个别核上的所述功率消耗，分配所述工作负载，使得所述多核异构处理器上的功率密度得以优化。
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