CN103988147B - 在活动工作负荷期间动态进入低功率状态 - Google Patents

在活动工作负荷期间动态进入低功率状态 Download PDF

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Abstract

系统和方法可以提供用于识别与平台的活动工作负荷相关联的运行时间信息，并且至少部分基于运行时间信息为平台进行活动空闲状态确定。此外，平台上共享资源的低功率状态可以至少部分基于活动空闲状态确定与活动工作负荷的执行并发地进行控制。

Description

在活动工作负荷期间动态进入低功率状态
相关申请的交叉引用
本申请涉及在2010年9月23日提交的美国专利申请No.12/888855和在2009年12月22日提交的美国专利申请No.12/644720。
技术领域
实施例一般涉及计算平台中的功率管理。更具体而言，实施例涉及在活动工作负荷期间低功率状态的使用。
讨论
在常规的移动计算平台中，低功率状态可以被用来降低功耗并且延长电池寿命。但是，低功率状态的使用可以被限制到平台空闲时的时间段。此类方法在某些环境中可能没有达到最优能量效率和性能。
附图说明
通过阅读以下说明书和随附的权利要求书并且通过参考以下附图，本发明实施例的各个优点对于本领域技术人员将变得显而易见，在附图中：
图1是根据一个实施例的具有活动空闲窗的活动工作负荷的示例的时间线；
图2是根据一个实施例的动态功率管理逻辑的示例的框图；
图3A-3C是根据一个实施例的系统功率分层结构的示例的框图；
图4是根据一个实施例的在固件中实现的动态功率管理逻辑的示例的框图；
图5是根据一个实施例的在平台中实现活动空闲状态的方法的示例的流程图；并且
图6是根据一个实施例的进行活动空闲状态确定并且控制低功率状态的方法的示例的流程图。
具体实施方式
现在转到图1，示出了平台的活动工作负荷10的时间线，其中多个活动窗12（12a-12c）随多个“活动空闲”窗14（14a，14b）散布。活动工作负荷10能够对应于利用远小于100％平台处理资源的计算活动（例如web浏览、视频回放等）。因此，虽然平台在活动窗12期间可以执行任务、执行操作、处理事件等，但是平台的至少一部分在活动空闲窗14期间可以是不活动的/空闲的。如将要更详细地论述的，不是在活动工作负荷10的执行期间将平台保持在相对高的功率状态，而是可以采用其中将平台置于“活动空闲状态”的策略来在活动工作负荷10的执行期间优化平台功耗。
图2示出了具有软件（例如操作系统/OS、应用）20、共享资源22（22a-22c）和装置24的平台16的框图。平台16可以是具有计算功能性（例如个人数字助理/PDA、膝上型计算机、智能平板）、通信功能性（例如无线智能电话）、成像功能性、媒体播放功能性（例如智能电视/TV）或者其任意组合（例如移动因特网装置/MID）的移动平台的部分。共享资源22可以因此包括例如：一个或多个处理器，比如CPU（中央处理单元）22a；一个或多个支持组件22b，例如存储器结构和/或芯片集；以及，一个或多个主机控制器22c，例如USB（通用串行总线，例如USB规范3.0、USB实施者论坛）控制器。此外，装置24可以包括存储装置（例如闪速驱动器、硬盘驱动器、固态盘）、网络控制器、音频输入/输出（IO）装置、外围装置等。因此，装置24可以通过共享资源22与平台16交互，并且能够到给定装置24具有与特定共享资源22的功率依赖性的程度，被认为是关于共享资源22的下游组件。
所示平台16还包括动态功率管理逻辑（DPML）18，其从软件20、共享资源22和装置24获得运行时间信息，并且基于运行时间信息为平台16进行活动空闲状态确定。能够与平台16的活动工作负荷相关联的运行时间信息可以例如包括空闲持续时间信息、等待时间容限要求（LTR）信息、资源要求信息等。如将更详细地论述的，运行时间信息能够使逻辑18能够确定是否在活动工作负荷的执行期间将共享资源22和/或装置24中的一个或多个置于低功率状态。低功率状态能够是ACPI（高级配置和功率接口，例如2010年4月5日的ACPI规范Rev. 4.0a）状态或者其它适当的低功率状态。虽然逻辑18被示出为驻留在单独的组件26上，但是逻辑18能够在平台16上被实现在别处，例如在软件20中、在共享资源22中、在装置24中或者其任意组合。
现在转到图3A，示出了系统功率分层结构28，其中系统的不同节点具有不同功率依赖性。在所示示例中，共享资源“S1”具有作为下游组件的装置“D1”和“D2”（例如叶节点），并且共享资源S1本身是另一共享资源“S2”的下游组件（连同另一装置“D3”）。因此，是否将共享资源S1置于低功率状态的判决可以至少部分依赖于装置D1和D2的状态。类似地，在所示的示例中，是否将共享资源S2置于低功率状态可以至少部分依赖于共享资源S1和装置D3的状态。尤其是，叶节点可以自主地根据工作负荷来管理它们自己的功率状态，并且在检测到足够长的空闲持续时间（例如活动空闲窗14（图1））时可能能够通过它们自己进入某些低功率状态。例如，在用户正在没有网络活动的情况下观看本地视频回放时，平台的网络控制器能够进入低功率状态，并且平台的CPU能够在其空闲时进入低功率状态。依次地，如果依赖于给定共享资源的所有节点处于低功率状态，所讨论的共享资源能够也潜在地进入低功率状态。
图3B示出了其中系统功率分层结构30包括一组低功率节点32的情形。在所示示例中，共享资源S1已被置于低功率状态，因为其下游组件装置D1和D2也处于低功率状态。类似地，共享资源节点“S5”已被置于低功率状态，因为其下游组件装置“D7”和“D8”也处于低功率状态。另一方面，共享资源“S3”被保持在活动状态，因为其下游组件装置中之一“D5”没有处于低功率状态。
但是，是否将共享资源或装置置于低功率状态的判决可以还依赖于其它运行时间因素。例如，共享资源或者装置可能不能进入低功率状态，如果对于所讨论的低功率状态，计划的活动空闲窗比能量收支平衡时间更短的话。在这点上，可以存在转换相关的功耗开销以及等待时间开销，其能够抵销与低功率状态的降低功耗相关联的优点，如果活动空闲窗不足够长的话。因此，能量收支平衡时间能够以便指示组件将必须保持空闲的时间量，以便对转换到考虑中的低功率状态并且转换自考虑中的低功率状态进行调整。
等待时间容限要求还可以考虑因素。例如，如果低功率状态的恢复等待时间比与某个工作负荷相关联的等待时间容限要求（LTR）长，组件能够被保持在活动状态以满足LTR。此外，一些工作负荷能够具有特定的资源要求，其中如果共享资源被包含在工作负荷的资源要求中，那么那个共享资源可以在那个工作负荷的执行期间被阻止进入低功率状态。
因此，图3C示出了系统功率分层结构34，其中一组低功率节点36包括下游组件装置D7和D8，但是不包括共享资源S5。在所示示例中，共享资源S5可能已被保持在活动状态，这是因为例如活动空闲窗没有超过共享资源S5的低功率状态的能量收支平衡时间，低功率状态的等待时间超过活动工作负荷的等待时间容限要求，活动工作负荷的资源要求包括共享资源S5等。
图4示出了平台38，其中在固件40中实现动态功率管理逻辑，例如DPML 18（图2）。在所示示例中，运行时间信息42从操作系统（OS）44获得，其中运行时间信息42可能包括例如监视-等待（mwait）指令的服务质量（QoS）信息，例如“到下一计时器事件的时间”（TNTE）信息的空闲持续时间信息等。来自OS 44的mwait指令能够暗示软件等待时间要求，并且TNTE信息可能还被用作确定下一空闲持续时间的“提示”。TNTE信息能够被从OS 44传递到固件40，或者通过OS计时器进行访问。所示固件40还从一个或多个能够包括装置驱动器等的平台装置/子系统48接收运行时间信息46。空闲持续时间信息还可以从驻留在固件40中和/或平台38中其它地方的中断处理器单元（未示出）获得。
所示固件40使用运行时间信息42、46来为平台38进行活动空闲状态确定，并且在活动工作负荷的执行期间控制平台38的一个或多个共享资源50的低功率状态。尤其是，固件40可以通过至少部分基于活动空闲状态确定动态地将共享资源50中的一个或多个置于活动空闲状态来进行精细粒度的功率管理。此外，装置48中的一个或多个可以相对于共享资源50是下游组件。因此，活动空闲状态确定可以考虑运行时间信息42、46，以便关于等待时间、收支平衡时间、资源要求等确保平台38的最优操作。固件40可以还包括中断事件模块52以便结合和/或对齐中断事件，从而创建可以用于更有效地管理平台功率的活动空闲窗。在固件40中实现所示的动态功率管理逻辑可以最小化对OS 44的修改，使具有平台状态的最好知识的组件能够在活动空闲状态确定中被利用，并且通过使用比OS内核更靠近硬件的组件来降低操作等待时间。但是，可以还使用其它系统实施方式。
现在转到图5，示出了实现活动空闲状态的方法54。方法54可以被实现为一组逻辑指令，所述逻辑指令被存储于机器或者计算机可读存储介质，例如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、固件、闪速存储器等；可配置逻辑，例如可编程逻辑阵列（PLA）、现场可编程门阵列（FPGA）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）；使用例如专用集成电路（ASIC）、互补金属氧化物半导体（COMS）或者晶体管-晶体管逻辑（TTL）技术的电路技术的固定功能性逻辑硬件；或者它们的任意组合。
所示处理框56提供用于识别与平台的活动工作负荷相关联的运行时间信息。可以在框58至少部分基于运行时间信息为平台进行活动空闲状态确定。此外，框60提供用于至少部分基于活动空闲状态确定在活动工作负荷的执行期间控制平台上一个或多个共享资源的低功率状态。
图6更详细地示出了进行活动空闲状态确定并且控制低功率状态的一种方法。一般地，方法62可以在活动负荷的执行期间对于共享资源的低功率状态来进行。尤其是，所示框64提供用于确定共享资源的所有下游组件是否空闲。如果不，所示框66将共享资源保持在活动状态。否则，可在框68进行关于与活动工作负荷相关联的空闲持续时间（例如活动空闲窗）是否超过低功率状态的能量收支平衡点的确定。如已经注意的，能量收支平衡点可以被部署，以便确保低功率状态的转换考虑到等待时间和功耗开销。
所示框70确认低功率状态的恢复等待时间不超过活动工作负荷的任何等待时间容限要求，而框72可以确认共享资源没有被包含在与活动工作负荷相关联的任意资源要求中。如果所示框64、68、70和72中的条件被满足，框74可以将共享资源置于低功率状态，其中方法62可以针对平台的每个共享资源来进行。此外，给定共享资源可以具有多个潜在的低功率状态，其中方法62能够针对共享资源的每个低功率状态来进行。
本文所述的技术可以因此引入动态平台低功率状态，例如“活动空闲状态”，其在活动工作负荷期间使能最优平台功率管理。尤其是，动态功率管理逻辑可以确定平台应该如何进入活动空闲状态以动态地最大化平台功率节省。此类方法能够在传统上具有保存功率的有限能力的使用模型下实现更长的电池寿命。
实施例可以因此提供用于计算机实现的方法，其中识别与平台的活动工作负荷相关联的运行时间信息。该方法可以还包括至少部分基于运行时间信息为平台进行活动空闲状态确定。此外，平台上共享资源的低功率状态可以至少部分基于活动空闲状态确定而与活动工作负荷的执行并发地控制。
实施例可以还包括具有一组指令的非暂时性计算机可读存储介质，如果指令被处理器执行则引起平台识别与平台的活动工作负荷相关联的运行时间信息。指令能够还引起平台至少部分基于运行时间信息为平台进行活动空闲状态确定，并且至少部分基于活动空闲状态确定与活动工作负荷的执行并发地控制平台上的共享资源的低功率状态。
此外，实施例能够包括具有逻辑的设备，逻辑用于识别与平台的活动工作负荷相关联的运行时间信息，并且至少部分基于运行时间信息为平台进行活动空闲状态确定。逻辑可以还至少部分基于运行时间信息与活动工作负荷的执行并发地控制平台上共享资源的低功率状态。
其它实施例可以包括平台，所述平台具有共享资源和识别与平台的活动工作负荷相关联的运行时间信息的逻辑。逻辑能够还至少部分基于运行时间信息为平台进行活动空闲状态确定，并且至少部分基于活动空闲状态确定与活动工作负荷的执行并发地控制共享资源的低功率状态。
本发明的实施例可应用于与所有类型的半导体集成电路（IC）芯片的使用。这些IC芯片的示例包括但不限于处理器、控制器、芯片集组件、可编程逻辑阵列（PLA）、存储器芯片、网络芯片、片上系统（SoC）、SSD/NAND控制器ASIC等。此外，在一些附图中，信号导体线用线表示。一些可以是不同的以指示更多组成信号路径，具有数字标注以指示多个组成信号路径，并且/或者在一个或多个端具有箭头以指示主要信号流方向。但是，这不应该被以限制性方式解释。而是，此类增加的细节可以被结合一个或多个示范性实施例使用，以便于更易理解电路。任何表示的信号线，无论是否具有额外的信息，可以实际上包括一个或多个可以在多个方向传播的信号，并且可以采用任何适当类型的信号方案来实现，例如用差分对实现的数字或者模拟线路、光纤线路和/或单端线路。
示例尺寸/模型/值/范围可以被给出，尽管本发明的实施例不限于此。在制造技术（例如照相平版印刷术）随时间成熟时，预计更小尺寸的装置能够被制造。此外，到IC芯片和其它组件的众所周知的功率/接地连接可以或者可以不在图中示出，这是为了简化说明和论述，并且以便不混淆本发明实施例的某些方面。此外，布置可以以框图形式示出以免混淆本发明的实施例，并且还鉴于以下事实：关于此类框图布置的实施方式的详细说明高度依赖于实施例要在其内实现的平台，即此类详细说明应该充分地在本领域技术人员的见识范围内。在具体细节（例如电路）被阐述以便描述本发明的示例实施例的情况下，对本领域技术人员应该显而易见的是，本发明的实施例能够在没有这些特定细节的情况下或者在这些特定细节的改变的情况下被实践。描述因此要被视为说明性的而不是限制性的。
术语“耦合”可以在本文中被用来指所讨论的组件之间的任意类型的关系（直接的或间接的），并且可以应用到电的、机械的、流体的、光的、电磁的、机电的或者其它连接。此外，术语“第一”、“第二”等可以在本文中仅用来便于论述，并且没有承载特定的时间或者时序的意义，除非另有指示。
本领域技术人员将从前述描述领会，本发明实施例的广泛技术能够以各种形式被实现。因此，虽然这个发明的实施例已结合其特定示例进行描述，本发明实施例的真实范围不应该因此被限制，因为在研究附图、说明书和随附权利要求书后，其它修改对于本领域技术人员将变得显而易见。

Claims (24)

1.一种计算机实现方法，包括：
识别与平台的活动工作负荷相关联的运行时间信息；
至少部分基于包括与所述活动工作负荷相关联的空闲持续时间的所述运行时间信息为所述平台进行活动空闲状态确定；
至少部分基于所述活动空闲状态确定，与所述活动工作负荷的执行并发地控制所述平台上共享资源的低功率状态；以及
如果所述共享资源的一个或多个下游组件空闲，以及与所述活动工作负荷相关联的所述空闲持续时间超过与所述低功率状态相关联的能量收支平衡时间，则将所述共享资源置于所述低功率状态。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述运行时间信息还包括以下中至少之一：与所述活动工作负荷相关联的等待时间容限要求以及与所述活动工作负荷相关联的资源要求。
3.如权利要求1所述的方法，还包括访问操作系统计时器以识别所述空闲持续时间。
4.如权利要求1所述的方法，还包括从中断处理器单元接收所述空闲持续时间。
5.如权利要求2所述的方法，还包括将所述共享资源置于所述低功率状态，如果以下的话：
所述共享资源的一个或多个下游组件空闲；以及
与所述低功率状态相关联的等待时间未超过所述等待时间容限要求。
6.如权利要求2所述的方法，还包括将所述共享资源置于所述低功率状态，如果以下的话：
所述共享资源的一个或多个下游组件空闲；以及
所述资源要求未包括所述共享资源。
7.一种计算机实现的装置，包括：
用于识别与平台的活动工作负荷相关联的运行时间信息的部件；
用于至少部分基于包括与所述活动工作负荷相关联的空闲持续时间的所述运行时间信息为所述平台进行活动空闲状态确定的部件；
用于至少部分基于所述活动空闲状态确定，与所述活动工作负荷的执行并发地控制所述平台上共享资源的低功率状态的部件；以及
用于如果所述共享资源的一个或多个下游组件空闲，以及与所述活动工作负荷相关联的所述空闲持续时间超过与所述低功率状态相关联的能量收支平衡时间，则将所述共享资源置于所述低功率状态的部件。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述运行时间信息还包括以下中至少之一：与所述活动工作负荷相关联的等待时间容限要求以及与所述活动工作负荷相关联的资源要求。
9.如权利要求7所述的装置，还包括用于访问操作系统计时器以识别所述空闲持续时间的部件。
10.如权利要求7所述的装置，还包括用于从中断处理器单元接收所述空闲持续时间的部件。
11.如权利要求8所述的装置，还包括用于以下的部件：
将所述共享资源置于所述低功率状态，如果以下的话：
所述共享资源的一个或多个下游组件空闲；以及
与所述低功率状态相关联的等待时间未超过所述等待时间容限要求。
12.如权利要求8所述的装置，还包括用于以下的部件：
将所述共享资源置于所述低功率状态，如果以下的话：
所述共享资源的一个或多个下游组件空闲；以及
所述资源要求未包括所述共享资源。
13.一种用于功率管理的设备，包括：
逻辑，用于：
识别与平台的活动工作负荷相关联的运行时间信息；
至少部分基于包括与所述活动工作负荷相关联的空闲持续时间的所述运行时间信息为所述平台进行活动空闲状态确定；
至少部分基于所述活动空闲状态确定，与所述活动工作负荷的执行并发地控制所述平台上共享资源的低功率状态；以及
如果所述共享资源的一个或多个下游组件空闲，以及与所述活动工作负荷相关联的所述空闲持续时间超过与所述低功率状态相关联的能量收支平衡时间，则将所述共享资源置于所述低功率状态。
14.如权利要求13所述的设备，其中，所述运行时间信息还包括以下中至少之一：与所述活动工作负荷相关联的等待时间容限要求以及与所述活动工作负荷相关联的资源要求。
15.如权利要求13所述的设备，其中，所述逻辑要访问操作系统计时器以识别所述空闲持续时间。
16.如权利要求13所述的设备，其中，所述逻辑要从中断处理器单元接收所述空闲持续时间。
17.如权利要求14所述的设备，其中，所述逻辑要将所述共享资源置于所述低功率状态，如果以下的话：
所述共享资源的一个或多个下游组件空闲，以及
与所述低功率状态相关联的等待时间未超过所述等待时间容限要求。
18.如权利要求14所述的设备，其中，所述逻辑要将所述共享资源置于所述低功率状态，如果以下的话：
所述共享资源的一个或多个下游组件空闲；以及
所述资源要求未包括所述共享资源。
19.一种用于功率管理的平台，包括：
共享资源；
所述共享资源的一个或多个下游组件；以及
逻辑，用于
识别与所述平台的活动工作负荷相关联的运行时间信息；
至少部分基于包括与所述活动工作负荷相关联的空闲持续时间的所述运行时间信息为所述平台进行活动空闲状态确定；
至少部分基于所述活动空闲状态确定，与所述活动工作负荷的执行并发地控制所述共享资源的低功率状态；以及
如果所述一个或多个下游组件中至少之一空闲，以及与所述活动工作负荷相关联的所述空闲持续时间超过与所述低功率状态相关联的能量收支平衡时间，则将所述共享资源置于所述低功率状态。
20.如权利要求19所述的平台，其中，所述运行时间信息还包括以下中至少之一：与所述活动工作负荷相关联的等待时间容限要求以及与所述活动工作负荷相关联的资源要求。
21.如权利要求19所述的平台，其中，所述逻辑要访问操作系统计时器以识别所述空闲持续时间。
22.如权利要求19所述的平台，还包括中断处理器单元，其中所述逻辑要从所述中断处理器单元接收所述空闲持续时间。
23.如权利要求20所述的平台，还包括所述共享资源的一个或多个下游组件，其中所述逻辑要将所述共享资源置于所述低功率状态，如果以下的话：
所述一个或多个下游组件中至少之一空闲；以及
与所述低功率状态相关联的等待时间未超过所述等待时间容限要求。
24.如权利要求20所述的平台，还包括所述共享资源的一个或多个下游组件，其中所述逻辑要将所述共享资源置于所述低功率状态，如果以下的话：
所述一个或多个下游组件中至少之一空闲；以及
所述资源要求未包括所述共享资源。
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