CN105829991A - 多处理器系统中的动态频率调节 - Google Patents

多处理器系统中的动态频率调节 Download PDF

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Abstract

一种具有多个处理器核的计算系统，通过动态频率调节来管理功率及性能。该系统检测条件，该条件为当一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及激活处理器核的操作频率已上升至最高规定频率时。该系统还获取一个或多个群集的环境温度测量结果。在检测到该条件之后，该系统基于环境温度测量结果，将操作频率增大至高于最高规定频率，而将激活处理器核的供电电压维持在相同的电平。

Description

多处理器系统中的动态频率调节
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2014年9月17日的美国临时申请号为62/051,327的专利申请的优先权。
技术领域
本发明实施例涉及具有多处理器核的系统中的功率及性能管理。
背景技术
在当前及新兴的移动设备需求下，低功率计算变得愈发重要。为了实现高性能，诸如智能手机、平板及其它手持设备的移动设备，越来越多地集成高功耗开销的先进技术。动态电压及频率调节(DynamicVoltageandFrequencyScaling，DVFS)是一种增强运行时间性能的方法，该技术在运行时间自动调节处理器的的操作频率及电压以提升性能。由于集成电路的功耗与C×V2×F成正比，当操作频率及电压增大时，功耗也会增大，其中C为晶体管电容，V为供电电压(supplyvoltage)，以及F为频率。
一些现代的计算机系统具有内置的功率管理架构，以管理性能与耗电之间的权衡。例如，计算机系统可包括功率管理单元，其用于确定在运行时间是否增大或减小操作频率及电压，以满足系统性能需求或节省功率。功率管理单元将操作频率及电压设置在预定的上限与下限之内，该预定的上限与下限一般由系统开发商或制造商基于实验数据来确定。
先进的计算系统已普遍采用多处理器架构，以提供高性能。多处理器系统包括组织为一个或多个群集的多个处理器(也称为中央处理单元(centralprocessingunit，CPU)、处理器核或核)。多处理器系统中高性能及低功率的需求，加剧了增强型功率管理的需要。
发明内容
在一个实施例中，提供一种操作计算系统的方法。该方法包含检测条件，在该条件中一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及该激活处理器核的操作频率已上升至最高规定频率；以及获取该一个或多个群集的环境温度测量结果。该方法还包含，在检测到该条件之后，基于该环境温度测量结果，将该操作频率增大至高于该最高规定频率，而将该激活处理器核的供电电压维持在相同的电平。
在另一实施例中，提供一种计算系统。该计算系统包含一个或多个群集，包括多个处理器核；温度传感器，用于获取该一个或多个群集的环境温度测量结果；以及管理模块，耦接至该一个或多个群集，用于检测条件，在该条件中该一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及该激活处理器核的操作频率已上升至最高规定频率。计算系统还包含频率控制器，耦接至该一个或多个群集、该温度传感器以及该管理模块，在检测到该条件之后，操作于基于该环境温度测量结果，将该操作频率增大至高于该最高规定频率，而将该激活处理器核的供电电压维持在相同的电平。
在再一实施例中，提供一种操作计算系统的方法。该方法包含检测条件，在该条件中一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及该激活处理器核的操作频率已上升至规定频率，该规定频率是多个规定频率中的任意一个或多个规定频率，其中该多个规定频率配置用于该一个或多个群集中的所有处理器核都激活时；以及获取该一个或多个群集的环境温度测量结果。该方法还包含，在检测到该条件之后，基于该环境温度测量结果，将该操作频率增大至高于该规定频率，而将该激活处理器核的供电电压维持在相同的电平。
在又一实施例中，提供一种计算系统。该计算系统包含一个或多个群集，包括多个处理器核；温度传感器，用于获取该一个或多个群集的环境温度测量结果；以及管理模块，用于检测条件，在该条件中一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及该激活处理器核的操作频率已上升至规定频率，该规定频率是多个规定频率中的任意一个或多个规定频率，其中该多个规定频率配置用于该一个或多个群集中的所有处理器核都激活时。该计算系统还包含频率控制器，该频率控制器耦接至该一个或多个群集、该温度传感器及该管理模块，当检测到该条件时，操作于基于该环境温度测量结果，将该操作频率增大至高于该规定频率，而将该激活处理器核的供电电压维持在相同的电平。
在本发明的实施例中，由于操作频率一般设计用于确保所有处理器核都激活时的安全操作，处理器核的操作频率可不受特定的最高频率和/或一个或多个规定频率限制。此外，可超过一个或多个规定频率，而不要求增大处理器核的供电电压的电平。另外，可基于对环境温度的实时检测，来动态调节处理器核的操作频率，因而防止过热或任何散热问题。此外，由于激活处理器核的数量越少电源电压降(IR-drop)越大，对于更少的激活处理器核，可将处理器核的操作频率调节至超过规定频率以到更大的范围。因此，处理器核可操作在它们能力的全范围或增大的范围上，在维持相同的供电电压电平时，可以更有效地利用能源。
在又一实施例中，提供一种操作计算系统的方法。该方法包含：检测条件，在该条件中一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及该激活处理器核的操作频率已上升至规定频率，该规定频率是多个规定频率中的任意一个或多个规定频率，其中该多个规定频率配置用于该一个或多个群集中的所有处理器核都激活时；以及获取该一个或多个群集的环境温度测量结果。该方法还包含：当检测到该条件时，基于该环境温度测量结果，减小该激活处理器核的供电电压的电平，而将操作频率维持在该规定频率。
在又一实施例中，提供一种计算系统。该计算系统包含一个或多个群集，包括多个处理器核；温度传感器，用于获取该一个或多个群集的环境温度测量结果；管理模块，用于检测条件，在该条件中一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及该激活处理器核的操作频率已上升至规定频率，该规定频率是多个规定频率中的任意一个或多个规定频率，其中该多个规定频率配置用于该一个或多个群集中的所有处理器核都激活时；以及频率控制器，用于当检测到该条件时，基于该环境温度测量结果，减小该激活处理器核的供电电压的电平，而将操作频率维持在规定频率。
附图说明
本发明通过例子来描述，以及例子并非限制，在附图部分图示中相同的序号表示相同的元件。应注意的是，本说明书中序号“一个”实施例不必限于相同的实施例，以及这样的序号表示至少一个。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，在本领域的普通技术人员的知识范围内，无论是否明确地描述，这样的特征、结构或特性可结合其它实施例实现。
图1是根据一个实施例的多处理器计算系统的示意图。
图2是图1的计算系统中的群集的示意图。
图3是根据一个实施例的查找表的示意图。
图4是根据另一实施例的查找表的示意图。
图5是根据一个实施例的动态频率调节的方法的示意性流程图。
图6是根据另一实施例的动态频率调节的方法的示意性流程图。
图7是根据再一实施例的动态频率调节的方法的示意性流程图。
具体实施方式
在下面的说明书中，阐述了许多特定的细节。然而应理解，可不用这些特定的细节实现本发明实施例。在其它例子中，为了不模糊对本说明书的理解，未详细示出公知的电路、结构及技术。然而本领域技术人员应理解，可不用这些特定的细节实施本发明。根据本文的描述，本领域的普通技术人员将能够实现适当的功能而无需过多的实验。
应注意的是，本说明书中使用的术语“多处理器计算系统”等同于“多核处理器系统”，基于实际的设计，“多核处理器系统”可以为多核系统或多处理器系统。换句话说，本发明提出的方法可由多核系统或多处理器系统中的任一者使用。例如，就多核系统而言，所有处理器核可设置在一个处理器中。对于另一例子，就多处理器系统而言，每个处理器核可分别设置在一个处理器中。因此，每个群集可实现为一个或多个处理器的群组。
本发明实施例提供一种在多处理器计算系统中管理功率及性能的系统及方法。该系统包括一个或多个群集，以及每个群集包括一个或多个处理器核。处理器核可以为CPU、其它类型的处理器或核。响应于变化的性能需求及散热限制，在操作期间可动态地调节一个或多个处理器核的操作频率。一般地，在给定的系统工作负载之下，可通过响应时间及吞吐量来量化性能需求。在系统工作负载可以并行地分发到多个处理器核的场景中，工作负载的增大可引发开启更多的处理器以满足性能需求。然而，在系统工作负载不能容易地并行分发的场景中，开启更多的处理器核不能帮助提升性能。换句话说，增大操作频率可提升处理器速度，以及进而提升响应时间和/或吞吐量有关的性能。
在一个实施例中，可将操作频率动态地增大至规范中规定的上述最高频率(即，上限)。最高规定频率可存储在操作性能点(OperatingPerformancePoint，OPP)表中，或者系统中实现的其它形式的数据结构、存储器或电路中。当系统的一个或多个群集中激活处理器核的数量小于预定数量时，允许超过最高规定频率，依次地，预定数量小于一个或多个群集中激活处理器核的总量。由于最高规定频率是定义用于所有处理器核都激活的场景，非激活处理器核的出现，允许那些激活处理器核通过操作在高于最高规定频率的频率，来消耗多于正常的功率份额的功率。在一个实施例中，频率增大量是基于一个或多个群集的环境温度的。在更高的环境温度之下，所允许的频率增大量更小，以及在更低的环境温度之下，所允许的频率增大量更大。在另一实施例中，频率增大量是基于激活处理器核的数量以及一个或多个群集的环境温度的。在更多数量的激活处理器核之下，允许的频率增大量更小，以及在更少数量的激活处理器核之下，允许的频率增大量更大。
可根据其它或者相同的OPP表，或者系统中其它形式的数据结构或存储器，来确定操作频率将要增大至的目标频率，OPP表、其它形式的数据结构或存储器可预定义或记录对应于不同的温度和/或激活处理器核数量的多个操作频率。可替换地或可附加地，可以硬件/软件形式直接实现计算目标频率的对应公式，来实现操作频率的增大。还应注意的是，在一个方面中，通过为不同数量或数量范围的激活处理器核，和/或为不同的温度或温度范围，设置不同群组的规定频率(最高的)，激活处理器核(当激活处理器核的数量小于给定阈值时)的操作频率可增大至超过规定频率(最高的)。
可附加地或可替换地，初始地可将操作频率设置为低于最高规定频率的一个或多个规定频率，以及在多处理器计算系统操作期间，可动态地将操作频率增大至高于一个或多个其它的规定频率。相似地，由于这些一个或多个规定频率也在所有处理器核都激活的场景中定义，在运行时间非激活处理器核的出现，允许那些激活处理器核操作在高于规定频率的频率上。换句话说，当激活处理器核的数量减少时，由于群集的电源电压降，可超过该一个或多个规定频率。在一个实施例中，一个或多个规定频率中每个的频率增大量是基于一个或多个群集的环境温度的。在更高的环境温度之下，允许的频率增大量更小，以及在更低的环境温度之下，允许的频率增大量更大。在另一实施例中，一个或多个规定频率中每个的频率增大量是基于激活处理器核的数量以及一个或多个群集的环境温度的。在更大数量的激活处理器核之下，允许的频率增大量更小，以及在更小数量的激活处理器核之下，允许的频率增大量更大。
在本说明书描述的实施例中，在调节操作频率之前及之后，将激活处理器核的供电电压维持在相同的电平，即无论激活处理器核的数量是多少均维持在相同的电压电平。该电压电平也可称为安全电压，其设计用于系统中所有处理器核都激活的场景。系统中出现一个或多个非激活处理器核会导致电源电压降，这是一种未使用的功率的形式。维持供电电压而不是随着操作频率增加或减小供电电压，这不仅稳定了电路操作，还允许激活处理器核(少于所有的处理器核)通过操作在更高的频率来使用未使用的功率。因而，在一个实施例中，可增大操作频率，增大的操作频率所带来的增大的功耗，来自于所述一个或多个群集具有至少一个非激活处理器核而引起的电源电压降。将在下文中提供本发明实施例的进一步细节。
在一个实施例中，非激活处理器核的出现允许维持最高规定频率，而减小激活处理器核的供电电压。由于供电电压是定义用于所有处理器核都激活的场景，非激活处理器核的出现允许那些激活处理器核操作在最高规定频率，但使用更低电平的供电电压。换句话说，当减小激活处理器核的数量时，由于群集的电源电压降，可减小供电电压的电平。在一个实施例中，电压减小量是基于该一个或多个群集的环境温度的。在更高的环境温度之下，允许的电压减小量更小，以及在更低的环境温度之下，允许的电压减小量更大。在另一实施例中，电压减小量是基于激活处理器核的数量以及一个或多个群集的环境温度的。在更大数量的激活处理器核之下，允许的频率增大量更小，以及在更小数量的激活处理器核之下，允许的频率增大量更大。
图1是根据一个实施例的计算系统100的例子的示意图。在该例子中，计算系统100为多处理器计算系统，包括显示为群集Cluster(1),Cluster(2),Cluster(3)....,Cluster(m)的一个或多个群集105，其中m可以为正整数。尽管在图1中示出了多个群集，而且随后将描述多个群集，应理解的是计算系统100的实施例可包括任意数量的群集，例如只有一个群集(即，m＝1)。因此，除非特别提到(诸如多个群集)，否则随后描述的实施例应用于包括一个群集的任意数量的群集。每个群集105包括一个或多个处理器核，以及不同的群集105可包括相同或不同的数量、处理器类型和/或尺寸的处理器核。计算系统100还包括频率控制器110及电压电源120，这两者都由管理模块130控制。当管理模块130确定、识别或计算操作频率的调节量时，它向频率控制器110发送信号以改变操作频率。在一个实施例中，在调节操作电压之前或之后，电压电源120维持群集105在相同的供电电压。在一个实施例中，管理模块130至少部分基于来自温度传感器140的温度测量结果，来设置群集105的操作频率。温度传感器140测量群集105的环境温度；例如，通过测量群集105所在的芯片的温度。
根据本说明书中描述的动态频率调节，管理模块130操作于检测预定条件，该预定条件定义了什么时候将操作频率增大至超过最高规定频率。预定条件优选地但不限于为一个或多个群集105中的激活处理器的总量小于预定数量，以及激活处理器核的操作频率已上升至最高规定频率。在检测到该预定条件之后，频率控制器110操作于基于环境温度测量结果，将操作频率增大至超过最高规定频率，而电压电源120将激活处理器核维持在相同电平的供电电压。
在一个实施例中，管理模块130已存取了用于操作群集的多个规定频率值。术语“规定频率”、“最高规定频率”及“规定频率值”等，是指在一个或多个群集105中的所有处理器核都激活的场景中，预定的用于操作群集105的频率值。最高规定频率是当一个或多个群集105中的所有处理器核都激活时的操作频率的上限。规定频率值，包括最高规定频率，可存储在管理模块130可存取的表格(例如，OPP表)或其它结构形式中。当性能需求增大时，可将更高的频率设置用作操作频率；相反地，当性能需求减小时，可使用更低的频率来减小功耗。根据本说明书中描述的动态频率调节，当有更高的性能需求时，管理模块130可将操作频率增大至高于最高规定频率。
图2是根据一个实施例的其中一个群集105的例子的示意图。群集105包括多个处理器核，显示为P1,P2,P3,…,Pn，其中n可为任意大于1的正整数。在操作期间，一些处理器核(例如，黑色方块中显示的P1及P2)可以为非激活的，而其它的处理器核(例如，P3,…,Pn)可以为激活的。当关闭状态和/或在消耗可忽略的功率的低功率状态时，处理器核称为非激活的。群集105还可包括一个或多个高速缓存存储器，例如层级-2(L2)高速缓存210，其中每个可由群集105中所有处理器核中的至少一个存取。
群集105中的处理器核可以为相同的处理器类型，这意味着处理器核在功耗及性能方面具有实质上相同的属性。可替换地，群集105中的处理器核可以为不同的处理器类型，这意味着它们在功耗和/或性能方面具有不同的属性。在计算系统100具有一个或多个群集105，以及所有群集105中的处理器核具有相同的处理器类型的实施例中，计算系统100被称作具有对称多处理(symmetricmultiprocessing，SMP)架构。在一个可替换的实施例中，相同群集105中或跨不同群集105的处理器核具有不同的处理器类型，计算系统100被称作具有异构多处理(heterogeneousmultiprocessing，HMP)架构。
下文描述计算系统100的用于根据一些实施例，动态地调节系统中的操作频率的三个示例性的实现方式。在第一示例性的实现方式中，计算系统100具有SMP架构，以及群集105的操作频率彼此依赖。在该实现方式中，当管理模块130检测到第一条件时，对计算系统100中的所有群集105(如果计算系统100只有一个群集，就是一个群集)使用频率调节。根据本说明书描述的动态频率调节，当以下条件为真时，出现第一条件：(a)激活处理器核的操作频率已上升至最高规定频率，以及(b)计算系统100中的激活处理器核的总量小于预定数量。当检测到第一条件时，基于群集105的环境温度测量结果，计算系统100中所有群集的操作频率可增大至高于最高规定频率。(b)中预定数量可以为低于计算系统100中的处理器核总量的任意数量。在可替换的实施例中，(a)中最高规定频率可以为低于最高规定频率的规定频率。可附加地，动态频率调节不仅可以应用于最高规定频率，还可应用于低于该最高规定频率的一个或多个规定频率。
在第二示例性的实现方式中，计算系统100具有SMP架构，以及群集105的操作频率彼此独立。在该实现方式中，当检测到第二条件时，独立地对每个群集105使用频率调节。在第三示例性的实现方式中，计算系统100具有HMP架构，在该架构中群集105的操作频率彼此独立。在该实现方式中，当检测到第二条件时，也独立地对每个群集105使用频率调节。也就是说，在第二示例性的实现方式及第三示例性的实现方式中均使用第二条件。第二示例性的实现方式及第三示例性的实现方式还可应用于只有一个群集的计算系统100。根据本说明书中描述的动态频率调节，当以下条件为真时，出现第二条件：(a)计算系统100中给定群集的操作频率已达到最高规定频率，以及(b)给定群集中的激活处理器核的总量小于预定数量。当检测到第二条件时，基于给定群集的环境温度测量结果，给定群集的操作频率可增大至高于最高规定频率。(b)中预定数量可以为低于给定群集的处理器核总量的任意数量。在可替换的实施例中，(a)中最高规定频率可以为低于最高规定频率的规定频率。可附加地，动态频率调节不仅可以应用于最高规定频率，还可应用于低于该最高规定频率的一个或多个规定频率。
在一个实施例中，当检测到第一条件或第二条件时，管理模块130使用查找表，确定用于增大操作频率的目标频率。该查找表可以为任意形式的数据/存储器结构和/或实现为硬件/软件的形式。可替换地或可附加地，管理模块130可使用实现在相关硬件/软件形式中的用于计算目标频率的对应公式，自动增大操作频率。图3是查找表310的一个实施例的示意图，查找表310可存储在管理模块130中的存储器中，或者其可由管理模块130存取。在一个实施例中，查找表310包含用温度(用T1,…,Tn表示)索引的频率值列表。查找表310中的每个温度可表示温度范围。例如，查找表310的行1包含T1及F1，这表示温度小于或等于T1，操作频率可增大至F1。行2包含T2及F2，这表示温度小于或等于T2(以及大于T1)，操作频率可增大至F2，其中T2>T1及F2<F1。如果温度大于Tn(这是查找表310中的最高温度)，操作频率可增大至F(n+1)。查找表310中其它行的内容可相似理解。在一个实施例中，查找表310中的所有频率值高于最高规定频率。在一个实施例中，由图1中的温度传感器140实施的环境温度测量结果可作为温度的估计，以供该查找表所用。该查找表可在上述第一、第二或第三示例性的实现方式的任意一者中使用。
当在查找表310中识别一个频率时，计算系统100中的一个或多个群集的操作频率可以在一个步骤或可替换地在多个步骤中，增大至所识别的频率。多个步骤中的每个步骤的频率值可以存储在查找表310中，或存储在管理模块130可存取的分立的数据结构中。可替换地，多个步骤中的每个步骤的频率值可以由管理模块130来计算，以作为固定的增大量或固定的增大百分比。
图4是查找表410的另一实施例的额示意图，查找表410可存储在管理模块130中的存储器中，或者可由管理模块130存取。在一个实施例中，查找表410包含频率值列表，该频率值列表具有用温度(用T1,…,Tn表示)索引的行以及用激活处理器核的数量(用NP1,....NPk表示)索引的列。查找表410中的每个温度表示一个温度范围。NP1,....NPk的值可以为连续的或非连续的整数。例如，如果NP1＝1以及NP2＝3，NP2的列表示激活处理器核的数量为2或3的情况。对于前述第一示例性的实现方式，对计算系统100的所有群集中的激活处理器核进行计数，以获取激活处理器核的数量。对于前述第二及第三示例性的实现方式，对给定群集(在其中检测到第二条件)中的激活处理器核进行计数，以获取激活处理器核的数量。例如，查找表410的行1及列1包含F11，这表示对于小于或等于T1的温度以及小于或等于NP1的激活处理器核的数量，操作频率可增大至F11。查找表410的行1及列2包含F12，这表示对于小于或等于T1的温度以及小于或等于NP2(以及大于NP1)的激活处理器核的数量，操作频率可增大至F12，其中NP2>NP1以及F12<F11。查找表410中其它行及列的内容可相似理解。在一个实施例中，查找表410中的所有频率值高于最高规定频率。
在一些实施例中，作为查找表410中每行具有相同数量的列以及每列具有相同数量的行的替代，频率值可存储在包括多个表格的数据结构中，其中每个表格用于一个温度范围。例如，数据结构可包括用于温度T≤T1的第一表格以及用于温度T1<T≤T2的第二表格，以及每个表格定义用于不同数量的激活处理器核的频率值。在一些可替换的实施例中，多个表格中的每个表格可以用于不同数量的激活处理器核。例如，数据结构包括用于NP≤2的第一表格以及用于2<NP≤4的第二表格。不同的表格可包括相同或不同数量的条目。
当在查找表410中识别频率时，计算系统100中的一个或多个群集的操作频率可以在一个步骤或可替换地在多个步骤中，增大至所识别的频率。多个步骤中的每个步骤的频率值可以存储在查找表410中，或存储在管理模块130可存取的分立的数据结构中。可替换地，多个步骤中的每个步骤的频率值可以由管理模块130来计算，以作为固定的增大量或固定的增大百分比。
在又一实施例中，管理模块130可将当前的操作频率乘以百分比，来计算频率增大量。例如，当T≤T1时，操作频率可以增大8％，以及当T1<T≤T2，操作频率可以增大5％。可替换地，除了环境温度测量结果之外，可基于激活处理器核的数量，来确定增大百分比的量。
在确定目标频率或频率增大量，以及相应地增大操作频率之后，管理模块130可在运行时间重复地重新估计计算系统100的条件，以确定第一条件或第二条件是否改变、温度是否改变或激活处理器核的数量是否改变等等。如果重新估计的结果指示应该重新调节操作频率，管理模块130存取已存储的数据或计算频率调节量，来确定激活处理器核的操作频率。在一个实施例中，当温度低于或满足性能需求时，可增大操作频率，以及当温度高时减小操作频率以减小功耗。
图5是根据一个实施例的，计算系统100执行的用于动态频率调节的方法500的示意性流程图。当计算系统100(更具体地，管理模块130)检测到条件时，该方法500从步骤510开始，在该条件中计算系统100的一个或多个群集中的激活处理器核的数量小于预定数量，以及操作频率已上升至最高规定频率。对于前述第一示例性的实现方式，对计算系统100中所有群集的激活处理器核的总量进行计数。对于前述第二或第三示例性的实现方式，对于计算系统100中给定群集的激活处理器核的总量进行计数。在可替换的实施例中，(a)中最高规定频率可以为低于最高规定频率的规定频率。可附加地，方法500不仅可应用于最高规定频率，还可应用于低于该最高规定频率的一个或多个规定频率。
前进至步骤520-540，管理模块130比较所测量的环境温度(T)与一个或多个温度点，以识别T属于哪个温度范围。假设温度T1<T2<…<Tn，以及频率F1>F2>....>Fn>F(n+1)。温度越高，操作频率越低。当发现温度范围包括T时，将操作频率调节至对应的频率值。例如，如果T≤T1，在步骤522中将操作频率调节至F1；如果T1<T≤T2，在步骤532中将操作频率调节至F2；如果T(n-1)<T≤Tn，在步骤542中将操作频率调节至Fn。如果发现T超过Tn，在步骤550中将操作频率调节至F(n+1)。在一个实施例中，可如图5中步骤520-540所示的顺序执行比较。在可替换的实施例中，可并行地执行比较，或者以不同于图5中的顺序来执行比较。
当检测到条件(例如，前述的第一条件或第二条件)，或当检测到改变(例如，温度改变)时，以固定的时间间隔或连续地执行图5的方法500。基于温度测量结果，可调节操作频率以增大或减小。当将激活处理器核的数量纳入考虑来调节频率时，可执行类似的操作。例如，对于不同数量的激活处理器核，频率值F1、F2....,Fn、F(n+1)可以不同。在一个实施例中，在调节操作频率之前或之后，提供至激活处理器核的供电电压维持在相同的电平。
图6是根据一个实施例的，使用动态频率调节来操作计算系统的方法600的示意性流程图。参考图6，由检测条件开始执行方法600，在该条件中一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及激活处理器核的操作频率已上升至规定频率(方块610)；例如，最高规定频率，或多个规定频率中的任意一个或多个规定频率，其中该多个规定频率配置用于一个或多个群集中的所有处理器核都激活时。方法600还包含获取一个或多个群集的环境温度测量结果(方块620)。方法600还包含，在检测到该条件之后，基于环境温度测量结果，将操作频率增大至高于规定频率，并将激活处理器的供电电压维持在相同的电平(方块630)。
图7是根据一个实施例的使用动态频率调节来操作计算系统的方法700的示意性流程图。参考图7，由检测条件开始执行方法700，在该条件中一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及激活处理器核的操作频率已上升至规定频率，该规定频率是多个规定频率中的任意一个或多个规定频率(方块710)。多个规定频率配置用于一个或多个群集中的所有处理器核都激活时。方法700还包含获取一个或多个群集的环境温度测量结果(方块720)；当检测到该条件时，基于环境温度测量结果，减小激活处理器核的供电电压的电平，而将操作频率维持在规定频率(方块730)。
方法600及700可由硬件(例如，电路、专用逻辑、编程逻辑或微码等)、软件(例如，处理设备上运行的指令)或者其结合来执行。在一个实施例中，方法600及700可以由图1的计算系统100来执行，或者由包括多个处理器核的任意计算系统来执行。在一个实施例中，计算系统100可以为移动计算和/或通信设备(例如，智能手机、平板、膝上电脑等)的一部分。
已参考图1的示例性实施例描述了流程图图5-7的操作。然而，应理解的是，流程图图5-7的操作可由除了参考图1讨论的实施例以外的本发明实施例执行，以及参考图1讨论的实施例可执行不同于参考流程图讨论的操作。而流程图图5-7示意了本发明一些实施例执行操作的特定顺序，应理解的是，这样的顺序是示例性的(例如，可替换的实施例可用不同的顺序、组合一些操作或重合一些操作，来执行操作)。
本说明书已经描述了不同功能单元或模块。本领域的技术人员将理解，功能模块可优选地通过电路(专用电路或者通用电路，该电路在一个或多个处理器及编码指令的控制下运行)实现，该电路通常包含晶体管，晶体管配置为控制电路的操作使其遵循本说明书描述的功能及操作。晶体管的特定结构或互联通常可由编译器确定，如寄存器转换语言(RegisterTransferLanguage，RTL)编译器。RTL编译器以类似汇编语言代码的脚本运行，以将脚本编译为用于最终电路的布局或构造的形式。在电子数字系统的设计过程中，RTL因其便利使用及作用而闻名。
在本发明的实施例中，由于操作频率一般设计用于确保所有处理器核都激活时的安全操作，处理器核的操作频率可不受特定的最高频率和/或一个或多个规定频率限制。此外，可超过一个或多个规定频率，而不要求增大处理器核的供电电压的电平。另外，可基于对环境温度的实时检测，来动态调节处理器核的操作频率，因而防止过热或任何散热问题。此外，由于激活处理器核的数量越少电源电压降越大，对于更少的激活处理器核，可将处理器核的操作频率调节至超过规定频率以到更大的范围。因此，处理器核可操作在它们能力的全范围或增大的范围上，在维持相同的供电电压电平时，可以更有效地利用能源。
虽然已经通过若干实施例的方式描述本发明，本领域的技术人员能够理解本发明并不限于本说明书描述的实施例，以及可以不脱离所附权利要求的精神和范围做出修改和变换。因此，本说明书应视为示意性的而非限制。

Claims (30)

1.一种操作计算系统的方法，其特征在于，包含：
检测条件，在所述条件中一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及所述激活处理器核的操作频率已上升至最高规定频率；
获取所述一个或多个群集的环境温度测量结果；以及
在检测到所述条件之后，基于所述环境温度测量结果，将所述操作频率增大至高于所述最高规定频率，并将所述激活处理器核的供电电压维持在相同的电平。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步基于所述一个或多个群集中的激活处理器的总量增大所述操作频率。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最高规定频率为，当所述一个或多个群集中的所有处理器核都激活时，所述操作频率的预定上限。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，增大所述操作频率还包含：
增大所述操作频率，增大的操作频率所带来的增大的功耗，来自于所述一个或多个群集具有至少一个非激活处理器核而引起的电源电压降。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含：
基于所述环境温度测量结果，从查找表中识别高于所述最高规定频率的一个或多个频率；以及
在所述一个或多个频率上操作所述激活处理器核。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步基于所述一个或多个群集中激活处理器核的总量识别所述一个或多个频率。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，增大所述操作频率还包含：
识别所述环境温度测量结果所属的温度范围；以及
在所述温度范围对应的频率上，操作所述激活处理器核。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含：
基于所述环境温度测量结果，计算频率增大量；以及
根据所述频率增大量，增大所述操作频率。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激活处理器核属于一个群集，以及所述预定数量不大于所述一个群集中的处理器核的总量。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激活处理器核属于所述计算系统中的多个群集，以及所述预定数量不大于所述计算系统中的处理器核的总量。
11.一种系统，其特征在于，包含：
一个或多个群集，包括多个处理器核；
温度传感器，用于获取所述一个或多个群集的环境温度测量结果；
管理模块，耦接至所述一个或多个群集，用于检测条件，在所述条件中所述一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及所述激活处理器核的操作频率已上升至最高规定频率；以及
频率控制器，耦接至所述一个或多个群集、所述温度传感器以及所述管理模块，在检测到所述条件之后，所述频率控制器操作于基于所述环境温度测量结果，将所述操作频率增大至高于所述最高规定频率，并将所述激活处理器核的供电电压维持在相同的电平。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述频率控制器操作于，基于所述一个或多个群集中的激活处理器核的总量及所述环境温度测量结果，增大所述操作频率。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述激活处理器核属于一个群集，以及所述预定数量不大于所述一个群集中的处理器核的总量。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述一个群集为具有异构多处理架构的多个群集中的一个。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述一个群集为具有对称多处理架构的多个群集中的一个，其中所述多个群集的每个群集中的处理器核的操作频率彼此独立。
16.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述激活处理器核属于多个群集，以及所述预定数量不大于所述系统中的处理器核的总量。
17.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述多个群集具有对称多处理架构，所述多个群集的每个群集中的处理器核的操作频率彼此依赖。
18.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述一个或多个群集中的每个群集中的处理器核具有相同的处理器类型或不同的处理器类型。
19.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述最高规定频率为，当所述一个或多个群集中的所有处理器核都激活时，所述操作频率的预定上限。
20.如权利要求11所述的系统，其特征在于，增大的操作频率所带来的增大的功耗，来自于所述一个或多个群集具有至少一个非激活处理器核而引起的电源电压降。
21.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包含：
存储器，用于存储查找表，所述查找表包含用于多个温度范围中的每个温度范围的一个或多个频率，所述一个或多个频率高于所述最高规定频率，
其中所述管理模块还操作于，基于所述环境温度测量结果，从所述查找表中识别频率，以及在所述频率上操作所述激活处理器核。
22.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述管理模块还操作于，基于所述环境温度测量结果计算频率增大量，以及根据所述频率增大量增大所述操作频率。
23.一种操作计算系统的方法，其特征在于，包含：
检测条件，在所述条件中一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及所述激活处理器核的操作频率已上升至规定频率，所述规定频率是多个规定频率中的任意的至少一个规定频率，其中所述多个规定频率配置用于所述一个或多个群集中的所有处理器核都激活时；
获取所述一个或多个群集的环境温度测量结果；以及
在检测到所述条件之后，基于所述环境温度测量结果，将所述操作频率增大至高于所述规定频率，并将所述激活处理器核的供电电压维持在相同的电平。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步基于所述一个或多个群集中的激活处理器的总量增大所述操作频率。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述至少一个规定频率包括所述多个规定频率中的最高规定频率。
26.一种系统，其特征在于，包含：
一个或多个群集，包括多个处理器核；
温度传感器，用于获取所述一个或多个群集的环境温度测量结果；
管理模块，用于检测条件，在所述条件中所述一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及所述激活处理器核的操作频率已上升至规定频率，所述规定频率是多个规定频率中的任意的至少一个规定频率，其中所述多个规定频率配置用于所述一个或多个群集中的所有处理器核都激活时；以及
频率控制器，用于当检测到所述条件时，基于所述环境温度测量结果，将所述操作频率增大至高于所述规定频率，并将所述激活处理器核的供电电压维持在相同的电平。
27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，进一步基于所述一个或多个群集中的激活处理器的总量增大所述操作频率。
28.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述至少一个规定频率包括多个规定频率中的最高规定频率。
29.一种操作计算系统的方法，其特征在于，包含：
检测条件，在所述条件中一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及所述激活处理器核的操作频率已上升至规定频率，所述规定频率是多个规定频率中的任意的至少一个规定频率，其中所述多个规定频率配置用于所述一个或多个群集中的所有处理器核都激活时；
获取所述一个或多个群集的环境温度测量结果；以及
当检测到所述条件时，基于所述环境温度测量结果，减小所述激活处理器核的供电电压的电平，并将所述操作频率维持在所述规定频率。
30.一种系统，其特征在于，包含：
一个或多个群集，包括多个处理器核；
温度传感器，用于获取所述一个或多个群集的环境温度测量结果；
管理模块，用于检测条件，在所述条件中一个或多个群集中的激活处理器核的总量小于预定数量，以及所述激活处理器核的操作频率已上升至规定频率，所述规定频率是多个规定频率中的任意的至少一个规定频率，其中所述多个规定频率配置用于所述一个或多个群集中的所有处理器核都激活时；以及
频率控制器，用于当检测到所述条件时，基于所述环境温度测量结果，减小所述激活处理器核的供电电压的电平，并将所述操作频率维持在规定频率。
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