CN112015260A - 处理器的性能状态的调节方法、装置、uefi及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种处理器的性能状态的调节方法、装置、UEFI、存储介质及电子装置，其中，该方法包括：获取处理器的当前繁忙比，其中，所述当前繁忙比为所述处理器核CORE当前资源增量数值与所述处理器当前性能状态值的比值；依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的目标性能状态值，其中，所述配置文件中记录有繁忙比与性能状态值的调节粒度；将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值。通过本发明，解决了相关技术中存在的调节幅度过大，能效浪费的问题，达到提高处理器的性能状态的调节精度以及提高能效利用率的效果。

Description

处理器的性能状态的调节方法、装置、UEFI及存储介质
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种处理器的性能状态的调节方法、装置、UEFI、存储介质及电子装置。
背景技术
处理器电源状态(CPU Power State，简称为C-State)，是高级配置和电源管理接口(Advanced Configuration and Power Management Interface，简称为ACPI)规范定义的处理器工作在G0时的电源状态，这些电源状态包括C0,C1,C2,C3…Cx，英特尔Intel处理器最大可以支持到C7,从C0到Cx处理器休眠状态依次加深，消耗的能量也会依次减少。
在C0态下ACPI规范还定义了性能状态，Intel平台通常指的是智能降频技术运行点Enhanced Intel SpeedStep Technology(EIST)Operating points。主要是用电压/性能状态等级来控制C0状态下消耗的能量。性能状态主要因素是电压和性能状态等级：更高的性能状态等级需要更高的电压支持，这种切换不需要系统复位即可发生。在C0态下处理器性能状态等级越低其消耗的能量也就越低。
传统的处理器节能方案通常是由操作系统的电源策略或中央处理器(CentralProcessing Unit，简称为CPU)调频策略来完成，通过控制处理器C-State和性能状态等级来达到节能。操作系统在运行时会根据当前处理器负载状况调整处理器性能状态等级以达到满足当前使用的前提下降低处理器能量。例如，Windows操作系统通过设置电源计划来配置操作系统节能，Linux操作系统可通过配置CPU调频策略来控制处理器性能状态等级达到节能，但操作系统的性能状态调节往往变化幅度过大，省电方面表现只是一般水平，在性能和节能两方面上达不到最佳，传统的节能方法在精度控制及能效利用率方面表现都较差。
针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种处理器的性能状态的调节方法、装置、UEFI、存储介质及电子装置，以至少解决相关技术中存在的对处理器的性能状态调节精度低，进而容易导致能效利用率低的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种处理器的性能状态的调节方法，包括：获取处理器的当前繁忙比，其中，所述当前繁忙比为所述处理器核CORE当前资源增量数值与所述处理器当前性能状态值的比值；依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的目标性能状态值，其中，所述配置文件中记录有繁忙比与性能状态值的调节粒度；将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种处理器的性能状态的调节装置，包括：获取模块，用于获取处理器的当前繁忙比，其中，所述当前繁忙比为所述处理器核CORE当前资源增量数值与所述处理器当前性能状态值的比值；处理模块，用于依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的目标性能状态值，其中，所述配置文件中记录有繁忙比与性能状态值的调节粒度；调整模块，用于将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种统一的可扩展固件接口UEFI，包括上述实施例所述的调节装置。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
通过本发明，可以根据处理器的繁忙比和利用率来确定处理器的目标性能状态值，并且可以将处理器的性能状态值调整为该目标性能状态值，进而可以实现及时地将处理器的性能状态调整为与当前的繁忙比和利用率对应的性能状态值，有效避免调节幅度过大，能效浪费的问题，达到提高处理器的性能状态的调节精度以及提高能效利用率的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的处理器的性能状态的调节方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的UEFI固件控制处理器性能状态的方法流程图；
图3是根据本发明实施例的UEFI固件调节性能状态的方法的流程图；
图4是根据本发明实施例的UEFI固件实时调节处理器性能状态的方法流程图；
图5是根据本发明实施例的处理器繁忙比获取模块所执行的操作流程图；
图6是根据本发明实施例的处理器性能状态调节模块的结构示意图；
图7是根据本发明实施例处理器性能状态调节模块所执行的操作流程图；
图8是根据本发明实施例的处理器的性能状态的调节装置的结构框图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
在本实施例中提供了一种处理器的性能状态的调节方法，图1是根据本发明实施例的处理器的性能状态的调节方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S102，获取处理器的当前繁忙比，其中，所述当前繁忙比为所述处理器核CORE当前资源增量数值与所述处理器当前性能状态值的比值；
步骤S104，依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的目标性能状态值，其中，所述配置文件中记录有繁忙比与性能状态值的调节粒度；
步骤S106，将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值。
可选地，执行上述操作的可以是独立于OS系统或系统下软件之外的统一的可扩展固件接口(Unified Extensible Firmware Interface，简称为UEFI)或类似功能模块管理。在得到所述目标性能状态值时，可以根据处理器的繁忙比，基于利用率守恒准则，同时结合当前使用的不同能效模式根据应用压力大小分析，能够达到精确化控制处理器性能状态，其中，能效模式可按照节能和性能的要求划分为不同模式。上述的繁忙比为：BUSY_x＝ΔC0/P_Current；上述的利用率守恒公式为：USAGE_x＝ΔC0/P_Max＝USAGE_x'＝ΔC0'/P_Max；其中，ΔC0为CORE资源增量数值，P_Max为处理器支持的最大性能状态值。需要说明的是，在利用率守恒的前提下，处理器在下一时刻的利用率USAGE_x'等同于当前时刻的利用率USAGE_x，基于此原理得到处理器利用率守恒公式为：USAGE_x＝ΔC0/P_Max＝USAGE_x'＝ΔC0'/P_Max。所以处理器下一时刻的Core资源增量数值和当前时刻一样，即处理器Core资源增量数值不变。基于USAGE_x利用率守恒原理，即可计算BUSY_x所需要的P_Current，其中BUSY_x值越大说明处理器资源利用效率就越高。其中，利用率守恒的本质就是在明确的操作系统OS资源需求(利用率需求)前提下，提升处理器主频会导致UEFI计算的繁忙比降低，降低处理器主频会导致繁忙比升高。基于USAGE_x利用率守恒，即可计算BUSY_x，进而计算所需的性能状态值。
在上述实施例中，预先生成的配置文件可以是预先通过多次试验测试所得到的各繁忙比与各个目标性能状态值的调节粒度，其中，该性能状态值的调节粒度可以是正向调节粒度，也可以是负向调节粒度，该性能状态值的调节粒度也可以替换成调节算法，同样地，该调节算法可以是正向调节算法，也可以是负向调节算法。
在上述实施例中，可以根据处理器的繁忙比来确定处理器的目标性能状态值，并且可以将处理器的性能状态值调整为该目标性能状态值，进而可以实现及时地将处理器的性能状态调整为与当前的繁忙比对应的性能状态值，有效避免调节幅度过大，能效浪费的问题，达到提高处理器的性能状态的调节精度以及提高能效利用率的效果。此外，上述步骤S102-106可以周期性执行，即，在一个周期内(或称为一个轮询周期)调整一次处理器的性能状态值。
在一个可选的实施例中，获取处理器的当前繁忙比包括：由统一的可扩展固件接口UEFI获取所述处理器的所述当前繁忙比；依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的目标性能状态值包括：由所述UEFI依据预先生成的所述配置文件确定与所述当前繁忙比对应的所述目标性能状态值；将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值包括：由所述UEFI将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值。在本实施例中，可以基于UEFI固件实现服务器功效管理，不依赖于操作系统和第三方软硬件工具，通过UEFI固件的方式实现服务器处理器性能状态的实时控制。在商用操作系统之外，UEFI基于周期性的轮询，实时监测处理器的CORE增量值，计算繁忙比。然后根据繁忙比，同时结合预先生成的配置文件，能够达到精确化控制处理器性能状态，避免处理器主频资源被浪费。同时能基于UEFI固件计算的繁忙比和利用率，直接判断轮询期间，OS是否需要快速响应，从而直接设定所需的性能状态，最大程度保证业务性能要求，降低因处理器性能状态步进缓慢导致的业务延迟问题，而当业务延迟需求时，又可实现基于利用率守恒，精确获得所需的性能状态。此外，需要说明的是，由UEFI执行上述操作仅是一种可选的实施方式，在实际应用中不仅限于此。
在一个可选的实施例中，依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的目标性能状态值包括：确定预先创建的所述处理器的性能状态等级支持范围表，其中，所述性能状态等级支持范围表中至少记录有按照预定频率间隔划分的所述处理器所支持的主频大小，所述性能状态等级支持范围表中记录的最小主频为所述处理器所支持的最小主频，所述性能状态等级支持范围表中记录的最大主频为所述处理器所支持的最大主频；依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的当前性能状态值的调整粒度；在所述性能状态等级支持范围表查找与所述当前性能状态值的调整粒度对应的主频值，并将查找到的所述主频值作为所述目标性能状态值中所包括的主频值。在本实施例中，可以根据处理器类型动态创建其支持的性能状态等级范围表，比如处理器最小主频是8，最大主频是20，创建的性能状态等级支持范围表可以为：{8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20}。在本实施例中，预定频率将可以为8，也可以为9，或表中其他数值。
在一个可选的实施例中，在将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值之前，所述方法还包括：在确定所述繁忙比超过预定阈值时，将所述处理器的性能状态值调整为所述处理器所支持的最大性能状态值。在本实施例中，在处理器的繁忙比过高时，例如，超过99％时，通过将处理器性能状态调整至所述处理器所支持的最大等级，可以保证处理器性能不损失，最大程度响应操作系统业务。
在一个可选的实施例中，在获取处理器的繁忙比之前，所述方法还包括：确定开启了智能功效管理IEM功能；关闭所述处理器的自主调频能力。
在一个可选的实施例中，所述处理器的性能状态值包括所述处理器的主频值以及所述处理器的电压值。可选地，该处理器的性能状态值还可以包括其他的用于指示所述处理器的性能状态的值。
下面结合几个具体实施例对本发明进行说明：
实施例1
本发明实施例提供了一种UEFI固件(对应于前述的UEFI)控制处理器性能状态的方法，实现服务器节能提效效果，流程如图2。
因为操作系统控制处理器性能状态精度较差，所以本实施例关闭操作系统控制性能状态功能，将处理器性能状态控制完全交给UEFI固件。
步骤1.UEFI固件启动过程中判断是否开启IEM功能，如果开启则继续下面步骤。
步骤2.UEFI固件通过改变处理器与操作系统电源管控能力权限来关闭操作系统控制处理器性能状态功能。
步骤3.关闭处理器的自主调频功能。
步骤4.开启周期性轮询功能。
步骤5.注册相关处理函数。
如：UEFI固件处理函数直接操作处理器寄存器来设置其性能状态。
实施例2
本发明实施例提供了一种UEFI固件调节性能状态的方法，实现服务器节能提效效果，流程如图3。
在一个轮询周期内执行如下步骤用于调节处理器性能状态。
步骤1.根据处理器类型动态创建其支持的性能状态等级范围表。
比如，处理器最小主频是8，最大主频是20，创建的性能状态等级支持范围表为：{8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20}；
步骤2.计算当前处理器性能状态下的繁忙比。
将获取CORE资源增量数值除以处理器当前性能状态值作为繁忙比结果。
步骤3.判断繁忙比是否超过最大阈值，如果大于最大阈值，则执行步骤4，否则执行步骤5。
比如计算出当前处理器繁忙比达到99％(假设设定的最大阈值为99％)，直接将处理器性能状态等级调整至表中最大值。
步骤4.将处理器性能状态调整至支持范围表中的最大等级，保证处理器性能不损失，最大程度响应操作系统业务。
步骤5.通过处理器利用率守恒原理计算出所需的性能状态值，同时对不同应用压力下的繁忙比和利用率进行长期采集，并根据不同应用压力下的数据采样和训练结果，提前生成不同的Profile(配置文件)并配置到相应的能效模式中，结合Profile计算出当前繁忙比下最优对应的性能状态值。
步骤6.查表命中最优值对应的表中性能状态值，然后直接调整处理器性能状态值到表中的值。
实施例3
本发明实施例提供了一种通过UEFI固件实时调节处理器性能状态的装置，实现服务器节能提效效果，流程如图4所示：
服务器进入操作系统后处理器性能状态控制权限已经完全交给UEFI固件，所以UEFI固件必须实时轮询获取当前处理器繁忙比，然后根据繁忙比动态调整处理器性能状态。通过该装置可以降低处理器消耗的能量。
步骤1.服务器进入操作系统后，UEFI会周期性轮询处理器状态；
步骤2.判断是否需要调整性能状态，若需要调整则转至步骤3，即，执行UEFI固件注册的处理函数，处理函数主要执行步骤3和4，否则转至步骤1。
步骤3.执行处理器繁忙比获取模块(同后续的获取模块82)，该模块所执行的操作如图5所示。
获取处理器的繁忙比用于判断处理器占用率情况，繁忙比越大说明当前处理器占用率就越高。性能状态调节模块需要依次为依据。
步骤4.执行处理器性能状态调节模块(同后续的处理模块84和调整模块86)，该模块具体包括的单元如图6所示。
首先通过繁忙比比较单元判断当前性能状态下处理器的占用率情况，业务模型分析单元基于智能算法，对各个业务压力模型下的繁忙比进行长期采集，并评估业务压力状态，如图7。通过性能状态计算单元，精确计算出处理器当前业务压力下所需的性能状态值，实现智能化的节能适配，最后通过性能状态调整单元完成一个轮询周期内的性能状态调整。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
在本实施例中还提供了一种处理器的性能状态的调节装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图8是根据本发明实施例的处理器的性能状态的调节装置的结构框图，如图8所示，该装置包括：
获取模块82，用于获取处理器的当前繁忙比，其中，所述当前繁忙比为所述处理器核CORE当前资源增量数值与所述处理器当前性能状态值的比值；
处理模块84，用于依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的目标性能状态值，其中，所述配置文件中记录有繁忙比与性能状态值的调节粒度；
调整模块86，用于将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值。
在一个可选的实施例中，所述处理模块84可以通过如下方式确定所述目标性能状态值：确定预先创建的所述处理器的性能状态等级支持范围表，其中，所述性能状态等级支持范围表中至少记录有按照预定频率间隔划分的所述处理器所支持的主频大小，所述性能状态等级支持范围表中记录的最小主频为所述处理器所支持的最小主频，所述性能状态等级支持范围表中记录的最大主频为所述处理器所支持的最大主频；依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的当前性能状态值的调整粒度；在所述性能状态等级支持范围表查找与所述当前性能状态值的调整粒度对应的主频值，并将查找到的所述主频值作为所述目标性能状态值中所包括的主频值。
在一个可选的实施例中，所述装置还用于在将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值之前，在确定所述繁忙比超过预定阈值时，将所述处理器的性能状态值调整为所述处理器所支持的最大性能状态值。
在一个可选的实施例中，所述装置还用于在获取处理器的繁忙比之前，确定开启了智能功效管理IEM功能；关闭所述处理器的自主调频能力。
在一个可选的实施例中，所述处理器的性能状态值包括所述处理器的主频值以及所述处理器的电压值。
根据本发明的另一个实施例，还提供了一种统一的可扩展固件接口UEFI，包括上述任一项实施例中所述的调节装置。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种处理器的性能状态的调节方法，其特征在于，包括：
获取处理器的当前繁忙比，其中，所述当前繁忙比为所述处理器核CORE当前资源增量数值与所述处理器当前性能状态值的比值；
依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的目标性能状态值，其中，所述配置文件中记录有繁忙比与性能状态值的调节粒度；
将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
获取处理器的当前繁忙比包括：由统一的可扩展固件接口UEFI获取所述处理器的所述当前繁忙比；
依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的目标性能状态值包括：由所述UEFI依据预先生成的所述配置文件确定与所述当前繁忙比对应的所述目标性能状态值；
将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值包括：由所述UEFI将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的目标性能状态值包括：
确定预先创建的所述处理器的性能状态等级支持范围表，其中，所述性能状态等级支持范围表中至少记录有按照预定频率间隔划分的所述处理器所支持的主频大小，所述性能状态等级支持范围表中记录的最小主频为所述处理器所支持的最小主频，所述性能状态等级支持范围表中记录的最大主频为所述处理器所支持的最大主频；
依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的当前性能状态值的调整粒度；
在所述性能状态等级支持范围表查找与所述当前性能状态值的调整粒度对应的主频值，并将查找到的所述主频值作为所述目标性能状态值中所包括的主频值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值之前，所述方法还包括：
在确定所述繁忙比超过预定阈值时，将所述处理器的性能状态值调整为所述处理器所支持的最大性能状态值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取处理器的繁忙比之前，所述方法还包括：
确定开启了智能功效管理IEM功能；
关闭所述处理器的自主调频能力。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理器的性能状态值包括所述处理器的主频值以及所述处理器的电压值。
7.一种处理器的性能状态的调节装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取处理器的当前繁忙比，其中，所述当前繁忙比为所述处理器核CORE当前资源增量数值与所述处理器当前性能状态值的比值；
处理模块，用于依据预先生成的配置文件确定与所述当前繁忙比对应的目标性能状态值，其中，所述配置文件中记录有繁忙比与性能状态值的调节粒度；
调整模块，用于将所述处理器的性能状态值调整为所述目标性能状态值。
8.一种统一的可扩展固件接口UEFI，其特征在于，包括：权利要求7所述的调节装置。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至6任一项中所述的方法。
10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至6任一项中所述的方法。
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