CN117220671A - 高性能处理器中锁相环电路智能控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高性能处理器中锁相环电路智能控制方法及装置，该方法步骤包括：在预训练阶段时构建配置库；在实时控制阶段时，实时监测被控处理器的处理器工作模式变化状态，如果模式发生改变，则启动锁相环电路配置调整；启动锁相环电路配置调整时，判断实时检测到的处理器工作模式是否在配置库中，如果在则控制从配置库中查找对应的最优配置参数，如果不在则通过获取不同配置参数与处理器功耗之间的关系，确定出最优配置参数并更新配置库；按照确定出的最优配置参数配置锁相环电路。本发明能够自适应控制锁相环电路保持处理器最优功耗和性能平衡，降低处理器功耗、提高系统性能。

Description

高性能处理器中锁相环电路智能控制方法及装置

技术领域

本发明涉及高性能处理器控制技术领域，尤其涉及一种高性能处理器中锁相环电路智能控制方法及装置。

背景技术

在高性能处理器(如高性能计算机等)中，需要设置锁相环电路以用于同步各个组件之间的时钟信号，不同运用模式下处理器所需的频率和所消耗的功率是不同的，相同频率不同锁相环电路配置实现的功耗不同，相同功耗不同配置所能够达到的最大频率也是不同的。以睡眠模式和正常工作模式两种为例，在睡眠模式下，因为对频率的需求非常低，锁相环电路可以切换到较低的频率以降低能耗，在保持该频率的前提下还可以进一步优化处理器的功耗，而在正常工作模式下，锁相环电路需要切换到适当的工作频率，以满足处理器正常运行所需的高频率，同样在保持该高频率的前提下也可以进一步优化处理器的功耗，达到节能效果。因此如果能够根据处理器的实际运用需求自适应、动态调整锁相环电路配置，以使得实现功耗和性能达到平衡，则可以持续保持处理器系统的计算最佳性能的同时尽可能的降低功耗。上述问题在高性能处理器系统中尤为突出。

针对于锁相环电路频率的配置，现有技术中通常是采用手动调整电路元件实现几种特定频率的固定式配置方式。例如当处理器在睡眠模式时，通过调整电路元件使得降低频率到一定值，在正常工作模式时，通过调整电路元件使得提高频率到一定值。但是该类固定式配置方式不仅费时费力、效率非常低，且实际难以保证频率配置的准确性和稳定性，也无法灵活、自适应的匹配不断变化的处理器工作模式。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、控制效率以及准确性高、稳定性与灵活性强的高性能处理器中锁相环电路智能控制方法及装置，能够具有自学习功能，自适应、动态配置锁相环电路使得持续保持处理器处于最优的功耗和性能平衡状态。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高性能处理器中锁相环电路智能控制方法，步骤包括：

在预训练阶段时构建配置库，所述配置库中存储有不同处理器工作模式下锁相环电路的最佳配置参数，所述最佳配置参数为使得处理器达到功耗和性能最佳平衡时的锁相环电路的配置参数，所述配置参数包括分频器的分频倍数、低通滤波器的带宽、压控振荡器的振荡频率中任意一种或多种；

在实时控制阶段时，实时监测被控处理器的处理器工作模式变化状态，如果检测到处理器工作模式发生改变，则启动锁相环电路配置调整；

启动所述锁相环电路控制时，判断实时检测到的处理器工作模式是否在所述配置库中，如果在则控制从所述配置库中查找对应的最优配置参数，如果不在则通过获取当前处理器工作模式下锁相环电路的不同配置参数与处理器功耗之间的关系并查找出最优配置参数；按照查找出的最优配置参数配置锁相环电路以控制输出所需的频率给处理器内各电路。

进一步的，所述构建配置库的步骤包括：

在多种指定处理器工作模式下，分别多次调整锁相环电路的配置参数以输出不同频率；

计算各处理器工作模式下不同的锁相环电路的配置参数时处理器的功耗，获取各处理器工作模式下锁相环电路的不同配置参数与处理器功耗之间的关系；

查找出各处理器工作模式下使得处理器达到功耗和性能最佳平衡时的锁相环电路的配置参数，得到各处理器工作模式下锁相环电路的最佳配置参数；

由各处理器工作模式下锁相环电路的最佳配置参数构建形成所述配置库。

进一步的，采用爬山法查找出所述最优配置参数，步骤包括：不断尝试调整锁相环电路的配置参数并判断调整前后处理器功耗的变化状态，如果调整后处理器的功耗小于调整前处理器的功耗，则执行本次调整，否则放弃本次调整，直至调整后处理器的功耗与调整前处理器的功耗之间的变化量小于预设变化量阈值，得到最终的锁相环电路的最优配置参数。

进一步的，采用模拟退火算法查找出所述最优配置参数，步骤包括：获取当前处理器工作模式下历史最优处理器功耗以及最优锁相环电路的配置参数，在最优处理器功耗以及最优锁相环电路的配置参数以及指定温度下向功耗提高的方向探索，查找使得处理器功耗先增加后降低、且降低速度大于预设降速阈值的方向，得到最终的锁相环电路的最优配置参数。

进一步的，在调整锁相环电路的配置参数的过程中，还包括记录每次调整的配置参数以及处理器功耗并拟合形成配置曲线，根据所述配置曲线获取启发式值，或利用历史配置参数与功耗之间的关系处理器出下一次调整锁相环配置参数后处理器功耗的预测值，由所述预测值作为启发式值；根据所述启发式值确定锁相环电路配置调整过程中下一次调整的配置参数。

进一步的，所述实时监测被控处理器的处理器工作模式变化状态包括：实时检测处理器的输入信息，根据检测到的输入信息判断处理器当前的应用环境以及处理器工作模式是否发生改变，如果应用环境、处理器工作模式未发生改变，则保持当前锁相环电路的配置参数不变，如果应用环境、处理器工作模式发生改变，则通过判断处理器的输入信息类型判断当前处理器工作模式，所述输入信息包括输入指令、输入命令行、点击按键、输入数据、输入图片中任意一种或多种。

进一步的，所述锁相环电路控制的过程中，还包括如果判断到目标处理器工作模式的使用频率超过预设阈值，则控制将目标处理器工作模式对应的锁相环电路的最优配置参数更新至所述配置库中。

一种用于实施上述高性能处理器中锁相环电路智能控制方法的装置，包括：

电流评判单元，用于采集锁相环电路、处理器内其余电路的输出电流，计算出处理器功耗并评估处理器功耗的变化状态；

智能控制单元，用于控制在预训练阶段时，控制在不同处理器工作模式下多次调整锁相环电路的配置参数，并根据所述电流评判单元的评估结果确定是否执行当前次的调整，获取不同处理器工作模式下处理器功耗与锁相环电路不同的配置参数之间的关系后，查找出不同处理器工作模式下最优配置参数构建形成配置库；在实时控制阶段时，控制实时检测被控处理器的处理器工作模式变化状态，如果检测到处理器工作模式发生改变，则启动锁相环电路配置调整；启动所述锁相环电路控制时，判断实时检测到的处理器工作模式是否在所述配置库中，如果在则所述配置库中查找对应的最优配置参数，如果不在则控制多次调整锁相环电路的配置参数，并根据所述电流评判单元的评估结果确定是否执行当前次的调整，获取处理器功耗与锁相环电路不同的配置参数之间的关系后，查找出最优配置参数；按照查找出的最优配置参数配置锁相环电路以控制输出所需的频率给处理器内各电路。

进一步的，所述智能控制单元包括用于控制执行阶段的阶段控制模块、用于控制执行预训练的预训练模块、用于存储经过预训练得到的配置库的存储模块以及用于控制执行实时控制锁相环电路的实时控制模块，所述预训练模块、所述实时控制模块均分别包括控制子模块、调整指定控制子模块以及最优配置查找子模块，所述控制子模块用于控制在指定处理器工作模式下分别多次调整锁相环电路的配置参数以输出不同频率，所述调整指定控制子模块用于根据所述电流评判单元的评估结果控制是否执行当前次的调整，所述最优配置查找子模块用于从不同锁相环电路的配置参数与处理器功耗之间的关系，查找出锁相环电路的最优配置参数。

进一步的，所述智能控制单元集成在一AI(人工智能)芯片中。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过自主学习和深度学习的方法先进行预训练，形成不同处理器工作模式下锁相环电路最优配置的配置数据库，在锁相环控制过程中检查处理器当前模式、应用环境是否发生改变，如果环境改变则继续判断新环境是否存在于配置库中，如果存在于配置库中根据配置库内信息直接调整锁相环电路各项参数的配置，切换到所需要的频率，如果不在配置库中尝试使用可以达成所需频率的不同配置得出不同配置和功耗之间的关系，进而筛选出最优配置，使得可以对外界环境和内部电路变化实现自适应配置调整。

2、本发明通过对不同处理器工作模式下锁相环电路的最优配置进行自主学习和深度学习，从中识别出不同频率配置和功耗之间的关系，自动搜索具有最佳功耗和性能平衡的配置，并将配置记录保存形成配置库，使得锁相环控制可以更好地理解系统和应用模式的特性，以便在系统工作负荷和环境变化时自动适应、优化当前最优频率配置方案，还能够在不同的运行模式下快速、准确地完成PLL电路的配置，有效减少功耗，提高系统性能。

附图说明

图1是本实施例高性能处理器中锁相环电路智能控制方法的实现流程示意图。

图2是本发明在具体应用实施例中高性能处理器中锁相环电路智能控制装置的结构原理示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

本发明可以适用于各类型的高性能处理器中，本实施例以在高性能计算机中实现锁相环电路智能控制为例对本发明进行说明，即高性能处理器为高性能计算机。如图1所示，本实施例高性能处理器中锁相环电路智能控制方法的步骤包括：

S01.在预训练阶段时构建配置库，配置库中存储有不同计算机工作模式下锁相环电路的最佳配置参数，最佳配置参数为使得计算机达到功耗和性能最佳平衡时的锁相环电路的配置参数，配置参数包括分频器的分频倍数、低通滤波器的带宽、压控振荡器的振荡频率等；

S02.在实时控制阶段时，实时监测被控计算机的计算机工作模式变化状态，如果检测到计算机工作模式发生改变，则启动锁相环电路配置调整；启动配置库锁相环电路控制时，判断实时检测到的计算机工作模式是否在配置库中，如果在则控制从配置库中查找对应的最优配置参数，如果不在则通过获取当前计算机工作模式下锁相环电路的不同配置参数与计算机功耗之间的关系，查找出最优配置参数；按照确定出的最优配置参数配置锁相环电路以控制输出所需的频率给计算机内各电路。

本实施例通过先在预训练阶段构建不同计算机工作模式下锁相环电路的最佳配置参数的配置库，在实时控制阶段则通过监测计算机工作模式变化状态，在计算机工作模式发生变化时自动启动锁相环电路配置调整，优先从配置库中查找对应模式的最优配置参数，如果不在配置库中则自动控制获取当前计算机工作模式下锁相环电路的不同配置参数与计算机功耗之间的关系，查找出与当前模式匹配的最优配置参数，控制锁相环电路持续按照最优配置参数输出所需频率给计算机各电路，使得在计算机系统工作负荷和环境变化时自适应、优化锁相环电路的频率配置方案，且在不同的运行模式下均能够快速、准确地完成PLL电路的配置，从而使得计算机运行在不同工作模式下均可以持续保持处在计算机功耗和性能最佳平衡的状态，能够提高系统性能的同时，大大的降低系统功耗。

可以理解的是，本发明配置参数还可以采用除分配器分频倍数、低通滤波器带宽、压控振荡器的振荡频率以外的其他可调控且影响功率的参数，或选取其中多种参数形成不同的组合。

本实施例中，步骤S01中构建配置库的具体步骤包括：

S101.在多种指定计算机工作模式下，分别多次调整锁相环电路的配置参数以输出不同频率；

S102.计算各计算机工作模式下不同的锁相环电路的配置参数时计算机的功耗，获取各计算机工作模式下锁相环电路的不同配置参数与计算机功耗之间的关系；

S103.查找出各计算机工作模式下使得计算机达到功耗和性能最佳平衡时的锁相环电路的配置参数，得到各计算机工作模式下锁相环电路的最佳配置参数；

S104.由各计算机工作模式下锁相环电路的最佳配置参数构建形成配置库。

在本实施例中，具体可以通过按照上述步骤在预训练阶段对常见的几种计算机工作模式进行预训练，确定出常见的几种计算机工作模式下锁相环电路的最佳配置参数，形成初始的配置库，后续在实时控制过程中通过自学习功能不断学习新的计算机工作模式，可以不断更新配置库。

在预训练阶段以及实时控制阶段(未在配置库中查找到对应模式的最优配置数据)均需要进行最优配置参数的查找。查找优配置参数实际即是寻找最优解，最优解寻找的传统方式通常是采用遍历方式，即对每种可能的参数调整进行全面遍历，以找到最优解。但是该类遍历的方式实现非常复杂且效率非常低。本实施例中，在预训练阶段中为查找出最优配置参数具体采用爬山法，步骤包括：不断尝试调整锁相环电路的配置参数并判断调整前后计算机功耗的变化状态，如果调整后计算机的功耗小于调整前计算机的功耗，则执行本次调整，否则放弃本次调整，直至调整后计算机的功耗与调整前计算机的功耗之间的变化量小于预设变化量阈值，得到最终的锁相环电路的最优配置参数。

在具体应用实施例中，在查找不同计算机工作模式下最优配置参数时，配置锁相环电路的配置参数后，通过获取锁相环以及计算机其余电路的输出电流以计算出当前计算机的总功耗(如通过PLL的电流计算PLL的功耗，通过计算机其余电路的输出电流计算出其余电路的功耗，由PLL的功耗与其余电路的功耗即可得到总功耗)；然后输出当前计算机总功耗信息，根据当前计算机总功耗的变化状态决定是否采纳本次调整，如果采纳，则记录本次调整的所有参数；如果不采纳，则在上一次调整的参数基础上进行进一步调整。例如，假设计算得到的当前锁相环电路配置的功耗为P，对锁相环电路的配置参数调整之后的功耗为P＿now，如果P＿now＜P，则采纳本次调整，反之则放弃本次调整，这样始终朝着功耗降低的方向前进，多次进行上次操作后，直到功耗无明显优化(即降低)时终止调整，并在该工作模式下维持最终的配置，即为保持最优配置。

上述计算机内其余电路即为计算机内除了锁相环以外用于支持当前计算机模式运行的其余电路。锁相环电路产生的频率供给计算机内其余电路使用(即时钟)，通常频率越高，电流越大、功耗越大。因而通过测量计算机内各个部分电路的电流和功耗，由锁相环以及计算机其余电路的输出电流可以计算出计算机总功耗，可以实现优化计算机总体功耗。

考虑到上述爬山法有可能会导致陷入局部最优解，在一个可选的实施例中，在要求更高的场合采用模拟退火算法查找不同计算机工作模式下最优配置参数，步骤包括：获取当前计算机工作模式下历史最优计算机功耗P_best以及最优锁相环电路的配置参数，在最优计算机功耗P_best以及最优锁相环电路的配置参数以及指定温度下向功耗提高的方向探索，查找使得计算机功耗先增加后降低、且降低速度大于预设降速阈值的方向，即如果能够查找到虽然会先升高功耗，但是又能够迅速降低的方向，则可以依据该方向查找到更好的优化结果，确定得到最终的锁相环电路的最优配置参数。

举例来说，可以在最优锁相环电路的配置参数的基础上选取其中一个参数(分频倍数、低通滤波器的带宽、压控振荡器的振荡频率等任意一种)进行增加，观察计算机功耗的变化状态，如果调整指定次数后计算机功耗均是持续增加或者下降的幅度较小，则调整为减少参数值，如果调整指定次数后计算机功耗仍然是持续增加或者下降的幅度较小，则切换为调整另一个参数，直至找到能够使得计算机功耗先增加后降低、且降低速度大于预设降速阈值的方向，找到该方向后，继续调整参数，如果功耗降低到一定值以后又转为增加，则终止查找，以当前得到的配置参数作为所需查找的最优配置参数。

进一步的，本实施例在调整锁相环电路的配置参数的过程中，还包括记录每次调整的配置参数以及计算机功耗并拟合形成配置曲线，根据配置曲线获取启发式值，使用启发式值预测锁相环电路不同配置参数下的计算机功耗，根据预测结果确定下一次调整的配置参数。例如在上述采用爬山法或者模拟退火算法查找最优配置参数的过程中，通过记录每次调整的配置参数和功耗，通过拟合曲线图来获取启发式值，利用该曲线图上的数据点可以作为启发式值，利用该启发式值来选择下一次的调整量。上述启发式值还可以通过利用历史配置参数与功耗之间的关系计算机出下一次调整锁相环配置参数后计算机功耗的预测值，由该预测值作为启发式值确定下一次的调整量。通过上述计算出启发式值，利用启发式值确定锁相环电路配置调整过程中下一次的调整量，可以实现最优配置参数查找的优化，减少实际尝试调整的次数，进一步提高效率。

本实施例配置库锁相环电路控制的过程中，还包括如果判断到目标计算机工作模式的使用频率超过预设阈值，则控制将目标计算机工作模式对应的锁相环电路的最优配置参数更新至配置库中。例如如果同一计算机工作模式下需要调整的情况多次出现，则更新该模式下的最优配置至配置库。具体还可以配置将频率高的工作模式的最优配置数据替换频率低的工作模式的最优配置数据，以避免增加数据存储负担。

本实施例中，步骤S02中实时监测被控计算机的计算机工作模式变化状态具体包括：实时检测计算机的输入信息，根据检测到的输入信息判断计算机当前的应用环境以及计算机工作模式是否发生改变，如果应用环境、计算机工作模式未发生改变，则保持当前锁相环电路的配置参数不变，如果应用环境、计算机工作模式发生改变，则通过判断计算机的输入信息类型判断当前计算机工作模式，输入信息具体包括输入指令、输入命令行、点击按键、输入数据、输入图片等。

不同的模式适用于不同的应用环境，例如在“睡眠模式”下和“正常工作模式”下的环境存在显著差异。为了判断何时进行模式变化，需要进行特定的操作或输入，例如输入指令或命令行、点击按键、输入数据或图片等。例如，要进入睡眠模式，用户需要点击电源按钮上的“睡眠”按键；而进行数据计算时，则需要输入相关数据。当计算机检测到这些特定操作时，即会进入相应的工作模式，以满足其频率需求。基于计算机的上述操作判定机制，使得计算机能够根据不同的用户需求和环境变化智能地调整工作模式，并切换到适宜的工作模式，调整频率并优化功耗，以实现最佳性能和功耗平衡。

不同工作模式下对锁相环电路的输出频率需求不同，例如睡眠模式下锁相环电路可以切换到较低的频率，正常工作模式下锁相环电路需要切换到适当的工作频率，以满足计算机正常运行所需的高频率，在不同工作模式下保持各频率的基础上还可以进一步优化计算机的功耗达到节能效果。而对于高性能计算机或大型计算机，还可以进一步细化其工作模式，例如，在不需要进行大规模运算时可以切换到低负荷工作模式，只保持最基本的功能，而在需要进行少量运算时可以切换到中负荷工作模式，以平衡性能和能耗；在需要进行大规模运算或图片处理时可以切换到大负荷工作模式以发挥最高性能。

本实施例首先通过自主学习和深度学习的方法进行预训练，形成不同计算机工作模式下最优配置参数的配置库，在锁相环电路实时控制过程中检查计算机当前模式、应用环境是否发生改变，如果环境改变则继续判断新环境是否存在于配置库中，如果存在于配置库中根据配置库内信息直接调整锁相环电路各项参数的配置，切换到所需要的频率，如果不在配置库中尝试使用可以达成所需频率的不同配置得出不同配置和功耗之间的关系，进而筛选出最优配置，使得可以根据实际需求调整工作模式，对外界环境和内部电路变化实现自适应、动态的配置调整，进一步优化计算机的功耗和性能之间的平衡，以满足不同用户的需求。

本实施例配置库中具体为一个应用环境即工作模式，对应配置一种最优配置，完成一次应用(有的应用可能需要计算、图像处理、再计算等一系列操作)可能需要多次迅速调整频率，通过记录下常用的最优配置可以适应快速调整的需要。

在具体应用实施例中，可以通过检测有没有进行从未出现过的操作，如命令行、点击等判断新应用环境是否在配置库中，假设某一计算机之前都在数据运算，没有进行图片处理的模式，当第一次输入图片时，计算机就检测到新的应用环境，之前数据处理的锁相环频率可能就不适用，就要进行新的调整。

本实施例用于实施上述方高性能计算机中锁相环电路智能控制方法的装置包括：

电流评判单元，用于采集锁相环电路、计算机内其余电路的输出电流；

智能控制单元，用于控制在预训练阶段时，控制在不同计算机工作模式下调整锁相环电路的配置参数，并接收配置库电流评判单元监测到的输出电流计算得到对应的计算机功耗，确定出不同计算机工作模式下最优配置参数构建形成配置库；在实时控制阶段时，控制实时检测被控计算机的计算机工作模式变化状态，如果检测到计算机工作模式发生改变，则启动锁相环电路配置调整；启动配置库锁相环电路控制时，判断实时检测到的计算机工作模式是否在配置库中，如果在则配置库中查找对应的最优配置参数，如果不在则控制调整锁相环电路的配置参数并接收配置库电流评判单元监测到的输出电流计算得到对应的计算机功耗，确定出最优配置参数；按照确定出的最优配置参数配置锁相环电路以控制输出所需的频率给计算机内各电路。

本实施例中，智能控制单元包括用于控制执行阶段的阶段控制模块、用于控制执行预训练的预训练模块、用于存储经过预训练得到的配置库的存储模块以及用于控制执行实时控制锁相环电路的实时控制模块，预训练模块、实时控制模块均分别包括控制子模块、调整指定控制子模块以及最优配置查找子模块，控制子模块用于控制在指定计算机工作模式下分别多次调整锁相环电路的配置参数以输出不同频率，调整指定控制子模块用于根据所述电流评判单元的评估结果控制是否执行当前次的调整，最优配置查找子模块用于从不同锁相环电路的配置参数与计算机功耗之间的关系，查找出锁相环电路的最优配置参数。

在具体应用实施例中，由阶段控制单元判断当前执行阶段，如果是预训练阶段，则启动预训练单元，由预训练模块中控制子单元控制在多种指定计算机工作模式下，分别多次调整锁相环电路的配置参数以输出不同频率，功耗评估子模块接收此时电流评判单元监测到的输出电流计算得到对应的计算机功耗，得到不同计算机工作模式下不同锁相环电路的配置参数与计算机功耗之间的关系，由最优配置查找子模块从中查找出最优配置参数，将各计算机工作模式下的最优配置参数存储至存储单元；如果是实时控制阶段，则启动实时控制单元，实时控制单元还包括模式监测子模块、判断子模块以及调用子模块，模式监测子模块用于实时监测计算机工作模式的变化状态，如果发生变化则启动判断子单元判断当前计算机工作模式是否在配置库中，如果在则通过调用子模块调用出对应的最优配置参数，如果不在，启动实时控制模块的控制子模块控制在当前计算机工作模式下，分别多次调整锁相环电路的配置参数以输出不同频率，调整执行控制子模块接收此时电流评判单元监测到的输出电流计算得到对应的计算机功耗，得到当前计算机工作模式下不同锁相环电路的配置参数与计算机功耗之间的关系，由最优配置确定单元从中查找出最优配置参数，输出给控制电路以按照最优配置参数调整锁相环电路的配置参数。

在具体应用实施例中，如图2所示，本实施例高性能计算机中锁相环电路智能控制装置中智能控制单元集成在一AI芯片中，AI芯片的输出作为控制信号传递给锁相环电路的各个部件，对配置参数(分配器分频倍数、低通滤波器带宽、压控振荡器的振荡频率)等等进行调整，经过AI芯片的控制调整后的锁相环电路能够产生当前工作模式所需的频率Fout，并将其输出给计算机内其他组件和电路使用。计算机内其他组件在此频率下的电流值I(rest)和PLL电路的电流值I(PLL)再次反馈给电流评判单元，由电流评判单元测量当前计算机的总功耗，并与之前的总功耗进行对比，以评估AI芯片对锁相环电路参数调整是否能够有效降低计算机的总功耗，从而确定是否需要执行本次调整，AI芯片基于电流评判单元的反馈信息进行自主学习和深度学习，从中识别出不同频率配置和功耗之间的关系，自动搜索具有最佳功耗和性能平衡的配置，并将常用的配置记录保存，不断迭代优化，形成反复迭代、自动适应的控制回路，最终使得锁相环控制可以更好地理解系统和应用模式的特性，以便在系统工作负荷和环境变化时自动适应、优化当前最优频率配置方案，在不同的运行模式下快速、准确地完成PLL电路的配置，减少功耗，提高系统性能。

在具体应用实施例中，电流评判单元可以采用电流镜等实现，通过在SOC芯片内部集成一个电流评判单元，将芯片总电流(即功耗)信息反馈给AI芯片，预先使用自主学习和深度学习的方法对AI芯片进行预训练，在高性能计算机常见的工作模式下多次调整锁相环的配置，根据反馈的电流(功耗)信息，产生并记录常见工作模式下的最优配置，记录配置的位置称为配置库(即生成初始配置库)。在预训练完毕之后即可投入现实使用，在使用中AI芯片检查计算机当前模式、应用环境(比如计算机此时的任务量，是否进行大规模的数据计算)是否发生改变，如果没有发生改变，那么锁相环电路维持当前配置，保证锁相；反之，如果环境改变则继续判断新环境是否存在于配置库中，如果存在于配置库中，那么通过AI芯片根据配置库内信息直接调整锁相环电路各项参数的配置，切换到所需要的频率；反之，则让AI芯片计算并尝试使用可以达成所需频率的不同配置，得出不同配置和功耗之间的关系，从中筛选出最优配置投入使用。如果该工作情况多次出现且该最优配置多次使用，则将最优配置更新至配置库中。调整完毕之后重新检查计算机当前模式，应用环境是否发生变化，循环重复上述步骤即可完成对外界环境和内部电路变化的自适应配置调整。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种高性能处理器中锁相环电路智能控制方法，其特征在于，步骤包括：

在预训练阶段时构建配置库，所述配置库中存储有不同处理器工作模式下锁相环电路的最佳配置参数，所述最佳配置参数为使得处理器达到功耗和性能最佳平衡时的锁相环电路的配置参数，所述配置参数包括分频器的分频倍数、低通滤波器的带宽、压控振荡器的振荡频率中任意一种或多种；

在实时控制阶段时，实时监测被控处理器的处理器工作模式变化状态，如果检测到处理器工作模式发生改变，则启动锁相环电路配置调整；

启动所述锁相环电路控制时，判断实时检测到的处理器工作模式是否在所述配置库中，如果在则控制从所述配置库中查找对应的最优配置参数，如果不在则通过获取当前处理器工作模式下锁相环电路的不同配置参数与处理器功耗之间的关系并查找出最优配置参数；按照查找出的最优配置参数配置锁相环电路以控制输出所需的频率给处理器内各电路。

2.根据权利要求1所述的高性能处理器中锁相环电路智能控制方法，其特征在于，所述构建配置库的步骤包括：

在多种指定处理器工作模式下，分别多次调整锁相环电路的配置参数以输出不同频率；

计算各处理器工作模式下不同的锁相环电路的配置参数时处理器的功耗，获取各处理器工作模式下锁相环电路的不同配置参数与处理器功耗之间的关系；

查找出各处理器工作模式下使得处理器达到功耗和性能最佳平衡时的锁相环电路的配置参数，得到各处理器工作模式下锁相环电路的最佳配置参数；

由各处理器工作模式下锁相环电路的最佳配置参数构建形成所述配置库。

3.根据权利要求2所述的高性能处理器中锁相环电路智能控制方法，其特征在于，采用爬山法查找出所述最优配置参数，步骤包括：不断尝试调整锁相环电路的配置参数并判断调整前后处理器功耗的变化状态，如果调整后处理器的功耗小于调整前处理器的功耗，则执行本次调整，否则放弃本次调整，直至调整后处理器的功耗与调整前处理器的功耗之间的变化量小于预设变化量阈值，得到最终的锁相环电路的最优配置参数。

4.根据权利要求2所述的高性能处理器中锁相环电路智能控制方法，其特征在于，采用模拟退火算法查找出所述最优配置参数，步骤包括：获取当前处理器工作模式下历史最优处理器功耗以及最优锁相环电路的配置参数，在最优处理器功耗以及最优锁相环电路的配置参数以及指定温度下向功耗提高的方向探索，查找使得处理器功耗先增加后降低、且降低速度大于预设降速阈值的方向，得到最终的锁相环电路的最优配置参数。

5.根据权利要求3或4所述的高性能处理器中锁相环电路智能控制方法，其特征在于，在调整锁相环电路的配置参数的过程中，还包括记录每次调整的配置参数以及处理器功耗并拟合形成配置曲线，根据所述配置曲线获取启发式值，或利用历史配置参数与功耗之间的关系处理器出下一次调整锁相环配置参数后处理器功耗的预测值，由所述预测值作为启发式值；根据所述启发式值确定锁相环电路配置调整过程中下一次调整的配置参数。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的高性能处理器中锁相环电路智能控制方法，其特征在于，所述实时监测被控处理器的处理器工作模式变化状态包括：实时检测处理器的输入信息，根据检测到的输入信息判断处理器当前的应用环境以及处理器工作模式是否发生改变，如果应用环境、处理器工作模式未发生改变，则保持当前锁相环电路的配置参数不变，如果应用环境、处理器工作模式发生改变，则通过判断处理器的输入信息类型判断当前处理器工作模式，所述输入信息包括输入指令、输入命令行、点击按键、输入数据、输入图片中任意一种或多种。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的高性能处理器中锁相环电路智能控制方法，其特征在于，所述锁相环电路控制的过程中，还包括如果判断到目标处理器工作模式的使用频率超过预设阈值，则控制将目标处理器工作模式对应的锁相环电路的最优配置参数更新至所述配置库中。

8.一种用于实施权利要求1～7中任意一项所述的高性能处理器中锁相环电路智能控制方法的装置，其特征在于，包括：

电流评判单元，用于采集锁相环电路、处理器内其余电路的输出电流，计算出处理器功耗并评估处理器功耗的变化状态；

智能控制单元，用于控制在预训练阶段时，控制在不同处理器工作模式下多次调整锁相环电路的配置参数，并根据所述电流评判单元的评估结果确定是否执行当前次的调整，获取不同处理器工作模式下处理器功耗与锁相环电路不同的配置参数之间的关系后，查找出不同处理器工作模式下最优配置参数构建形成配置库；在实时控制阶段时，控制实时检测被控处理器的处理器工作模式变化状态，如果检测到处理器工作模式发生改变，则启动锁相环电路配置调整；启动所述锁相环电路控制时，判断实时检测到的处理器工作模式是否在所述配置库中，如果在则所述配置库中查找对应的最优配置参数，如果不在则控制多次调整锁相环电路的配置参数，并根据所述电流评判单元的评估结果确定是否执行当前次的调整，获取处理器功耗与锁相环电路不同的配置参数之间的关系后，查找出最优配置参数；按照查找出的最优配置参数配置锁相环电路以控制输出所需的频率给处理器内各电路。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述智能控制单元包括用于控制执行阶段的阶段控制模块、用于控制执行预训练的预训练模块、用于存储经过预训练得到的配置库的存储模块以及用于控制执行实时控制锁相环电路的实时控制模块，所述预训练模块、所述实时控制模块均分别包括控制子模块、调整指定控制子模块以及最优配置查找子模块，所述控制子模块用于控制在指定处理器工作模式下分别多次调整锁相环电路的配置参数以输出不同频率，所述调整指定控制子模块用于根据所述电流评判单元的评估结果控制是否执行当前次的调整，所述最优配置查找子模块用于从不同锁相环电路的配置参数与处理器功耗之间的关系，查找出锁相环电路的最优配置参数。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述智能控制单元集成在一AI芯片中。