CN117873714A - 处理器的超频方法、装置、设备及计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种处理器的超频方法、装置、设备及计算机可读介质。该方法包括：持续获取目标处理器的功耗预算数据，并基于性能仲裁策略获取目标处理器的标准性能数据；在根据功耗预算数据确定目标处理器达到高负载状态时，基于标准性能数据持续拉高目标处理器的性能，以使目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升；在根据功耗预算数据确定目标处理器达到超频条件时，通过目标处理器的微控制器的固件程序控制目标处理器进行超频。本申请在处理器达到超频条件时，直接通过处理器的微控制器的固件程序来控制处理器进行超频，实现不依赖特殊软件实现超频，解决了现有技术必须依赖特殊软件来实现超频，通用性差的技术问题。

Description

处理器的超频方法、装置、设备及计算机可读介质

技术领域

本申请涉及处理器技术领域，尤其涉及一种处理器的超频方法、装置、设备及计算机可读介质。

背景技术

随着数据中心要求越来越高，对电力资源要求也跟着日益增长，数据中心对高性能需求带来的高能源消耗问题，也受到数据中心关注。服务器作为数据中心的能耗大户，通常都难以在高性能需求和高能源消耗之间找到平衡点，能效比难以达到要求。

目前，相关技术中，通常都采用DVFS(Dynamic Voltage Frequency Scaling，动态电压频率调整)控制，即在不同的场景下，采集服务器CPU(Central Processing Unit，中央处理器)的性能数据，根据性能数据，设置合适的电压和频率，以满足能效比均衡的目的，节省功耗。然而，实际上相关技术采用的DVFS控制在性能数据采集和功耗数据监控方面依然存在问题，如从性能数据采集角度而言，通过操作系统采集性能数据，会因针对不同架构的CPU而言，指令集、编译器以及执行效率的差异导致采集的数据不准确；而通过硬件采集性能数据则存在硬件实现复杂，没有参照需要采集数据、运行大量的业务进行校准调优的问题，缺乏以业务为参照进行校准调优；又如从功耗数据监控角度而言，在高性能场景时，DVFS会存在吃不满最大TDP(Thermal Design Power，热设计功耗)情况，导致在同样的能量消耗下，程序运行的慢，此时往往采用Boost/Turbo超频技术，然而Boost/Turbo超频技术强依赖于特殊软件，并不通用。

针对现有技术必须依赖特殊软件来实现超频，通用性差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请提供了一种处理器的超频方法、装置、设备及计算机可读介质，以解决现有技术必须依赖特殊软件来实现超频，通用性差的技术问题。

根据本申请实施例的一个方面，本申请提供了一种处理器的超频方法，包括：持续获取目标处理器的功耗预算数据，并基于性能仲裁策略获取所述目标处理器的标准性能数据；在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到高负载状态时，基于所述标准性能数据持续拉高所述目标处理器的性能，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升；在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到所述超频条件时，通过所述目标处理器的微控制器的固件程序控制所述目标处理器进行超频。

可选地，所述基于性能仲裁策略获取所述目标处理器的标准性能数据包括：获取所述目标处理器的操作系统计算得到的第一性能数据和所述目标处理器的性能监控模块读取到的第二性能数据；在所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据总量小于第一阈值的情况下，比较所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据大小；若所述第一性能数据大于所述第二性能数据，则将所述第一性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据；若所述第一性能数据小于或等于所述第二性能数据，则将所述第二性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据。

可选地，所述基于性能仲裁策略获取所述目标处理器的标准性能数据还包括：在所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据总量大于或等于所述第一阈值的情况下，利用所述第一性能数据进行曲线拟合，并对拟合的曲线进行平滑滤波，得到第一曲线，并利用所述第二性能数据进行曲线拟合，并对拟合的曲线进行平滑滤波，得到第二曲线；计算同一时间段内所述第一曲线和所述第二曲线之间数据的平均差值；将所述第二性能数据与所述平均差值相加，得到第三性能数据；将所述第三性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据。

可选地，所述在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到高负载状态时，基于所述标准性能数据持续拉高所述目标处理器的性能，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升包括：当所述功耗预算数据达到第二阈值时，确定所述目标处理器达到高负载状态；按照所述标准性能数据逐步提升所述目标处理器的时钟频率和供电电压，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升，其中，所述目标处理器的所述标准性能数据随所述目标处理器的负载的提升而增大。

可选地，所述在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到所述超频条件时，通过所述目标处理器的微控制器的固件程序控制所述目标处理器进行超频包括：当所述功耗预算数据达到第三阈值时，确定所述目标处理器达到所述超频条件；通过所述目标处理器的微控制器的固件程序按照热设计功耗设置最大时钟频率和最大供电电压，以使所述目标处理器的时钟频率和供电电压经过目标时间后分别达到所述最大时钟频率和所述最大供电电压，使所述功耗预算数据达到所述热设计功耗，以使所述目标处理器在所述目标时间内进行超频。

可选地，所述持续获取目标处理器的功耗预算数据包括：持续获取所述目标处理器的功耗监控模块读取到的功耗数据；在所述功耗数据的数据量小于第四阈值的情况下，按照当前获取到的所述功耗数据生成所述功耗预算数据。

可选地，所述持续获取目标处理器的功耗预算数据还包括：在所述功耗数据的数据量大于或等于所述第四阈值的情况下，通过比例积分微分控制器按照滤波策略构建初始功耗预测模型；获取所述目标处理器的功耗的历史数据，并利用所述历史数据训练所述初始功耗预测模型，得到目标功耗预测模型；将所述功耗数据输入所述目标功耗预测模型，以通过所述目标功耗预测模型预测出所述目标处理器在负载持续提升下的所述功耗预算数据。

可选地，所述使所述功耗预算数据达到所述热设计功耗，以使所述目标处理器在所述目标时间内进行超频之后，所述方法还包括：降低所述目标处理器的时钟频率和供电电压，以使所述目标处理器的功耗始终小于或等于所述热设计功耗。

根据本申请实施例的另一方面，本申请提供了一种处理器的超频装置，包括：数据获取模块，用于持续获取目标处理器的功耗预算数据，并基于性能仲裁策略获取所述目标处理器的标准性能数据；高负载运行模块，用于在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到高负载状态时，基于所述标准性能数据持续拉高所述目标处理器的性能，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升；超频模块，用于在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到所述超频条件时，通过所述目标处理器的微控制器的固件程序控制所述目标处理器进行超频。

根据本申请实施例的另一方面，本申请提供了一种电子设备，包括存储器、处理器、通信接口及通信总线，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，存储器、处理器通过通信总线和通信接口进行通信，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。

根据本申请实施例的另一方面，本申请还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行上述的方法。

本申请实施例提供的上述技术方案与相关技术相比具有如下优点：

本申请提供了一种处理器的超频方法，包括：持续获取目标处理器的功耗预算数据，并基于性能仲裁策略获取所述目标处理器的标准性能数据；在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到高负载状态时，基于所述标准性能数据持续拉高所述目标处理器的性能，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升；在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到所述超频条件时，通过所述目标处理器的微控制器的固件程序控制所述目标处理器进行超频。本申请基于性能仲裁策略对操作系统获取的性能数据和CPU的性能监控模块读取的性能数据进行仲裁，既满足通过操作系统进行性能监控的通用性，也使得最终仲裁得到的标准性能数据的准确性得到一定提升，通过CPU的功耗监控模块读取并计算CPU的功耗预算数据，进而根据功耗预算数据判断处理器达到高负载时根据标准性能数据继续拉高处理器的性能，直至达到超频条件时，直接通过处理器的微控制器的固件程序来控制处理器进行超频，实现不依赖特殊软件实现超频，解决了现有技术必须依赖特殊软件来实现超频，通用性差的技术问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本申请实施例提供的一种可选的处理器的超频方法流程示意图；

图2为根据本申请实施例提供的一种可选的CPU软件框架示意图；

图3为根据本申请实施例提供的一种可选的CPU硬件架构示意图；

图4为根据本申请实施例提供的一种可选的处理器的超频的整体流程示意图；

图5为根据本申请实施例提供的一种可选的处理器的超频装置框图；

图6为本申请实施例提供的一种可选的电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

为了解决背景技术中提及的问题，根据本申请实施例的一方面，提供了一种处理器的超频方法的实施例，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤S102，持续获取目标处理器的功耗预算数据，并基于性能仲裁策略获取所述目标处理器的标准性能数据；

步骤S104，在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到高负载状态时，基于所述标准性能数据持续拉高所述目标处理器的性能，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升；

步骤S106，在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到所述超频条件时，通过所述目标处理器的微控制器的固件程序控制所述目标处理器进行超频。

通过上述步骤S102至S106，本申请基于性能仲裁策略对操作系统获取的性能数据和CPU的性能监控模块读取的性能数据进行仲裁，既满足通过操作系统进行性能监控的通用性，也使得最终仲裁得到的标准性能数据的准确性得到一定提升，通过CPU的功耗监控模块读取并计算CPU的功耗预算数据，进而根据功耗预算数据判断处理器达到高负载时根据标准性能数据继续拉高处理器的性能，直至达到超频条件时，直接通过处理器的微控制器的固件程序来控制处理器进行超频，实现不依赖特殊软件实现超频，解决了现有技术必须依赖特殊软件来实现超频，通用性差的技术问题。

本申请提供的处理器的超频方法搭载于如图2所示的CPU软件框架下，如图2所示，该CPU软件框架包括硬件+固件层、系统层以及用户层，用户层为CPU执行的业务应用程序，系统层为CPU运行的操作系统，包括依赖库、网络、设备驱动、进程间通信、PM(PowerManagement，电源管理)框架、内存管理、调度、文件系统以及其他组件，其中，PM框架是系统层面的CPU性能和功耗管理框架。硬件+固件层包括BIOS/ACPI和HW，ACPI(AdvancedConfiguration and Power Interface，高级配置和电源接口)是一种电源管理规范，它提供了一种统一的接口，用于管理计算机系统的电源。ACPI定义了操作系统和硬件之间的电源管理交互方式，包括系统的电源状态、设备电源状态、电源管理事件等。BIOS(BasicInput/Output System，基本输入输出系统)是计算机的基本输入输出系统，它包含了计算机启动和运行所需的基本硬件配置信息，以及一些基本的输入输出功能。BIOS中包含了ACPI的配置和实现，可以通过ACPI接口与操作系统进行交互，实现电源管理功能。HW是CPU厂商的自定义实现。

要实现本申请提供的超频方法，需CPU厂商在HW部分按照如图3所示的设计搭建CPU的硬件架构。下面对该CPU的硬件架构的各个模块进行说明：

CPU0-n，代表多个CPU在一个SOC(System on a Chip，片上系统，是一种集成电路芯片，将多个电子元器件集成在一个芯片上，实现一个完整的系统功能，SOC可以包括处理器、存储器、输入输出接口、通信接口等部分)中。举例而言，目前大型的服务器等芯片，内部都会集成数百个CPU，运行如linux/windows等标准操作系统。

MCU，微控制器，用来运行自有的固件程序，在满足操作系统的PM框架同时，实现自定义的功耗和性能的处理策略。

传感器，主要用于采集温度数据，传感器会有多个，对应到每个或若干CPU或者分布在SOC不同地方。

监控模块，主要用于性能监控和功耗监控。性能监控，用于至少获取多个CPU和其他模块(包括但不限于PCIe(Peripheral Component Interconnect Express，告诉串行通信互联)，DDR(Double Data Rate，双倍数据速率)等)的性能数据。功耗监控，用于获取多个CPU和其他模块的功耗数据。性能监控模块是在CPU内部实现性能监控功能的纯软件实现、纯硬件实现或者是软硬结合实现，功耗监控模块是在CPU内部实现功耗监控功能的纯软件实现、纯硬件实现或者是软硬结合实现。

时钟模块，为SOC提供时钟，多个CPU的频率修改需要通过时钟模块来完成。

电源模块，为SOC提供上电，多个CPU的电压修改需要通过电源模块控制外部PMIC(Power Management IC，电源管理集成电路)。

在步骤S102中，基于性能仲裁策略获取目标处理器的标准性能数据，具体是对操作系统获取的性能数据和CPU的性能监控模块读取的性能数据进行仲裁。通过操作系统获取性能数据是比较通用的手段，但面对不同架构的CPU时，指令集、编译器以及指令执行效率的差异会导致拿到的性能数据不够准确。而通过CPU的性能监控模块获取性能数据虽然能够拿到较为准确的数据，但缺点是一旦没有运行大量业务的参照数据来对其进行校准调优，那么该方法就只能应用于特定的场景，无法全面应用于实际业务场景，通用性极差。因此，本申请结合二者，对操作系统获取的性能数据和CPU的性能监控模块读取的性能数据进行仲裁，从而既满足通过操作系统进行性能监控的通用性，也使得最终仲裁得到的标准性能数据的准确性得到一定提升。下面对此进行说明。

在一个可选的实施例中，步骤S102中，基于性能仲裁策略获取目标处理器的标准性能数据包括：

步骤1，获取所述目标处理器的操作系统计算得到的第一性能数据和所述目标处理器的性能监控模块读取到的第二性能数据；

步骤2，在所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据总量小于第一阈值的情况下，比较所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据大小；

步骤3，若所述第一性能数据大于所述第二性能数据，则将所述第一性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据；

步骤4，若所述第一性能数据小于或等于所述第二性能数据，则将所述第二性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据。

本申请实施例中，从目标处理器的操作系统中获取计算得到的第一性能数据。同时，从目标处理器的性能监控模块中读取第二性能数据。这两组数据均涵盖了处理器的各种性能指标，如CPU利用率、执行速度、内存使用情况、功耗等。在获取了第一性能数据和第二性能数据后，需根据记录的数据的数据量来执行对应的性能仲裁策略。对于记录的数据较少的情况，即在所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据总量小于第一阈值的情况下，采用谁的数据大，就选数据大的数据作为标准性能数据，即若所述第一性能数据大于所述第二性能数据，则将所述第一性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据，若所述第一性能数据小于或等于所述第二性能数据，则将所述第二性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据。第一阈值是性能数据的数据量的预设阈值，可以根据实际需求进行设置。

对于记录的数据已经达到一定规模时，则需要以业务为参照对CPU的性能监控模块获取的数据进行校准调优。

在一个可选的实施例中，所述基于性能仲裁策略获取目标处理器的标准性能数据还包括：

步骤1，在所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据总量大于或等于所述第一阈值的情况下，利用所述第一性能数据进行曲线拟合，并对拟合的曲线进行平滑滤波，得到第一曲线，并利用所述第二性能数据进行曲线拟合，并对拟合的曲线进行平滑滤波，得到第二曲线；

步骤2，计算同一时间段内所述第一曲线和所述第二曲线之间数据的平均差值；

步骤3，将所述第二性能数据与所述平均差值相加，得到第三性能数据；

步骤4，将所述第三性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据。

本申请实施例中，当记录的数据已经达到一定规模时，将记录的操作系统计算的第一性能数据拟合并平滑滤波成第一曲线Curve_a，将记录的CPU性能监控模块读取到的第二性能数据也拟合并平滑滤波成第二曲线Curve_b，进而计算同一时间段内所述第一曲线和所述第二曲线之间数据的平均差值，该同一时间段可以是性能数据获取到第一阈值规模的时间段。该平均差值的计算式可表示为：

其中，同一时间段内通过两种方式获取的性能数据的数量相同，n为该同一时间段内获取的第一性能数据和第二性能数据的数量。最后，使用平均差值对第二性能数据进行校准，即将所述第二性能数据与所述平均差值相加，得到第三性能数据，其计算式可表示为：

Perf＝Δ_perf+Perf_{curve_b}

至此，第三性能数据Perf就可作为仲裁通过的标准性能数据。

另外，当记录的数据已经达到一定规模时，还可以先判断记录的数据是否有效，即是否在性能误差范围内。进一步还可以对数据进行滤波，以消除抖动，即去除离散数据。最后以操作系统计算得到的第一性能数据作为业务参照，去校准调优性能监控模块读取到的第二性能数据，从而得到更加准确的标准性能数据。

本申请实施例中，确定第一性能数据和第二性能数据是否都在预设的性能误差范围内。如果都在误差范围内，说明这两组数据都是可靠的，可以进行下一步骤；否则，可能需要重新收集或验证数据。如果数据在误差范围内，首先对第一性能数据和第二性能数据进行滤波。滤波的目的是去除数据中的离散值或异常值，确保数据的连续性和稳定性。滤波算法可以采用移动平均、指数移动平均(EMA)等滤波技术。以滤波后的第一性能数据作为业务参照，对滤波后的第二性能数据进行校准。校准的目的是使两组数据在相同的基准上可比，从而获得更为准确的性能数据。具体的校准调整方法可以根据实际需求而定，例如使用线性插值、平滑过渡等算法。通过校准过程，可以得到第三性能数据，这组数据结合了第一性能数据和第二性能数据的优点，提供了更为全面的处理器性能信息。

在步骤S102中，功耗预算数据是根据负载变动而变动的一个比较平滑的数据，功耗预算数据的设定一是为了判断目标处理器的功耗走势，二是为了计算与热设计功耗的差值，从而确定功耗余量，即CPU在超频之前以及通过超频还能提升多少性能的提升空间，三是为了确保处理器在提升时钟频率和供电电压实现超频的基础上，不会超过设计的热量限制，即热设计功耗，从而避免过热或不稳定。

在一个可选的实施例中，所述获取功耗预算数据包括：

步骤1，获取所述目标处理器的功耗监控模块读取到的功耗数据；

步骤2，在所述功耗数据的数据量小于第四阈值的情况下，按照当前获取到的所述功耗数据生成所述功耗预算数据。

本申请实施例中，对于记录的数据较少的情况，即在所述功耗数据的数据量小于第四阈值的情况下，不做特殊处理，以读取的功耗数据为准，按照当前获取到的所述功耗数据生成所述功耗预算数据。上述第四阈值可以根据实际需求进行设置。

在一个可选的实施例中，所述获取功耗预算数据还包括：

步骤1，在所述功耗数据的数据量大于或等于所述第四阈值的情况下，通过比例积分微分控制器按照滤波策略构建初始功耗预测模型；

步骤2，获取所述目标处理器的功耗的历史数据，并利用所述历史数据训练所述初始功耗预测模型，得到目标功耗预测模型；

步骤3，将所述功耗数据输入所述目标功耗预测模型，以通过所述目标功耗预测模型预测出所述目标处理器在负载持续提升下的所述功耗预算数据。

本申请实施例中，对于记录的数据较多的情况，即在所述功耗数据的数据量大于或等于所述第四阈值的情况下，可以基于目标处理器的功耗数据生成更为精确和可靠的功耗预算数据。具体的，使用PID(比例-积分-微分)控制器和滤波算法来建立初始功耗预测模型。PID控制器可以根据系统的当前状态和目标状态来调整控制参数，而滤波算法则用于平滑数据波动，减少噪声干扰。使用目标处理器的功耗的历史数据来训练和验证初始功耗预测模型，以使训练完成的目标功耗预测模型学习到预测未来的功耗情况的能力。可以通过调整PID控制器的参数和滤波算法的配置，来优化模型的预测准确性和稳定性。最后，将所述功耗数据输入所述目标功耗预测模型，以通过所述目标功耗预测模型预测出所述目标处理器在负载持续提升下的所述功耗预算数据。

在步骤S104中，在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到高负载状态时，基于所述标准性能数据持续拉高所述目标处理器的性能，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升，即CPU运行在达到高负载状态时，需以高性能模式运行。

在一个可选的实施例中，所述在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到高负载状态时，基于所述标准性能数据持续拉高所述目标处理器的性能，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升包括：

步骤1，当所述功耗预算数据达到第二阈值时，确定所述目标处理器达到高负载状态；

步骤2，按照所述标准性能数据逐步提升所述目标处理器的时钟频率和供电电压，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升，其中，所述目标处理器的所述标准性能数据随所述目标处理器的负载的提升而增大。

本申请实施例中，当所述功耗预算数据达到第二阈值时，说明目标处理器达到高负载状态。该第二阈值可作为负载程度的阈值，功耗预算数据达到第二阈值说明处理器此时处于高负载场景，需要以高性能模式运行。该第二阈值可以根据实际需求进行设置，如以热设计功耗为100％的话，则第二阈值可设置为热设计功耗的70％，即功耗预算数据达到热设计功耗的70％时，判断目标处理器处于高负载场景，需要以高性能模式运行。

在超频之前，即功耗预算数据达到第二阈值，未达到第三阈值(功耗预算数据判断超频条件的阈值)时，可以通过CPU自己的高性能模式来控制CPU随负载提高而逐步提升性能，即按照所述标准性能数据逐步提升所述目标处理器的时钟频率和供电电压，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升，继而使所述目标处理器的功耗预算数据趋向于第三阈值继续提升。由于性能数据在高负载时也是一个持续爬升的过程，因此同样可以基于DVFS技术来实现目标处理器的时钟频率和供电电压的逐步提升。

在实践中，CPU在面对高负载场景需要以高性能模式运行时，DVFS会存在吃不满最大TDP(Thermal Design Power，热设计功耗，代表了CPU的热量设计功耗，即CPU在满载运行时所散发的热量)的情况，导致在同样的能量消耗下，程序运行的慢。现有技术往往通过Boost/Turbo超频技术来使CPU吃满最大TDP功耗，从而释放CPU的最强性能，但Boost/Turbo超频技术需要特殊软件的支持，其通用性极差。

为此，针对需要依赖特殊软件才能实现超频的问题，在步骤S106中，本申请直接通过CPU的微控制器(MCU)的固件程序来控制目标处理器进行超频。

在一个可选的实施例中，所述在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到所述超频条件时，通过所述目标处理器的微控制器的固件程序控制所述目标处理器进行超频包括：

步骤1，当所述功耗预算数据达到第三阈值时，确定所述目标处理器达到所述超频条件；

步骤2，通过所述目标处理器的微控制器的固件程序按照热设计功耗设置最大时钟频率和最大供电电压，以使所述目标处理器的时钟频率和供电电压经过目标时间后分别达到所述最大时钟频率和所述最大供电电压，使所述功耗预算数据达到所述热设计功耗，以使所述目标处理器在所述目标时间内进行超频。

当功耗预算数据达到第三阈值时，CPU的性能达到超频临界点，受CPU的保护机制的限制，无法再通过DVFS技术来继续提升目标处理器的时钟频率和供电电压来实现超频，因此本申请通过目标处理器的微控制器的固件程序直接按照所述热设计功耗设置最大时钟频率和最大供电电压，以使CPU突破限制在短时间内实现超频。超频的过程就是所述目标处理器的实时时钟频率和实时供电电压经过目标时间后分别达到所述最大时钟频率和所述最大供电电压的过程，使所述目标处理器的功耗预算数据达到所述热设计功耗，以使所述目标处理器在所述目标时间内进行超频，充分释放最强性能。上述第三阈值可以根据实际需求进行设置，如以热设计功耗为100％的话，则第三阈值可设置为热设计功耗的85％，即功耗预算数据达到热设计功耗的85％时，判断目标处理器需要进行超频以释放最强性能。

通过本申请提供的实现自动超频的方法，可以不依赖系统软件进行超频的支持，使得CPU的微控制器的固件本身就自带超频功能。CPU的微控制器的固件是固化的软件，存储在计算机的永久储存器中，负责CPU、内存及相关硬件的初始化，并引导操作系统启动。固件提供一些基本的功能，例如调节电源、开关某些总线、控制CPU频率等等。对于这些功能，主要是用来操作电路板上已有的电路组件。

在一个可选的实施例中，所述使所述功耗预算数据达到所述热设计功耗，以使所述目标处理器在所述目标时间内进行超频之后，所述方法还包括：降低所述目标处理器的时钟频率和供电电压，以使所述目标处理器的功耗始终小于或等于所述热设计功耗。

本申请实施例中，在完成超频操作后，为了确保处理器不会过热或超出设计的功耗限制，需要进行降频操作。通过降低时钟频率和供电电压，可以降低处理器的功耗，使其始终保持在热设计功耗以下。

下面基于图4来说明本申请提供的处理器的超频方法完整流程。如图4所示，操作系统触发PM管理框架，获取和计算当前CPU的性能数据，包括利用率。将利用率转换为VF对应索引，执行DVFS。通过操作系统的标准接口向CPU的固件发送VF调整请求，固件收到VF调整请求后，处理该请求消息，根据索引转换成利用率，并记录，作为所述第一性能数据。通过性能监控模块读取和计算当前CPU的利用率，并记录，作为所述第二性能数据。通过性能仲裁机制确定最终的性能数据。同时，通过功耗监控模块读取和计算当前CPU的功耗，并记录，根据记录的功耗数据计算功耗预算数据。若根据功耗预算数据确定CPU负载较高，则首先需要以高性能模式运行以拉高CPU的性能，在根据功耗预算数据确定CPU达到超频条件时，需要通过CPU的微控制器的固件程序直接控制CPU实现自动超频。按照超频后的频率和电压进行调整，设置完成后，答复操作系统的VF调整请求，操作系统按照调整的频率和电压设置成功。

另外，若CPU负载不高的情况下，不需要超频处理，直接使用性能数据确定要调整的频率和电压，通过DVFS完成调整。按照调整的频率和电压设置完成后，答复操作系统的VF调整请求，操作系统按照调整的频率和电压设置成功。

在一个可选的实施例中，若CPU负载不高的情况下，不需要超频处理，直接使用性能数据确定要调整的频率和电压，通过DVFS完成调整包括以下步骤：

步骤1，根据所述标准性能数据确定所述目标处理器运行在最优能效比下的目标时钟频率和目标供电电压；

步骤2，在所述目标处理器的当前时钟频率和当前供电电压任一与对应的所述目标时钟频率、所述目标供电电压不一致时，将所述目标处理器的当前时钟频率和当前供电电压调整为所述目标时钟频率和所述目标供电电压，以提升所述目标处理器的能效比。

本申请实施例中，通过分析目标处理器的标准性能数据，可以确定该处理器在最优能效比下的理想时钟频率和供电电压。其中，根据所述标准性能数据确定所述目标处理器运行在最优能效比下的目标时钟频率和目标供电电压具体可以采用DVFS(DynamicVoltage Frequency Scaling，动态电压频率调整)技术来实现。DVFS是一种根据芯片所运行的应用程序对计算能力的不同需要，动态调节芯片的运行频率和电压，从而达到节能的目的的技术。

本申请实施例中，一旦目标处理器的当前时钟频率和当前供电电压任一与对应的所述目标时钟频率、所述目标供电电压不一致，即可将所述目标处理器的当前时钟频率和当前供电电压调整为所述目标时钟频率和所述目标供电电压，以提升所述目标处理器的能效比。

本申请实施例中，基于准确性得到提升的标准性能数据确定目标处理器运行在最优能效比下的目标时钟频率和目标供电电压，能够找到高性能需求和高能源消耗之间的平衡点，从而提高目标处理器的能效比，解决了现有技术还无法在高性能需求和高能源消耗之间找到平衡点，能效比难以达到要求的技术问题。

本申请基于性能仲裁策略对操作系统获取的性能数据和CPU的性能监控模块读取的性能数据进行仲裁，既满足通过操作系统进行性能监控的通用性，也使得最终仲裁得到的标准性能数据的准确性得到一定提升，进而能够基于准确性得到提升的标准性能数据确定目标处理器运行在最优能效比下的目标时钟频率和目标供电电压，能够找到高性能需求和高能源消耗之间的平衡点，从而提高目标处理器的能效比，而且还能够在高负载情况下不依赖系统软件实现自动超频，提升通用性。

本申请基于性能仲裁策略对操作系统获取的性能数据和CPU的性能监控模块读取的性能数据进行仲裁，既满足通过操作系统进行性能监控的通用性，也使得最终仲裁得到的标准性能数据的准确性得到一定提升，进而根据功耗预算数据判断处理器达到高负载时根据标准性能数据继续拉高处理器的性能，直至达到超频条件时，直接通过处理器的微控制器的固件程序来控制处理器进行超频，实现不依赖特殊软件实现超频，解决了现有技术必须依赖特殊软件来实现超频，通用性差的技术问题。

根据本申请实施例的又一方面，如图5所示，提供了一种处理器的超频装置，包括：

数据获取模块501，用于持续获取目标处理器的功耗预算数据，并基于性能仲裁策略获取所述目标处理器的标准性能数据；

高负载运行模块503，用于在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到高负载状态时，基于所述标准性能数据持续拉高所述目标处理器的性能，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升；

超频模块505，用于在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到所述超频条件时，通过所述目标处理器的微控制器的固件程序控制所述目标处理器进行超频。

需要说明的是，该实施例中的数据获取模块501可以用于执行本申请实施例中的步骤S102，该实施例中的高负载运行模块503可以用于执行本申请实施例中的步骤S104，该实施例中的超频模块505可以用于执行本申请实施例中的步骤S106。

此处需要说明的是，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以通过软件实现，也可以通过硬件实现。

可选地，该数据获取模块，具体用于：获取所述目标处理器的操作系统计算得到的第一性能数据和所述目标处理器的性能监控模块读取到的第二性能数据；在所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据总量小于第一阈值的情况下，比较所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据大小；若所述第一性能数据大于所述第二性能数据，则将所述第一性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据；若所述第一性能数据小于或等于所述第二性能数据，则将所述第二性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据。

可选地，该数据获取模块，还用于：在所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据总量大于或等于所述第一阈值的情况下，利用所述第一性能数据进行曲线拟合，并对拟合的曲线进行平滑滤波，得到第一曲线，并利用所述第二性能数据进行曲线拟合，并对拟合的曲线进行平滑滤波，得到第二曲线；计算同一时间段内所述第一曲线和所述第二曲线之间数据的平均差值；将所述第二性能数据与所述平均差值相加，得到第三性能数据；将所述第三性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据。

可选地，该高负载运行模块，具体用于：当所述功耗预算数据达到第二阈值时，确定所述目标处理器达到高负载状态；按照所述标准性能数据逐步提升所述目标处理器的时钟频率和供电电压，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升，其中，所述目标处理器的所述标准性能数据随所述目标处理器的负载的提升而增大。

可选地，该超频模块，具体用于：当所述功耗预算数据达到第三阈值时，确定所述目标处理器达到所述超频条件；通过所述目标处理器的微控制器的固件程序按照热设计功耗设置最大时钟频率和最大供电电压，以使所述目标处理器的时钟频率和供电电压经过目标时间后分别达到所述最大时钟频率和所述最大供电电压，使所述功耗预算数据达到所述热设计功耗，以使所述目标处理器在所述目标时间内进行超频。

可选地，该数据获取模块，还用于：持续获取所述目标处理器的功耗监控模块读取到的功耗数据；在所述功耗数据的数据量小于第四阈值的情况下，按照当前获取到的所述功耗数据生成所述功耗预算数据。

可选地，该数据获取模块，还用于：在所述功耗数据的数据量大于或等于所述第四阈值的情况下，通过比例积分微分控制器按照滤波策略构建初始功耗预测模型；获取所述目标处理器的功耗的历史数据，并利用所述历史数据训练所述初始功耗预测模型，得到目标功耗预测模型；将所述功耗数据输入所述目标功耗预测模型，以通过所述目标功耗预测模型预测出所述目标处理器在负载持续提升下的所述功耗预算数据。

可选地，该处理器的超频装置，还包括功耗限制模块，具体用于：降低所述目标处理器的时钟频率和供电电压，以使所述目标处理器的功耗始终小于或等于所述热设计功耗。

根据本申请实施例的另一方面，本申请提供了一种电子设备，如图6所示，包括存储器601、处理器603、通信接口605及通信总线607，存储器601中存储有可在处理器603上运行的计算机程序，存储器601、处理器603通过通信接口605和通信总线607进行通信，处理器603执行计算机程序时实现上述方法的步骤。

上述电子设备中的存储器、处理器通过通信总线和通信接口进行通信。所述通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral Component Interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry Standard Architecture，简称EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。

存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

根据本申请实施例的又一方面还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述任一实施例的步骤。

可选地，在本申请实施例中，计算机可读介质被设置为存储用于所述处理器执行以下步骤的程序代码：

持续获取目标处理器的功耗预算数据，并基于性能仲裁策略获取所述目标处理器的标准性能数据；

在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到高负载状态时，基于所述标准性能数据持续拉高所述目标处理器的性能，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升；

在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到所述超频条件时，通过所述目标处理器的微控制器的固件程序控制所述目标处理器进行超频。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

本申请实施例在具体实现时，可以参阅上述各个实施例，具有相应的技术效果。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable LogicDevice，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的单元来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种处理器的超频方法，其特征在于，包括：

持续获取目标处理器的功耗预算数据，并基于性能仲裁策略获取所述目标处理器的标准性能数据；

在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到高负载状态时，基于所述标准性能数据持续拉高所述目标处理器的性能，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升；

在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到所述超频条件时，通过所述目标处理器的微控制器的固件程序控制所述目标处理器进行超频。

2.根据权利要求1所述的处理器的超频方法，其特征在于，所述基于性能仲裁策略获取所述目标处理器的标准性能数据包括：

获取所述目标处理器的操作系统计算得到的第一性能数据和所述目标处理器的性能监控模块读取到的第二性能数据；

在所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据总量小于第一阈值的情况下，比较所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据大小；

若所述第一性能数据大于所述第二性能数据，则将所述第一性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据；

若所述第一性能数据小于或等于所述第二性能数据，则将所述第二性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据。

3.根据权利要求2所述的处理器的超频方法，其特征在于，所述基于性能仲裁策略获取所述目标处理器的标准性能数据还包括：

在所述第一性能数据和所述第二性能数据的数据总量大于或等于所述第一阈值的情况下，利用所述第一性能数据进行曲线拟合，并对拟合的曲线进行平滑滤波，得到第一曲线，并利用所述第二性能数据进行曲线拟合，并对拟合的曲线进行平滑滤波，得到第二曲线；

计算同一时间段内所述第一曲线和所述第二曲线之间数据的平均差值；

将所述第二性能数据与所述平均差值相加，得到第三性能数据；

将所述第三性能数据作为通过仲裁的所述标准性能数据。

4.根据权利要求1所述的处理器的超频方法，其特征在于，所述在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到高负载状态时，基于所述标准性能数据持续拉高所述目标处理器的性能，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升包括：

当所述功耗预算数据达到第二阈值时，确定所述目标处理器达到高负载状态；

按照所述标准性能数据逐步提升所述目标处理器的时钟频率和供电电压，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升，其中，所述目标处理器的所述标准性能数据随所述目标处理器的负载的提升而增大。

5.根据权利要求1所述的处理器的超频方法，其特征在于，所述在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到所述超频条件时，通过所述目标处理器的微控制器的固件程序控制所述目标处理器进行超频包括：

当所述功耗预算数据达到第三阈值时，确定所述目标处理器达到所述超频条件；

通过所述目标处理器的微控制器的固件程序按照热设计功耗设置最大时钟频率和最大供电电压，以使所述目标处理器的时钟频率和供电电压经过目标时间后分别达到所述最大时钟频率和所述最大供电电压，使所述功耗预算数据达到所述热设计功耗，以使所述目标处理器在所述目标时间内进行超频。

6.根据权利要求1所述的处理器的超频方法，其特征在于，所述持续获取目标处理器的功耗预算数据包括：

持续获取所述目标处理器的功耗监控模块读取到的功耗数据；

在所述功耗数据的数据量小于第四阈值的情况下，按照当前获取到的所述功耗数据生成所述功耗预算数据。

7.根据权利要求6所述的处理器的超频方法，其特征在于，所述持续获取目标处理器的功耗预算数据还包括：

在所述功耗数据的数据量大于或等于所述第四阈值的情况下，通过比例积分微分控制器按照滤波策略构建初始功耗预测模型；

获取所述目标处理器的功耗的历史数据，并利用所述历史数据训练所述初始功耗预测模型，得到目标功耗预测模型；

将所述功耗数据输入所述目标功耗预测模型，以通过所述目标功耗预测模型预测出所述目标处理器在负载持续提升下的所述功耗预算数据。

8.根据权利要求5所述的处理器的超频方法，其特征在于，所述使所述功耗预算数据达到所述热设计功耗，以使所述目标处理器在所述目标时间内进行超频之后，所述方法还包括：

降低所述目标处理器的时钟频率和供电电压，以使所述目标处理器的功耗始终小于或等于所述热设计功耗。

9.一种处理器的超频装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于持续获取目标处理器的功耗预算数据，并基于性能仲裁策略获取所述目标处理器的标准性能数据；

高负载运行模块，用于在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到高负载状态时，基于所述标准性能数据持续拉高所述目标处理器的性能，以使所述目标处理器的性能趋向于超频条件继续提升；

超频模块，用于在根据所述功耗预算数据确定所述目标处理器达到所述超频条件时，通过所述目标处理器的微控制器的固件程序控制所述目标处理器进行超频。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器、通信接口及通信总线，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述存储器、所述处理器通过所述通信总线和所述通信接口进行通信，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至8任一项所述的处理器的超频方法。

11.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求1至8任一所述的处理器的超频方法。