DE102012212441A1

DE102012212441A1 - System und Verfahren zum Betreten und Verlassen eines Schlafmodus in einem Graphikuntersystem

Info

Publication number: DE102012212441A1
Application number: DE102012212441A
Authority: DE
Inventors: Rajeev Jayavant; Thomas E. Dewey; David Wyatt
Original assignee: Nvidia Corp
Current assignee: Nvidia Corp
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2032-07-17
Also published as: DE102012212441B4; GB2493257B; GB2493257A; TWI603186B; CN102902345A; US20130027413A1; GB201212275D0; TW201319798A; US10817043B2

Abstract

Eine Technik ist für eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) offenbart, in einen Energiespartiefschlafmodus einzutreten und diesen zu verlassen. Die Technik beinhaltet das Bewahren des Verarbeitungszustands innerhalb des lokalen Speichers, indem der lokale Speicher konfiguriert wird, in einem Selbstaktualisierungsmodus zu arbeiten, während die GPU für den Tiefschlaf abgeschaltet ist. Eine Schnittstpelt ist, ist konfiguriert, um störende GPU-Signale daran zu hindern, korrektes Selbstaktualisieren des lokalen Speichers zu unterbrechen. Störende GPU-Signale können aus den GPU-Abschalt- und GPU-Anschaltereignissen, die mit dem Eintreten in und Verlassen des Tiefschlafmodus durch die GPU assoziiert sind, resultieren.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Graphikverarbeitungssysteme und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Betreten und Verlassen eines Schlafmodus in einem Graphikuntersystem.
Beschreibung der verwandten Technik
Bestimmte Computersysteme weisen eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) auf, die konfiguriert ist, um Berechnungsaufgaben in Kooperation mit einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU) durchzuführen. Während des normalen Betriebs kann die GPU den Berechnungsaufgaben wie benötigt zugeordnet sein. Daten- und Programmcode, der sich auf die Berechnungsaufgaben bezieht, ist herkömmlicherweise innerhalb eines lokalen Speichersystems gespeichert, das ein oder mehrere Speichervorrichtungen aufweist. Bestimmte Zustandsinformationen, die sich auf die Berechnungsaufgaben beziehen, können auf der GPU gespeichert sein. Zwischen dem Durchführen der Berechnungsaufgaben kann die GPU inaktiv (im Leerlauf, idle) für vorhersehbare Zeitspannen bleiben. Während einer Spanne von inaktiver Zeit kann die GPU in einen Schlafmodus versetzt werden, um den Energieverbrauch zu reduzieren. Eine Art von Schlafmodus beinhaltet das Ausblenden (gating off) eines primären Taktsignals zu einem oder mehreren Taktbereichen innerhalb der GPU. Ausblenden des primären Taktsignals kann in vorteilhafter Weise den dynamischen Energieverbrauch reduzieren. Jedoch führt moderne Herstellungstechnologie, die die Herstellung von fortgeschrittenen GPU-Vorrichtungen mit extrem dichten Schaltkreisen ermöglicht, zwangsläufig einen signifikanten statischen Energieverlust (power dissipation) ein, der vorhanden ist, so oft die GPU-Vorrichtung angeschaltet ist.
Um statischen Energieverlust während Spannen von inaktiver Zeit (idle time) anzugehen, führt ein zweiter Schlafmodus, der hierin als ein tiefer Schlafmodus (deep sleep mode) bezeichnet wird, aktuell ein Abschalten der Energie zu der GPU ein. Der Tiefschlafmodus reduziert weiter einen mittleren Energieverbrauch, in dem sowohl dynamischer als auch statischer Energieverlust, der mit Teilbereichen der GPU-Schaltkreise verbunden ist, die in den Tiefschlafmodus wechseln, eliminiert werden.
Vor dem Wechseln (entering) in den Tiefschlafmodus muss Betriebszustandsinformation für die GPU auf dem Systemspeicher gespeichert werden, der konfiguriert ist, um die Betriebszustandsinformation zu bewahren, die bestimmte Inhalte des lokalen Speichers sowie bestimmte Teilbereiche des internen GPU-Zustands aufweisen kann. Die Betriebszustandsinformation muss innerhalb der GPU und des lokalen Speichers wieder hergestellt werden, bevor die GPU den Betrieb wieder aufnimmt und unmittelbar folgend auf ein Verlassen des Tiefschlafmodus. Jedes Mal, wenn die GPU herkömmlich in den Tiefschlafmodus versetzt wird, wird die Betriebszustandsinformation zu einem Hauptspeicher übertragen, der mit der CPU assoziiert ist. Jedes Mal, wenn die GPU in herkömmlicher Weise den Tiefschlaf verlässt, wird die Betriebszustandsinformation von dem Hauptspeicher zu der GPU und dem lokalen Speicher übertragen. Betreten (entering) und Verlassen des Tiefschlafs beinhaltet Übertragen von signifikanten Beträgen an Zustandsinformation zwischen dem Systemspeicher und der GPU. Als eine Konsequenz kann das Verwenden des Tiefschlafmodus sehr zeitaufwändig sein und führt zu einer Degradierung der Gesamtsystemleistung.
Wie das Vorhergehende darstellt, ist, was in der Technik benötigt wird, eine verbesserte Technik zum Betreten und Verlassen eines Tiefschlafmodus in einer Graphikverarbeitungseinheit.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung legt ein Verfahren, das mittels einer Graphikverarbeitungseinheit (GPU) implementiert ist, zum Wechseln in und Verlassen eines Schlafmodus dar. Das Verfahren weist das Empfangen eines Befehls, in einen Schlafmodus einzutreten (enter), Speichern eines internen Verarbeitungszustands für die GPU auf ein Speichersystem, das lokal zu der GPU ist, Veranlassen von zumindest einer Speichervorrichtung, die in dem Speichersystem enthalten ist, in einen Selbstaktivierungsmodus (self-refresh mode) zu wechseln (enter), und Wechseln in einen Herunterfahrzustand (power-down state) auf.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung legt ein computerlesbares Speichermedium dar, das Instruktionen aufweist, die, wenn sie durch einen Prozessor ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor die Verfahrensschritte, die oben dargelegt sind, durchführt. Wiederum eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung legt eine Rechenvorrichtung dar, die konfiguriert ist, die Verfahrensschritte, die oben dargelegt sind, zu implementieren.
Ein Vorteil der offenbarten Technik ist, dass eine GPU effizient in einen Tiefschlaf-Energiespar-Modus wechseln und diesen verlassen kann, indem Niedrigenergie-Selbstaktualisierungsmodi (low power self-refresh modes), die von einem lokal angebrachten Speicher verfügbar sind, wirksam eingesetzt werden. Im Gegensatz dazu profitieren Systeme des Stands der Technik nicht von dem Aufrechterhalten des GPU-Kontextes innerhalb eines lokalen Speichers.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Damit die Weise, in der die oben genannten Merkmale der Erfindung, im Detail verstanden werden kann, kann eine speziellere Beschreibung der Erfindung, die oben kurz zusammengefasst ist, durch Bezugnahme auf Ausführungsformen, von denen manche in den angehängten Zeichnungen dargestellt sind, erlangt werden. Es muss jedoch beachtet werden, dass die angehängten Zeichnungen nur übliche Ausführungsformen dieser Erfindung darstellen und daher nicht als beschränkend im Hinblick auf den Schutzumfang betrachtet werden sollten, da die Erfindung andere gleich effektive Ausführungsformen zulassen kann.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Computersystem darstellt, das konfiguriert ist, einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung zu implementieren;
2 stellt Kommunikationssignale zwischen einem Parallelverarbeitungsuntersystem und verschiedenen Komponenten des Computersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
3A ist eine detaillierte Darstellung einer externen Konditionierungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3B ist eine detaillierte Darstellung einer integrierten Konditionierungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4A stellt ein Flussdiagramm von Verfahrensschritten, um zu veranlassen, dass das Parallelverarbeitungssystem in einen Tiefschlafzustand wechselt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; und
4B stellt ein Flussdiagramm von Verfahrensschritten zum Veranlassen, dass das Parallelverarbeitungssystem den Tiefschlafzustand verlässt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Detaillierte Beschreibung
In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezielle Details dargestellt, um ein vollständigeres Verständnis der Erfindung bereitzustellen. Jedoch wird dem Fachmann ersichtlich sein, dass die Erfindung ohne ein oder mehrere dieser speziellen Details ausgeübt werden kann. In anderen Instanzen wurden gut bekannte Merkmale nicht beschrieben, um ein Verschleiern der Erfindung zu vermeiden.
Systemüberblick
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Computersystem 100 darstellt, das konfiguriert ist, um einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung zu implementieren. Das Computersystem 100 weist eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 102 und einen Systemspeicher 104 auf, die konfiguriert sind, über einen Verbindungspfad zu kommunizieren, der eine Speicherbridge 105 aufweisen kann. Die Speicherbridge 105, die zum Beispiel ein North Bridge Chip sein kann, ist über einen Bus oder einen anderen Kommunikationspfad 106 (zum Beispiel einen Hypertransportlink) mit einer E/A (Eingang/Ausgang) (I/O, Input/Output)-Bridge 107 verbunden. Die I/O-Bridge 107, die zum Beispiel ein South Bridge Chip sein kann, empfängt eine Benutzereingabe von einer oder mehreren Benutzereingabevorrichtungen 108 (zum Beispiel Tastatur, Maus) und leitet die Eingabe an die CPU 102 über den Kommunikationspfad 106 und die Speicherbridge 105 weiter. Ein Parallelverarbeitungsuntersystem 112 ist mit der Speicherbridge 105 über einen Bus oder einen anderen Kommunikationspfad 113 (zum Beispiel einen PCI-Express, Accelerated Graphics Port oder HyperTransport Link) gekoppelt. In einer Ausführungsform ist das Parallelverarbeitungsuntersystem 112 ein Graphikuntersystem, das Pixel zu einer Anzeigevorrichtung 110 (zum Beispiel einem herkömmlichen CRT oder LCD-basierten Monitor) liefert. Ein Parallelverarbeitungsuntersystemtreiber 103 ist konfiguriert, um das Parallelverarbeitungsuntersystem 112 zu verwalten. Der Parallelverarbeitungsuntersystemtreiber 103 kann konfiguriert sein, um Graphikprimitive über den Kommunikationspfad 113 für das Parallelverarbeitungsuntersystem 112 zu senden, um Pixeldaten zur Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 110 zu erzeugen. Eine Systemfestplatte 114 ist auch mit der I/O-Bridge 107 verbunden. Ein Switch 116 stellt Verbindungen zwischen der I/O-Bridge 107 und anderen Komponenten, wie etwa einem Netzwerkadapter 118 und verschiedenen Erweiterungskarten 120 und 121 bereit.
Ein eingebetteter Controller 150 ist mit dem Parallelverarbeitungsuntersystem 112 gekoppelt. In einer Ausführungsform ist der eingebettete Controller 150 auch mit der CPU 102 über einen Verbindungspfad gekoppelt, der die Speicherbridge 105 aufweisen kann. Alternativ ist der eingebettete Controller 150 mit der CPU 102 über die I/O-Bridge 107 gekoppelt. Wie unten detaillierter beschrieben ist der eingebettete Controller 150 konfiguriert, um bestimmte Betriebsaspekte des Parallelverarbeitungsuntersystems 112 zu verwalten.
Andere Komponenten (nicht explizit gezeigt), einschließlich universeller serieller Bus(universal serial bus, USB)-Verbindungen oder anderen Port- bzw. Schnittstellenverbindungen, CD-Laufwerken, DVD-Laufwerken, filmaufnehmenden Vorrichtungen und ähnliche, können auch entweder mit der Speicherbridge 105 oder der I/O-Bridge 107 verbunden sein. Kommunikationspfade, die die verschiedenen Komponenten in 1 verbinden, können unter Verwendung von irgendwelchen geeigneten Protokollen, wie PCI (Peripheral Component Interconnect), PCI-Express, AGP (Accelerated Graphics Port), HyperTransport oder irgend einem anderen (irgendwelchen anderen) Bus- oder Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsprotokoll(en) implementiert werden. Die Verbindungen zwischen verschiedenen Vorrichtungen können irgendwelche technisch möglichen Protokolle verwenden.
In einer Ausführungsform integriert das Parallelverarbeitungsuntersystem 112 Schaltkreise, die zur Graphik- und Videoverarbeitung optimiert sind, einschließlich beispielsweise Videoausgabeschaltkreisen, und stellt eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) dar. In einer anderen Ausführungsform kann das Parallelverarbeitungsuntersystem 112 mit einem oder mehreren anderen Systemelementen integriert sein, wie der Speicherbridge 105, CPU 102 und I/O-Bridge 107, um ein System-auf-dem-Chip (System On Chip, SoC) zu bilden.
Es wird anerkannt werden, dass das hierin gezeigte System veranschaulichend ist, und dass Variationen und Modifikationen möglich sind. Die Verbindungstypologie, einschließlich der Anzahl und Anordnung von Bridges, der Anzahl von CPUs 102 und der Anzahl von Parallelverarbeitungsuntersystemen 112, kann modifiziert werden, wie es für eine spezielle Implementierung benötigt wird. Beispielsweise ist in manchen Ausführungsformen der Systemspeicher 104 mit der CPU 102 direkt statt durch eine Bridge verbunden, und andere Vorrichtungen kommunizieren mit dem Systemspeicher 104 über die Speicherbridge 105 und die CPU 102. In anderen alternativen Topologien ist das Parallelverarbeitungsuntersystem 112 mit der I/O-Bridge 107 oder direkt mit der CPU 102 statt mit der Speicherbridge 105 verbunden. In wiederum anderen Ausführungsformen sind die I/O-Bridge 107 und die Speicherbridge 105 auf einem einzelnen Chip integriert. Bestimmte Ausführungsformen können zwei oder mehrere CPUs 102 und zwei oder mehrere Parallelverarbeitungsuntersysteme 112 aufweisen. Die bestimmten Komponenten, die hierin gezeigt sind, sind optional; beispielsweise könnte irgendeine Anzahl von Erweiterungskarten oder peripheren Vorrichtungen unterstützt werden. In manchen Ausführungsformen ist der Schalter 116 eliminiert, und der Netzwerkadapter 118 und die Erweiterungskarten 120, 121 verbinden direkt mit der I/O-Bridge 107.
2 stellt Kommunikationssignale zwischen dem Parallelverarbeitungsuntersystem 112 und verschiedenen Komponenten des Computersystems 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Ein Detail des Computersystems 100 ist gezeigt, welches den eingebetteten Controller (Embedded Controller, EC) 150, eine SPI Flash-Vorrichtung 256, ein Systembasis-Eingabe-/Ausgabe-System (System Basic Input/Output System, SBIOS) 252, und den Treiber 103 darstellt. Der EC 150 kann ein eingebetteter Controller sein, der eine weiterentwickelte Konfiguration- und Energieschnittstelle (Advanced Configuration and Power Interface, ACPI) implementiert, die ermöglicht, dass ein Betriebssystem, das auf einer CPU 102 ausführt, die Energieverwaltung von verschiedenen Komponenten des Computersystems 100 konfiguriert und steuert. In einer Ausführungsform ermöglicht der EC 150, dass das Betriebssystem, das auf der CPU 102 ausführt, mit der GPU 240 über den Treiber 103 kommuniziert, auch wenn der Kommunikationspfad 113 deaktiviert ist. In einer Ausführungsform weist der Kommunikationspfad 113 einen PCIe-Bus auf, der während des aktiven Betriebs der GPU 240 aktiviert oder deaktiviert sein kann, um Energie zu sparen, wenn die GPU 240 in einem Energiespar-(Schlaf)-Modus ist. Beispielsweise kann, wenn die GPU 240 und der PCIe-Bus in einem Energiesparmodus heruntergefahren sind, das Betriebssystem, das auf der CPU 102 ausführt, den EC 150 instruieren, die GPU 240 aufzuwecken, indem ein Benachrichtigungs-ACPI-Ereignis an den EC 150 über den Treiber 103 gesendet wird.
Die GPU 240 ist mit einem lokalen Speichersystem 242 über einen Speicherschnittstellenbus 246 gekoppelt. Datenübertragungen über den Speicherschnittstellenbus 246 werden durch das Speicher-Takt-Aktivierungs-Signal (memory clock enable signal) CKE 248 aktiviert. Das lokale Speichersystem 242 weist Speichervorrichtungen 244, wie beispielsweise dynamische Zufallszugriffsspeicher(Dynamic Random Access Memory, DRAM)-Vorrichtungen, auf.
Das Computersystem 100 kann mehrere Anzeigevorrichtungen 110, wie beispielsweise ein internes Anzeigefeld 110(0) und ein oder mehrere externe Anzeigefelder 110(1) bis 110(N), aufweisen. Jede der einen oder mehreren Anzeigevorrichtungen 110 kann mit der GPU 240 über Kommunikationspfade 280(0) bis 280(N) verbunden sein. In einer Ausführungsform sind Hot-Plug-Detektier(hot-plug detect, HPD)-Signale, die in den Kommunikationspfaden 280 enthalten sind, auch mit dem EC 150 verbunden. Wenn eine oder mehrere Anzeigevorrichtungen 110 in einem Bedienfeld-Selbst-Aktualisierungsmodus arbeiten, kann der EC 150 verantwortlich sein, die HPD-Signale zu überwachen und die GPU 240 aufzuwecken, wenn der EC 150 ein Hot-Plug-Ereignis oder eine Unterbrechungsanfrage von einer der Anzeigevorrichtungen 110 detektiert.
In einer Ausführungsform ist ein Videoerzeugungssperr(Video Generation Lock, GEN_LCK)-Signal zwischen der internen Anzeigevorrichtung 110(0) und der GPU 240 enthalten. Das GEN_LCK-Signal überträgt ein Synchronisierungssignal von der Anzeigevorrichtung 110(0) zu der GPU 240. Das GEN_LCK-Signal kann durch bestimmte Synchronisierungsfunktionen verwendet werden, die durch die Anzeigevorrichtung 110(0) implementiert sind. Beispielsweise kann die GPU 240 Videosignale, die aus Pixeldaten in den Speichervorrichtungen 244 erzeugt werden, mit den GEN_LCK-Signalen synchronisieren. GEN_LCK kann den Beginn des aktiven Frames beispielsweise durch Übertragen eines internen vertikalen Synchronisations-Signals zu der GPU 240 angeben.
Der EC 150 überträgt ein GPU-Energie-Aktivierungs-(GPU_PWR) und Bildspeicher-Energie-Aktivierungs-(Frame buffer power enable, FB_PWR)-Signal zu Spannungsreglern (voltage regulators, VR) 260 und 262, die konfiguriert sind, um jeweils eine Versorgungsspannung zu der GPU 240 und den Speichervorrichtungen 244 bereitzustellen. Der EC 150 überträgt auch die WARMBOOT (Warmstart)-, Selbst-Aktualisierungs-Aktivierungs-(SELF_REF) und RESET(Rücksetz)-Signale zu der GPU 240 und empfängt ein GPU-EVENT(GPU-Ereignis)-Signal von der GPU 240. Schließlich kann der EC 150 mit der GPU 240 über einen Industriestandard „I2C”- oder „SMBus”-Datenbus kommunizieren. Die Funktionalität von diesen Signalen ist unten beschrieben.
Das GPU_PWR-Signal steuert den Spannungsregler 260, der die GPU 240 mit einer Versorgungsspannung versorgt. Wenn die Anzeigevorrichtung 110 einen Selbst-Aktualisierungsmodus (Self Refresh Mode) betritt, kann ein Betriebssystem, das auf der CPU 102 ausführt, den EC 150 instruieren, Energie zu der GPU 240 auszulöschen, indem eine Aufforderung an den Treiber 103 getätigt wird. Der EC 150 wird dann das GPU_PWR-Signal auf niedrig (low) ansteuern (drive), um Energie zu der GPU 240 auszulöschen, um den Gesamtenergieverbrauch des Computersystems 100 zu reduzieren. In ähnlicher Weise steuert das FB_PWR-Signal den Spannungsregler, der die Speichervorrichtung 244 mit einer Versorgungsspannung versorgt. Wenn die Anzeigevorrichtung 110 einen Selbstaktualisierungsmodus betritt, kann das Computersystem 100 auch Energie zu den Speichervorrichtungen 244 auslöschen, um den Gesamtenergieverbrauch des Computersystems 100 weiter zu reduzieren. Das FB_PWR-Signal wird in einer ähnlichen Weise wie das GPU_PWR-Signal gesteuert. Das RESET-Signal kann während des Aufweckens der GPU 240 in einen aktiven Zustand gebracht werden, um die GPU 240 in einem Rücksetzzustand zu halten, während es den Spannungsreglern, die Energie zu der GPU 240 und den Speichervorrichtungen 244 bereitstellen, erlaubt ist, zu stabilisieren.
Das WARMBOOT-Signal wird durch den EC 150 in einen aktiven Zustand gebracht, um anzugeben, dass die GPU 240 einen Betriebszustand von der SPI-Flash-Vorrichtung 156 wiederherstellen sollte, statt eine vollständigen Kaltstart-Sequenz durchzuführen. In einer Ausführungsform kann die GPU 240, wenn die Anzeigevorrichtung 110 einen Bedienfeld-Selbst-Aktualisierungsmodus betritt, konfiguriert sein, um einen aktuellen Zustand in der SPI-Flash-Vorrichtung 256 zu speichern, bevor die GPU 240 heruntergefahren wird. Die GPU 240 kann dann einen Betriebszustand wiederherstellen, indem die gespeicherte Zustandsinformation von der SPI-Flash-Vorrichtung 256 beim Aufwecken geladen wird. Laden der gespeicherten Zustandsinformation reduziert die Zeit, die benötigt wird, um die GPU 240 aufzuwecken, relativ zu dem Durchführen einer vollständigen Kaltstartsequenz (cold-boot sequence). Das Reduzieren der Zeit, die benötigt wird, um die GPU 240 aufzuwecken, ist vorteilhaft während des Hochfrequenzeintritts und -verlassens in einen Bedienfeld-Selbst-Aktualisierungsmodus. In diesem Szenario kann Energie zu den Speichervorrichtungen 244 festgehalten werden, um es den Speichervorrichtungen 244 zu erlauben, in einem Niedrigenergie-Selbstaktualisierungsmodus zu arbeiten, wodurch ein Warmstart der GPU 240 beschleunigt wird.
Das SELF_REF-Signal wird in einen hohen (high) Zustand (Selbstaktualisierung ist aktiv) durch den EC 150 gebracht, wenn die Anzeigevorrichtung 110 in einem Bedienfeld-Selbstaktualisierungsmodus arbeitet. Das SELF_REF-Signal zeigt der GPU 240 an, dass die Anzeigevorrichtung 110 aktuell in einem Bedienfeld-Selbstaktualisierungsmodus arbeitet, und dass der Kommunikationspfad 280 untätig sein sollte. In einer Ausführungsform kann die GPU 240 ein oder mehrere Signale innerhalb des Kommunikationspfads 280 mit Masse durch schwache Pull-down-Widerstände verbinden, wenn das SELF_REF-Signal in einem aktiven Zustand ist.
Das GPUEVENT-Signal ermöglicht der GPU 240, der CPU 102 anzuzeigen, dass ein Ereignis aufgetreten ist, auch wenn der PCIe-Bus aus ist. Die GPU 240 kann das GPUEVENT in einen aktiven Zustand bringen, um den System-EC 150 zu alarmieren, um den I2C/SMBUS zu konfigurieren, die Kommunikation zwischen der GPU 240 und dem System-EC 150 zu aktivieren. Der I2C/SMBUS ist ein bidirektionaler Kommunikationsbus, der als ein I2C, SMBUS oder ein anderer bidirektionaler Kommunikationsbus konfiguriert ist, der konfiguriert ist, die GPU 240 und den System-EC 150 zu aktivieren, um zu kommunizieren. In einer Ausführungsform kann der PCIe-Bus abgeschaltet werden, wenn die Anzeigevorrichtung 110 in einem Bedienfeld-Selbst-Aktualisierungsrnodus arbeitet. Das Betriebssystem kann die GPU 240 über Ereignisse, wie beispielsweise Cursor-Aktualisierungen oder eine Bildschirmaktualisierung, durch den System-EC 150 benachrichtigen, auch wenn der PCIe-Bus abgeschaltet ist.
3A ist eine detaillierte Darstellung einer externen Konditionierungsschaltung 350 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Konditionierungsschaltung 350 ist konfiguriert, um kurze Störimpulse (Glitches) von dem Speichertaktaktualisierungssignal CKE 248 von 2 während Übergängen zwischen Betriebsmodi zu entfernen. Insbesondere ermöglicht, wenn das Speichersystem 242 in einem Selbstaktualisierungszustand ist, das Entfernen von kurzen Störimpulsen von dem CKE 248 das Speichersystem 242, zuverlässig in dem Selbstaktualisierungszustand zu arbeiten. Die Betriebsmodi können, ohne Beschränkung, Energiespar- und normale Betriebsmodi für die GPU 240 und das Speichersystem 242 aufweisen. Die Konditionierungsschaltung 350 weist einen Feldeffekttransistor (FET) 310, Widerstände 312–316, FET 320, FET 330, Widerstände 322 und 334 und eine Verzögerungsschaltung 332 auf. Wenn Signal-Zieh(Pull)-Aktivieren 324 hochgesetzt ist, zieht die Konditionierungsschaltung 350 CKE 248 auf Low und RSTM* 338 auf High („*” zeigt ein aktives Low-Signal an). In einer Ausführungsform ist der Widerstand 312 ungefähr zwei Größenordnungen niedriger im Widerstandswert als die Widerstände 314 und 316, um einen relativ starken Pull-down-Pfad durch den Widerstand 312 und den FET 310 bereitzustellen. Beispielsweise kann der Widerstand 312 100 Ohm sein, während die Widerstände 314 und 316 10000 Ohm sein können. Des Weiteren kann der Widerstand 322 ungefähr zwei Größenordnungen niedriger im Widerstandswert als der Widerstand 334 sein. Beispielsweise kann der Widerstand 322 100 Ohm sein, während der Widerstand 334 10000 Ohm sein kann. Wenn Pull-Aktivieren 324 auf High gesetzt ist, ist der FET 320 angeschaltet, um RSTM* 338 auf High zu ziehen, was Zurücksetzen zu dem Speichersystem 242 deaktiviert. Mit Zurücksetzen (reset) deaktiviert kann das Speichersystem 242 in dem Selbstaktualisierungsmodus arbeiten. Wenn Pull-Aktivieren 324 auf High gesetzt ist, ist der FET 330 auch abgeschaltet, was RST* 336 von dem RSTM* 338 Signal isoliert. Wenn Pull-Aktivieren 324 auf Low gesetzt ist, sind die FETs 310 und 320 abgeschaltet, was Herunterziehen (Pull-down) von CKE 248 und Heraufziehen (Pull-up) von RSTM* 338 durch die Konditionierungsschaltung 350 deaktiviert. Wenn Pull-Aktivierung 324 auf Low gesetzt ist, ist der FET 330 auch angeschaltet, was RST* 336 mit dem RSTM* 338 Signal koppelt, was es der GPU 240 erlaubt, den Rücksetzzustand des Speichersystems 242 zu steuern. Die Verzögerungsschaltung 332 kann konfiguriert sein, zu verzögern, wenn der FET 330 an- und abgeschaltet wird mit Bezug auf die FETs 310 und 320.
Während des aktiven Betriebs überträgt die GPU 240 Befehlsinformationen und Daten zu den Speichervorrichtungen 244, indem die Befehlsinformationen und Daten über die Speichervorrichtungen 244 getaktet werden, wenn das Speichertaktaktivierungssignal CKI 248 aktiv ist. In einer Ausführungsform ist das SELF_REF-Signal, das durch den System-EC 150 von 1 erzeugt wird, mit dem Pull-Aktivieren 324-Signal gekoppelt und steuert dieses an. Wenn SELF_REF auf High gesetzt wird (für den Energiespar-Selbst-Aktualisierungsmodus), wird CKE 248 auf Low über den FET 310 und Widerstand 312 gezogen, und RSTM* 338 wird auf High durch den FBVDDQ 326 über den FET 320 und Widerstand 322 gezogen. Wenn SELF_REF auf Low gesetzt wird, ist es der GPU 240 erlaubt, in den aktiven Betrieb zu wechseln. Während des aktiven Betriebs ist der Spannungsregler 260 aktiviert, um die GPU-Versorgungsspannung 362 zu erzeugen, und der Spannungsregler 262 ist aktiviert, um die Speicherversorgungsspannung 364 zu erzeugen. In einer Ausführungsform ist FBVDDQ 326 mit der Speicherversorgungsspannung 364 gekoppelt.
Um in einen Tiefschlafmodus einzutreten, wobei die GPU 240 abgeschaltet ist, sind die Speichervorrichtungen 244 konfiguriert, um in den Selbstaktualisierungsmodus zu wechseln, um Daten innerhalb der Speichervorrichtungen 244 zu bewahren. Wenn das Pull-Aktivierungs-324Signal durch den System-EC 150 auf High (aktiv) gesetzt wird, sind die Speichervorrichtungen 244 konfiguriert, um in einem Selbstaktualisierungsmodus zu arbeiten, der potentiell unterbrochen werden kann, wenn ein störendes Aktivierungssignal auf CKE 248 empfangen wird. Wenn die GPU 240 angeschaltet oder abgeschaltet wird, können Schaltkreise innerhalb der GPU 240 ein störendes Signal, wie beispielsweise eine aktive Wahrnehmspitze, auf CKE 248 erzeugen und korrekten Selbstaktualisierungsbetrieb der Speichervorrichtung 244 unterbrechen. Um das Erzeugen eines störenden Signals auf CKE 248 zu vermeiden, schaltet (klemmt) die Konditionierungsschaltung 350 CKE 248 parallel auf Masse über den Widerstand 312 und den FET 310, wenn Selbstaktualisierung aktiv ist, und das Pull-Aktivierungs 324-Signal High ist. Vor dem Abschalten der GPU 240 oder dem Anschalten der GPU 240 wird CKE 248 parallel auf Masse geschaltet, wodurch störende Signale von CKE 248 entfernt werden. Die Konditionierungsschaltung 350 wird durch einen Energiebereich mit Energie versorgt, der von der GPU-Versorgungsspannung 362 isoliert ist. Beispielsweise kann die Konditionierungsschaltung 350 durch die Speicherversorgungsspannung 364 mit Energie versorgt werden.
Während des normalen Betriebs erzeugt und speichert die GPU 240 Zustandsdaten 340 innerhalb der Speichervorrichtungen 244. Wenn die GPU 240 abgeschaltet ist, wird der Selbstaktualisierungsmodus der Speichervorrichtung 244 verwendet, um die Zustandsdaten 340 zu bewahren. In einer Ausführungsform weisen die Zustandsdaten 340 gespeicherte Programm- und Dateninformationen auf, die auf Operationen bezogen sind, die durch die GPU 240 durchgeführt werden. In einer alternativen Ausführungsform weisen die Zustandsdaten 340 auch interne Zustandsinformation auf, die herkömmlicherweise exklusiv innerhalb der GPU 240 während des normalen Betriebs gespeichert wird. In einer solchen Ausführungsform wird die interne Zustandsinformation auf die Speichervorrichtung 244 geschrieben, bevor die GPU 240 für die Tiefschlafoperation abgeschaltet wird, und bevor die Speichervorrichtungen 244 in den Selbstaktualisierungsmodus versetzt werden. Alternativ kann die interne Zustandsinformation auf den SPI-Flash 256 geschrieben werden, bevor die GPU 240 für die Tiefschlafoperation abgeschaltet wird.
3B ist eine detaillierte Darstellung einer integrierten Speichertaktaktivierungs-Deglitch(Ent-Störung)-Schaltung 350 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist die Konditionierungsschaltung 350 innerhalb der GPU 240 integriert. Wichtig ist die Konditionierungsschaltung 350 jedoch konfiguriert, um von einem separaten Energiebereich zu arbeiten, wie beispielsweise von der Speicherversorgungsspannung 364. Techniken zum Herstellen von Auf-Chip(On-Chip)-Schaltkreisen, die isolierte Energiebereiche haben, sind in der Technik bekannt und irgendwelche solche Techniken können eingesetzt werden, um die Konditionierungsschaltung 340 zu implementieren, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
4A stellt ein Flussdiagramm von Verfahrensschritten 400 dar, um das Parallelverarbeitungssystem zu veranlassen, einen Tiefschlafzustand zu betreten, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Obwohl die Verfahrensschritte in Verbindung mit den Systemen von 1 bis 3B beschrieben sind, wird der Fachmann verstehen, dass irgendein System, das konfiguriert ist, um die Verfahrensschritte durchzuführen, in irgendeiner Reihenfolge, innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung ist.
Das Verfahren beginnt bei Schritt 410, wo die GPU 240 einen Befehl zum Übergehen in einen Leerlauf(idle)-Zustand empfängt. In Schritt 412 hält die GPU 240 das Verarbeiten an. An diesem Punkt können eingehende Befehle verzögert werden, irgendwelche Verarbeitungswarteschlangen können entleert werden, und irgendwelche anhängigen Anfragen können vervollständigt oder zurückgezogen werden. Nachdem dieser Schritt vervollständigt ist, weist der interne GPU-Zustand Primärkonfigurations- und Zustandsinformation auf, die leicht gespeichert werden kann. In Schritt 414 speichert die GPU 240 interne GPU-Zustände auf einen lokalen Speicher. In einer Ausführungsform speichert die GPU 240 den internen GPU-Zustand zu den Speichervorrichtungen 244. In einer alternativen Ausführungsform speichert die GPU 240 den internen GPU-Zustand zu einer lokal angebrachten Flash-Speichervorrichtung, wie beispielsweise SPI-Flash 256. In Schritt 416 konfiguriert die GPU 240 die Speichervorrichtungen 244, einen Selbstaktualisierungsmodus zu betreten. An diesem Punkt sind die Speichervorrichtungen 244 in der Lage, gespeicherte Daten auf unbestimmte Zeit zu bewahren, während relativ geringe Energie verbraucht wird. In Schritt 418 betritt die GPU 240 einen Rücksetzmodus. Während die GPU 240 in den Rücksetzmodus wechselt, steuert der System-EC 150 das SELF_REF-Signal aktiv an. In Schritt 420 fährt die GPU 240 herunter. Das Verfahren endet in Schritt 420.
4B stellt ein Flussdiagramm von Verfahrensschritten 402 dar, um das Parallelverarbeitungssystem zu veranlassen, den Tiefschlafzustand zu verlassen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Obwohl die Verfahrensschritte in Verbindung mit den Systemen von 1 bis 3B beschrieben sind, wird der Fachmann verstehen, dass irgendein System, was konfiguriert ist, die Verfahrensschritte in irgendeiner Reihenfolge durchzuführen, innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung ist.
Das Verfahren beginnt bei Schritt 440, wo die GPU 240 in einen angeschalteten Zustand von einem abgeschalteten Zustand wechselt. Wenn in Schritt 450 die GPU 240 den angeschalteten Zustand aus einem Tiefschlaf betritt, dann fährt das Verfahren bei Schritt 454 fort. In einer Ausführungsform bestimmt die GPU 240, dass der angeschaltete Zustand einem Tiefschlafzustand folgt, indem das SELF_REF-Signal untersucht wird. Wenn die GPU 240 mit dem SELF_REF-Signal auf High gesetzt anschaltet, dann wechselt die GPU 240 in den angeschalteten Zustand von einem Tiefschlafzustand. Wenn die GPU 240 anschaltet, deaktiviert der System-EC 150 das SELF_REF-Signal. In Schritt 454 konfiguriert die GPU 240 die Speichervorrichtung 244, den Selbstauffrischmodus (Self-refresh mode) zu verlassen. In Schritt 456 lädt die GPU 240 den gespeicherten internen GPU-Zustand von dem lokalen Speicher neu. In einer Ausführungsform ist der interne GPU-Zustand in Speichervorrichtungen 244 gespeichert. In einer alternativen Ausführungsform ist der interne GPU-Zustand in einer lokalen Flash-Vorrichtung gespeichert, wie beispielsweise SPI-Flash 256. Nach dem Neuladen des internen GPU-Zustands kann die GPU 240 den normalen Betrieb wieder aufnehmen. In Schritt 460 nimmt die GPU 240 den normalen Betrieb wieder auf, indem in einen Betriebszustand gewechselt wird. Das Verfahren endet in Schritt 460.
Zurückkehrend zu Schritt 450 fährt, wenn die GPU 240 in den angeschalteten Zustand nicht aus dem Tiefschlaf wechselt, dann das Verfahren bei Schritt 452 fort. In Schritt 452 führt die GPU 240 einen herkömmlichen Kaltstart durch.
In Summe ist eine Technik für eine GPU offenbart, in einen Tiefschlafmodus zu wechseln und diesen zu verlassen. Die GPU ist in der Lage, in einen Tiefschlafmodus effizient zu wechseln, indem bestimmter Verarbeitungskontext innerhalb eines lokal angebrachten Speichers gespeichert wird. Die GPU ist in der Lage, effizient den Tiefschlafmodus zu verlassen, indem Zugriff auf Zustandsinformationen gehabt wird, die bewahrt werden, während die GPU abgeschaltet ist.
Ein Vorteil der offenbarten Technik ist, dass eine GPU effizient in einen Tiefschlaf-Energiespar-Modus wechseln und diesen verlassen kann, indem Niedrigenergie-Selbstaktualisierungsmodi, die von lokal angebrachtem Speicher verfügbar sind, wirksam eingesetzt werden. Im Gegensatz dazu profitieren Systeme des Stands der Technik nicht von dem Aufrechterhalten von GPU-Kontext innerhalb von lokalem Speicher.
Während das Vorhergehende auf Ausführungsformen der Erfindung gerichtet ist, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung entwickelt werden, ohne von dem Basisschutzumfang davon abzuweichen. Beispielsweise können Aspekte der vorliegenden Erfindung in Hardware oder Software oder in einer Kombination von Hardware und Software implementiert werden. Eine Ausführungsform der Erfindung kann als ein Programmprodukt zur Verwendung mit einem Computersystem implementiert werden. Das (Die) Programm(e) des Programmprodukts definiert Funktionen der Ausführungsformen (einschließlich der hierin beschriebenen Verfahren) und kann auf einer Vielzahl von computerlesbaren Speichermedien enthalten sein. Veranschaulichende computerlesbare Speichermedien weisen auf, aber sind nicht beschränkt auf: (i) nicht-beschreibbare Speichermedien (zum Beispiel nur Lesespeichervorrichtungen innerhalb eines Computers wie beispielsweise CD-ROM Disk, die durch ein CD-ROM Laufwerk lesbar sind, Flash-Speicher, ROM-Chips oder irgendeine andere Art von nicht-flüchtigen Festhalbleiterspeicher (solid state non-volatile semiconductor memory), auf denen Informationen permanent gespeichert sind; und (ii) beschreibbare Speichermedien (zum Beispiel Disketten innerhalb eines Diskettenlaufwerks oder Festplattenlaufwerk oder irgendeine andere Art von Zufallzugriffs-Festhalbleiterspeicher (solid state random access semiconductor memory)), auf denen veränderbare Informationen gespeichert sind. Solche computerlesbaren Speichermedien sind, wenn sie computerlesbare Instruktionen tragen, die die Funktionen der vorliegenden Erfindung lenken, Ausführungsformen der Erfindung.
Im Hinblick auf das Vorhergehende ist der Schutzumfang der Erfindung durch die Ansprüche, die folgen, bestimmt.

Claims

Ein Verfahren, das durch eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) implementiert ist, zum Eintreten in und Verlassen eines Schlafmodus, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen eines Befehls, in einen Schlafmodus einzutreten; Speichern von einem internen Verarbeitungszustand für die GPU auf ein Speichersystem, das lokal zu der GPU ist; Veranlassen, dass zumindest eine Speichervorrichtung, die in dem Speichersystem enthalten ist, in einen Selbstaktualisierungsmodus eintritt; und Eintreten in einen Abschaltzustand.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend Verzögern aller eingehenden Arbeitslasten und Vervollständigen aller Verarbeitungen, die in Gang ist, um das Verarbeiten innerhalb der GPU anzuhalten.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die zumindest eine Speichervorrichtung eine dynamische Zufallszugriffsspeicher(DRAM)-Vorrichtung aufweist, und der Schritt des Speicherns das Kopieren des internen Verarbeitungszustands für die GPU auf die DRAM-Vorrichtung aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die zumindest eine Speichervorrichtung einen nicht-flüchtigen Speicher aufweist, und der Schritt des Speicherns das Kopieren des internen Verarbeitungszustands für die GPU und eines Speicherschnittstellenzustands auf dem nicht-flüchtigen Speicher aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die GPU und das Speichersystem konfiguriert sind, um bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit und einem Betriebszustand vor dem Eintreten in den Abschaltzustands zu arbeiten.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend Veranlassen, dass zumindest ein Aktivierungssignal, das verwendet wird, um die Übertragung von Daten zwischen der GPU und dem Speichersystem zu steuern, auf eine feste Spannung geklemmt wird, bevor in den Abschaltzustand eingetreten wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend: Eintreten in einen Abschaltzustand; Bestimmen, dass der Abschaltzustand mit dem Schlafmodus assoziiert ist; Veranlassen, dass die zumindest eine Speichervorrichtung, die in dem Speichersystem enthalten ist, den Selbstaktualisierungsmodus verlässt; erneut Laden des internen Verarbeitungszustands für die GPU von dem Speichersystem auf die GPU.
Das Verfahren gemäß Anspruch 7, weiterhin aufweisend Durchführen eines Anschaltzurücksetzens der GPU und Detektieren eines Warmstartzustands für das Übergehen der GPU von dem Abschaltzustand zu dem Anschaltzustand.
Das Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die GPU und das Speichersystem konfiguriert sind, um bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit und einem Betriebszustand vor dem Eintreten in den Anschaltzustands zu arbeiten.
Das Verfahren gemäß Anspruch 7, weiterhin aufweisend Veranlassen, dass zumindest ein Aktivierungssignal, das verwendet wird, um die Übertragung von Daten zwischen der GPU und dem Speichersystem zu steuern, auf eine feste Spannung vor dem Verlassen des Anschaltzustandes geklemmt wird.