DE112011104489T5

DE112011104489T5 - Verfahren und Einrichtung zum Konfigurieren von Thermal Design Power in einem Mikroprozessor

Info

Publication number: DE112011104489T5
Application number: DE112011104489T
Authority: DE
Inventors: Jeremy Shrall; Eric Distefano; Guy M. Therien; Venkatesh Ramani; Ryan D. Wells; Steven H. Gunther; James G. Hermerding II; Tawfik Rahal-Arabi; Vasudevan Srinivasan
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: KR20190075164A; US9898066B2; GB2521949A; US20160216754A1; KR20170015524A; BR112013015447A2; KR102115713B1; JP2015228265A; KR20170019475A; GB201309430D0; KR20130112908A; BR112013015447B1; WO2012087598A2; GB201503502D0; US8984305B2; WO2012087598A3; CN103261992B; JP5815731B2; US20120159201A1; JP6158267B2

Abstract

Eine Technik zum Ändern eines Thermal-Design-Power-(TDP)-Wertes. In einer Ausführungsform können eine oder mehrere umgebungsbedingte oder nutzergetriebene Änderungen bewirken, dass ein TDP-Wert eines Prozessors geändert wird. Darüber hinaus kann eine Änderung bei der TDP in einigen Ausführungsformen eine Turbo-Modus-Zielfrequenz verändern.

Description

VERWANDTE ANMELDUNG
Dies ist eine Continuation-in-Part-Anmeldung der Anmeldung mit der Seriennummer 12/974 100, die am 21. Dezember 2010 eingereicht wurde und derzeit anhängig ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich im Allgemeinen auf das Gebiet der Informationsverarbeitung und im größeren Detail auf das Gebiet des Leistungsmanagements bei Berechnungssystemen und Mikroprozessoren.
HINTERGRUND
Das Steuern des Leistungsverbrauchs bei Mikroprozessoren wird zunehmend wichtiger. Einige aus dem Stand der Technik bekannte Techniken zum Steuern des Leistungsverbrauchs eines Prozessors haben eine flexible Konfiguration der Thermal Design Power(TDP)-Spezifikation für den Prozessor nicht in angemessener Weise ermöglicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ausführungsformen der Erfindung sind beispielhaft und nicht einschränkend in den Figuren der beigefügten Zeichnungen dargestellt, in welchen gleiche Bezugszahlen ähnliche Elemente bezeichnen, und in welchen:
1 eine Technik zum Konfigurieren von Thermal Design Power (TDP) gemäß einer Ausführungsform darstellt.
2 Aspekte von zumindest einer Technik zum Konfigurieren von TDP gemäß einer Ausführungsform darstellt.
3 Aspekte einer Initialisierungstechnik darstellt, die einer konfigurierbaren TDP gemäß einer Ausführungsform entspricht.
4 Aspekte von zumindest einer Technik zum Konfigurieren von TDP gemäß einer Ausführungsform darstellt.
5 Aspekte von zumindest einer Technik zum Konfigurieren von TDP gemäß einer Ausführungsform darstellt.
6 Aspekte von zumindest einer Technik zum Konfigurieren von TDP gemäß einer Ausführungsform darstellt.
7 ein Blockdiagramm eines Mikroprozessors darstellt, bei dem zumindest eine Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann;
8 ein Blockdiagramm eines Computersystems mit geteiltem Bus darstellt, bei dem zumindest eine Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann;
9 ein Blockdiagramm eines Computersystems mit Punkt-zu-Punkt-Verbindung darstellt, bei dem zumindest eine Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der Erfindung betreffen einen konfigurierbaren Thermal-Design-Power-(TDP)-Verbrauch für einen Prozessor. Obwohl es mehrere Ausführungsformen mehrerer Aspekte der Erfindung gibt, werden hier zumindest ein oder mehrere Aspekte beispielhaft dargestellt, um Ausführungsformen der Erfindung zu lehren, und diese sollten nicht als eine erschöpfende oder exklusive Menge von Ausführungsformen betrachtet werden.
Prozessoren können mit einem Rating versehen oder spezifiziert werden, wobei sowohl performance- als auch leistungsbezogene Kenngrößen einbezogen werden. Einzelne Produkte oder Produktfamilien können eine dazugehörige Spezifikation aufweisen, welche spezifische Basis- und Turbofrequenzfähigkeiten sowie andere performancebezogene Kenngrößen aufweist. Ein Bereich eines Leistungsverbrauchs in einem Prozessor kann für eine Produktfamilie angegeben sein. Beispielsweise können Mobilprozessoren mit Standardspannung (SV) ein Thermal Design Power-(TDP)-Rating von 35 Watt aufweisen. Dieses Rating kann eine Angabe für Erstausrüster (OEMs) sein, dass Prozessoren, die von einem OEM gekauft werden, eine Leistung umsetzen, die geringer als oder gleich dem angegebenen TDP-Wert für das Produkt ist, wenn eine angegebene TDP-Nutzlast läuft, die ein Worst-Case-Nutzlastszenario in der echten Welt darstellen könnte, wenn bei einer Worst-Case-Temperatur gearbeitet wird. Während spezifische Performance-Kenngrößen sich über eine Produktfamilie ändern können, kann die TDP als der gleiche Wert über zahlreiche Produktfamilien spezifiziert sein. Dies erlaubt es einem OEM, eine einzige Plattform zu entwerfen, die dazu in der Lage ist, die angegebene TDP umzusetzen, während ein Performancebereich an verschiedenen Preispunkten geboten wird. Eine Turbofähigkeit ist andererseits ein potentieller Performancevorteil, da die TDP-Nutzlast bewirken kann, dass die TDP-Leistung bei der Basisfrequenz umgesetzt wird.
In einigen Ausführungsformen sind mehrere Typen eines Turbo-Modus vorhanden. Oben ist eine Version eines Turbomodus, der ein Teilen einer Nutzlast oder einer Package-Leistung betrifft, wobei in diesem Fall Nutzlasten, die andernfalls von einer geringeren natürlichen Leistung als TDP-Anwendungen ohne Turbo sind, bei der gleichen Frequenz profitieren können. Diese Nutzlasten können dadurch profitieren, dass es der Leistung ermöglicht wird, wieder zurück auf die Package-TDP-Leistung anzusteigen, indem ihr mehr als die Basisfrequenz gegeben wird. Eine andere Version eines Turbomodus ist ein dynamischer Turbomodus, bei welchem es einer Leistung ermöglicht wird, die TDP-Leistung für eine begrenzte Dauer zu überschreiten, so dass in einem Durchschnitt über der Zeit die Leistung immer noch die TDP-Leistung ist, wodurch kurze Ausflüge, bei denen die TDP überschritten wird, ermöglicht werden, wenn ihnen Leistungen unter der TDP vorausgehen, sei es beispielsweise eine Leerlaufnutzlast oder nur eine Nutzlast, die nicht eine Leistung gleich der TDP-Leistungsschwelle zieht. Eine TDP-Leistung beeinflusst auch die Design-Anforderungen für die Leistungszuführung.
Eine thermische Plattformfähigkeit ist eine Designwahl für OEMs, da sie Größe, Gewicht, hörbares Geräusch und Kosten der Materialstückliste, in Fachkreisen Bill of Material (BOM) genannt, beeinflusst. Die spezifische TDP für den Prozessor kann daher einen wesentlichen Einfluss auf das thermische Plattformdesign haben. Einige Prozessoren werden nur mit einigen wenigen TDPs verkauft. Beispielsweise eine SV von Mobilprozessoren bei 35 Watt, eine SV von Niedrigspannungsprozessoren bei 25 Watt und eine SV von Ultraniedrigspannungsprozessoren bei 18 W.
Bei mobilen Plattformen ist es möglich, dass eine Kühlungsfähigkeit und eine Toleranz gegenüber hörbarem Geräusch in Abhängigkeit der Nutzungsumgebung variieren. Beispielsweise kann eine Plattform, wenn sie angedockt ist und mit Wechselstrom-(AC)-Leistung arbeitet, eine größere Kühlungsfähigkeit aufweisen, als wenn sie nicht angedockt auf Akkuleistung läuft.
Ein Betreiben eines Prozessors mit höherer Leistung in einer Umgebung mit geringerer Kühlungsfähigkeit als derjenigen, welche die spezifische TDP kühlen kann, kann eine thermische Steuerung dazu veranlassen, eine Performance auf etwas zu reduzieren, das tatsächlich ein unbekanntes Fähigkeitsniveau ist, welches über die Produkte hinweg variiert. Zusätzlich kann eine Turbofähigkeit als Teil einer thermischen Steuerung deaktiviert sein.
Eine konfigurierbare TDP kann es gemäß einer Ausführungsform dem OEM ermöglichen, die TDP des Prozessors auf einen von mehreren Werten zu konfigurieren. Diese Konfiguration kann entweder statisch bei einer Initialisierung oder dynamisch „on the fly” durchgeführt werden. Dies wird auf effektive Weise dadurch erreicht, dass die Basisfrequenz des Prozessors auf eine von mehreren unterstützten Basisfrequenzen geändert wird. Die Implikation dieser Änderung kann sein, dass eine gewisse Performance durch die Basisfrequenz gewährleistet ist, und dass die TDP für jede der unterstützten Basisfrequenzen spezifiziert ist. Zusätzlich kann, wenn die Basisfrequenz/die TDP geändert wird, der Punkt, an dem der Turbo einkoppelt, auch demgemäß geändert werden. Dies stellt dem OEM die Möglichkeit zur Verfügung, zu gewährleisten, dass eine maximale Leistungsumsetzung bekannt ist, während dennoch eine Turbo-Boost-Performance geliefert wird, wenn die vorgelegte Nutzlast es erlaubt.
1 stellt eine Technik zum Bereitstellen einer konfigurierbaren TDP in einem Prozessor gemäß einer Ausführungsform bereit, indem drei TDP-Niveaus, wie beispielsweise „TDP Hoch” 105, „Nominelle TDP” 110 und „TDP Unten” 115 bereitgestellt werden, welche Leistungszuständen, wie beispielsweise P-Zuständen P0 130, P5 125 bzw. P9 120 entsprechen können. Da sich die TDP-Werte dynamisch ändern, ändert sich das Maß an Turbofähigkeit in einer Ausführungsform ebenfalls, wobei der Turbo-Boost-Technologie ein größerer Anteil ermöglicht wird, während dem Endnutzer dennoch eine spezifische Performance zur Verfügung gestellt wird.
In einer Ausführungsform umfasst eine konfigurierbare TDP-Technik validierte und konfigurierte Mengen von Frequenzen und TDP-Werten, die für einen Prozessor zur Verfügung gestellt werden. In einer Ausführungsform können die validierten Werte gesichert, programmiert oder auf andere Weise in die Hardware konfiguriert werden, wobei es der Plattform-Firmware oder -Software ermöglicht wird, die Fähigkeit zu detektieren und zu verwenden.
In einer Ausführungsform stellt eine konfigurierbare TDP einen Mechanismus zum Auslegen von Prozessoren in neue Plattformsegmente zur Verfügung. Beispielsweise können Prozessoren, welche eine konfigurierbare TDP unterstützen, einen Preisaufschlag gegenüber anderen nicht-konfigurierbaren TDP-Prozessoren rechtfertigen. OEMs können sich dann dazu entscheiden, einen Prozessor zu kaufen und ihn für ihre Bedürfnisse zu konfigurieren, oder ihn in einer Plattform zur Verfügung zu stellen, welche eine On-the-fly-Rekonfigurierung von Performance und Leistung unterstützt. Ein derartiges Beispiel ist eine „Mobile Extreme Edition”-Plattform, die nicht angedockt ist und von einem Akkumulator versorgt wird. Eine konfigurierbare TDP weist ebenfalls das Potential auf, die Anzahl von angebotenen Produktfamilien zu reduzieren.

In einer Ausführungsform macht die konfigurierbare TDP-Architektur keine Annahmen über Standards oder wechselseitige Abhängigkeiten von anderen Technologien etc. Tabelle 1 unten beschreibt die verschiedenen Aspekte und Bereiche einer Plattform, die durch eine konfigurierbare TDP gemäß einer Ausführungsform beeinflusst werden können.

Plattformkomponente	Prozessoreinfluss
Kern	Mikrocode für neue MSRs
Uncore	Drei konfigurierbare P1-Verhälnisse bei jeweiligen TDP-Leistungsniveaus ändern das aktuelle P1-Verhältnis auf eines der verfügbaren 3 Verhältnisse. Turbozustände immer noch verfügbar. Möglichkeit zum Turbo von Verhältnisanforderung über aktuellem P1-Verhältnis. (Unterschiedliche TDPs beschränken Turboverhältnisse nicht.) Möglichkeit, Prozessor über neue Turbo-P-Zustände zu informieren. Weitet erlaubbare Langzeitfensterleistungsbegrenzungsprogrammierung aus, um alle TDP-Punkte zu umfassen Sicherung entsprechend Leistungsmenge für TDP Sicherung für Verhältnisse (Menge) für jeden der drei Punkte 2X-Sicherungen für Heruntersortierung ODER ein Bit, wo nicht-konfigurierbar beim Heruntersortieren gemacht („chicken-bit”)
Chipsatz	kein Einfluss
Firmware/BIOS	Interaktion des Betriebssystemleistungsmanagements zum Begrenzen der Verwendung von P-Zuständen durch Betriebssystem, Detektiere Trigger (Hot Key), stelle RAPL-Begrenzung ein, Programmiere Turbo-Verhältnis.
Betriebssystem	kein Einfluss
Software	Software-Stapel-Implementierung
Ökosystem	Segment-zu-Segment-Arbitrage
Boards/Chassis	Leistungszufuhr, Systemkühlung, EC (nur Aktivieren)
Inbetriebsetzen	Leistung, Akkulebensdauer, Performance-Charakterisierung

Tabelle 1

In einer Ausführungsform können Änderungen an den modellspezifischen Registern (MSRs) eines Prozessors durchgeführt werden, und neue MSRs können dazu verwendet werden, eine konfigurierbare TDP für den Prozessor zu unterstützten. Diese Register können beispielsweise die Möglichkeit zum Ändern des Punktes zur Verfügung stellen, an welchem beispielsweise ein Turbo einkoppelt, und zum Einstellen des Leistungsbegrenzungswertes des Runtime Average Power Limiting (RAPL) für die neue Basisfrequenz. In einer Ausführungsform enthält eine Liste von Registern, auf die zugegriffen werden kann, die verändert oder hinzugefügt werden können, wobei eine konfigurierbare TDP verwendet wird, Folgendes:
PLATFORM_INFO: Dieses Register kann dazu verwendet werden, die konfigurierbare TDP-Fähigkeit zu detektieren,
CONFIG_TDP_LIMIT_1; CONFIG_TDP_LIMIT_2: Dieses Register kann dazu verwendet werden, die Verhältnisse der konfigurierbaren TDP und eine entsprechende TDP-Leistung und einen entsprechenden TDP-Leistungsbereich zu detektieren.
CONFIG_TDP_CONTROL: Dieses Register kann dazu verwendet werden, es Software zu ermöglichen, unterschiedliche TDP-Punkte auszuwählen und eine aktuelle Auswahl zu lesen,
PSTATE_NOTIFY Hook: Dieses Register kann dazu verwendet werden, es Software zu ermöglichen, einen Turbo von einem neuen P1-Verhältnispunkt zu aktivieren. Dieses Register von dem CONFIG_TDP_CONTROL zu trennen, kann Nutzungsmodelle ermöglichen, bei welchen das Betriebssystem eine spezifische Obergrenze für einen erlaubbaren Turbo-Bereich auswählen könnte.
In anderen Ausführungsformen können andere Register oder kann ein anderer Speicher (z. B. eine Speichervorrichtung, ein Cache etc.) beim Bereitstellen einer konfigurierbaren TDP verwendet werden. Darüber hinaus können die in den oben genannten Registern bereitgestellten Funktionen in einigen Ausführungsformen in einer kleineren Anzahl von Registern oder Speicher einbezogen sein.
In einigen Ausführungsformen mag es keine eindeutigen physischen Plattformanforderungen für eine konfigurierbare TDP geben. Allerdings können in einigen Ausführungsformen Spezifikationen für eine Leistungszufuhr und eine Kühlung entwickelt werden, um Bedingungen für jeden der TDP-Punkte zu adressieren. Spezifikationen können die Möglichkeit zum Auswählen von TDP-Niveaus für ein Design wiederspiegeln, und können in einigen Ausführungsformen andere Punkte aufnehmen oder nicht aufnehmen.
In einigen Ausführungsformen mag es nicht spezifisch erforderlich sein, dass neue Schnittstellen oder Technologien eine konfigurierbare TDP unterstützten. Allerdings umfassen in einigen Ausführungsformen betroffene Design-Kenngrößen, die in Spezifikationen adressiert sein können und ermöglichen können, einen Thermodesignstrom, in Fachkreisen Thermal Design Current (TDC) genannt, und den maximal möglichen Strom, der unterstützt werden kann (z. B. „Iccmax”). In einigen Ausführungsformen können Parameter für jeden TDP-Punkt definiert sein.
TDP kann beinhalten, dass ein unbegrenzt aufrecht erhaltenes Kühlungsniveau vorhanden ist, um das entsprechende TDP-Leistungsniveau zu unterstützen. Allerdings ist in einer Ausführungsform keine spezifische Technik erforderlich, um die Änderungen bei Kühlungsfähigkeiten darzustellen, sei es ein exotisches Design, eine angedockte Kühlung, Änderungen bei einer Ventilatorgeschwindigkeit, Änderungen bei einer Umgebungsumwelt, etc. Anforderungen an das Kühlungsdesign können allerdings für jedes TDP-Niveau in einer Betriebsdokumentation erfasst sein.
In einer Ausführungsform kann eine konfigurierbare TDP für eine andere Logik, wie beispielsweise eine Grafik, eine Speichersteuerung oder ein periphere Steuerung verwendet werden. Wenn eine konfigurierbare TDP beispielsweise für eine Grafik verwendet wird, kann es erforderlich sein, dass ein Grafiktreiber über das neue TDP-Niveau und die entsprechende RP1-Frequenz unterrichtet wird. Dies kann in einer Ausführungsform auf zumindest zwei Wegen geschehen:

(1) Mittels eines Interrupts von dem Prozessor an den Grafikvorrichtungstreiber, wenn sich das TDP-Niveau und die entsprechende RP1-Frequenz ändern. Dies kann in einer Ausführungsform eine Interrupt-Konfiguration und Statusregister zusätzlich zu den bereits zum Unterstützen einer konfigurierbaren TDP erforderlichen Registern erfordern.
(2) Darüber, dass der Software-Stapel den Grafiktreiber unterrichtet, wenn sich das TDP-Niveau und die entsprechende RP1-Frequenz ändern. Dies kann Aktualisierungen an der Software-zu-Grafik-Treiberkommunikationsschnittstelle, die bereits als Teil eines Software-Stapels vorhanden ist, erfordern.

In einer Ausführungsform kann eine Änderung der TDP-Konfiguration von der Plattform verlangen, das Betriebssystem dabei einzuschränken, gewisse P-Zustände zu verwenden (z. B. ACPI-Mitteilung), alle möglichen P-Zustände dem Betriebssystem bei einer Initialisierung freizulegen, und durch ein Ermöglichen einer Turbo-Fähigkeit bei verschiedenen Betriebspunkten. Die Tabelle der ACPI-P-Zustände (PSS) kann in einigen Ausführungsformen auf geeignete Weise belegt sein. In einer Ausführungsform mag es keine Ökosystem-Anforderungen zum Unterstützen einer konfigurierbaren TDP geben.
In einer Ausführungsform wird die konfigurierbare TDP entweder statisch auf einen Wert, der beispielweise von den gesicherten Standardeinstellungen verschieden ist, durch das BIOS während einer Initialisierung konfiguriert, oder dynamisch entweder durch das BIOS oder einen Softwaretreiber während der Laufzeit. In einer Ausführungsform wird ein Konfigurieren der TDP erreicht, indem eine neue Turbo-Verhältnisbegrenzung in ein MSR geschrieben wird, um den Punkt einzustellen, an welchem der Turbo einkoppelt, und indem eine entsprechende Leistungsbegrenzung in das entsprechende RAPL-Leistungsbegrenzung-MSR gemäß dem für die Bauteil-/Basisfrequenz spezifizierten Wert geschrieben wird. Zusätzlich kann das Betriebssystem in einigen Ausführungsformen darüber unterrichtet werden, seine Verwendung von P-Zuständen gemäß der neuen Basisfrequenz einzuschränken. Dies kann in einer Ausführungsform dadurch erreicht werden, dass das Betriebssystem dazu veranlasst wird, das ACPI-_PPC-Objekt (Performance Present Capabilities) unter jedem logischen Prozessor zu evaluieren.
2 stellt eine Logik zum Konfigurieren von TDP gemäß einer Ausführungsform dar. Die in 2 dargestellte Logik kann in Prozessorhardware oder einer anderen Hardware enthalten sein. Alternativ kann die Logik der 2 in ein materielles, maschinenlesbares Medium einbezogen sein, welches darin gespeicherte Instruktionen aufweist, die, wenn sie ausgeführt werden, bewirken, dass die Funktion der in 2 dargestellten Logik durchgeführt wird. In 2 kann das OSPM-Leistungskonfigurations-Applet 215 optional sein und seine Verwendung von DPPE dient als ein Trigger 245 zum Aufrufen einer TDP-Konfigurationsänderung. Bei einem Trigger 245, wie beispielsweise einer Leistungsquellen- oder Leistungsplanänderung, kommuniziert das Applet die Änderung an den DPTF-Treiber 220.
Der DPTF-Treiber 220 empfängt eine TDP-Konfigurationsänderung von dem OSPM-Leistungskonfigurationsapplet und führt als Ergebnis zwei Funktionen durch. Die erste ist es, ein ACPI-Objekt innerhalb seines Vorrichtungsumfangs zu evaluieren, wodurch bewirkt wird, dass eine ACPI-Mitteilung von dem BIOS 210 auf dem logischen Prozessor 225 an das Betriebssystem herausgegeben wird, um es zu informieren, das PPC-Objekt unter jedem logischen Prozessor neu zu evaluieren. Der Rückgabewert von dem Objekt ist von einem Wert abgeleitet, welcher von dem DPTF-Treiber 220 übermittelt wird, und schränkt die Verwendung gewisser P-Zustände durch das Betriebssystem auf die neue Basisfrequenz und darunter ein. Nachdem dies erreicht wurde, schreibt der DPTF-Treiber 220 die neue TDP-Konfiguration 270 zu dem Prozessor 225 (MSR-Schreiboperationen), um das neue Turbo-Verhältnis (der Punkt, an dem der Turbo aufgerufen wird) für den Prozessor und den entsprechenden RAPL-Leistungsbegrenzungswert für die neue Basisfrequenz einzustellen.
In einer Ausführungsform enthält der Prozessor die oben beschriebenen MSRs. Ein Schreiben von MSR kann Informationen über den P-Zustand, bei welchem der Turbo aufgerufen wird (Turbo-Verhältnis), sowie den RAPL-Leistungsbegrenzungswert an die Leistungssteuerungseinheit (PCU) übermitteln.
In einer Ausführungsform enthält das BIOS 210 ACPI-Firmware und nativ ausführbaren Code. Das BIOS 210 kann in einer Ausführungsform dafür verantwortlich sein, eine Verfügbarkeit eines Merkmals eines konfigurierbaren TDP 255 zu detektieren, und die ACPI-Firmware-Strukturen (_PSS) auf angemessene Weise einzustellen. Das BIOS 210 kann während einer Initialisierung eine TDP, die niedriger als das Maximum für ein Produkt oder eine Produktfamilie ist, statisch konfigurieren. Alternativ kann das BIOS 210 in einer Ausführung alleine die TDP-Konfiguration dynamisch durch eine Kombination von SMM-Ausführung und ACPI-Mitteilungen einstellen. DPTF kann ebenfalls dazu verwendet werden, die TDP-Konfiguration dynamisch einzustellen, aber in jedem Fall kann das BIOS 210 ACPI-Firmware enthalten, welche evaluiert wird, um dem Betriebssystem zu signalisieren, dass es das _PPC-Objekt unter jedem logischen Prozessor neu evaluieren soll. In einer Ausführungsform bestimmt die _PPC-Objekt-Evaluierung, welche P-Zustände aktuell für eine Verwendung durch das Betriebssystem verfügbar sind – entsprechend der TDP-Konfiguration (einschließlich des P-Zustands, bei dem der Turbo aufgerufen wird).
In einer Ausführungsform empfängt das Betriebssystem eine ACPI-Mitteilung 230, welche es dazu veranlasst, das PPC-Objekt unter jedem logischen Prozessor neu zu evaluieren. Der von der _PPC-Objekt-Evaluierung zurückgegebene Wert schränkt die Software des Betriebssystems zur P-Zustands-Steuerung 205 vom Verwenden gewisser P-Zustände gemäß der TDP-Konfiguration ein. Wenn sich die TDP-Konfiguration ändert, wird der P-Zustand mit höchster Performance, der von dem _PPC-Objekt erlaubt ist, dazu konfiguriert, ein P-Zustand zu werden, welcher eine Turbo-Operation aufruft.
Um eine konfigurierbare TDP 255 zu initialisieren, kann das Plattform-BIOS 210 zunächst gemäß einer Ausführungsform die Merkmalsverfügbarkeit detektieren. Dann kann es die OSPM-_PSS-Tabelle aufbauen, wobei eine Information über das konfigurierbare TDP 255 verwendet wird, welche es von dem Prozessor sammelt. 3 stellt eine Initialisierungstechnik gemäß einer Ausführungsform dar. Beispielsweise kann das BIOS 310 zunächst die Merkmalsverfügbarkeit in dem Prozess 330 detektieren. Dann kann das BIOS 310 die OSPM-_PSS-Tabelle in dem Prozess 325 aufbauen, wobei eine Information über eine konfigurierbare TDP, wie beispielsweise TDP-Niveaus und -Verhältnisse, verwendet werden, welche es von dem Prozessor/der PCU 315 in dem Prozess 335 sammelt.
Das BIOS 310 kann ein maximales TDP-Verhältnis oder ein gewünschtes TDP-Verhältnis als das aktuelle TDP-Verhältnis in dem Prozessor/der PCU 315 programmieren, wie in dem Prozess 340 dargestellt ist. Das BIOS 310 kann auch _PPC auf Null „0” oder den P-Zustand, der einem gewünschten TDP-Verhältnis entspricht, einstellen, um die erlaubten P-Zustände in dem Prozess 345 anzugeben, und eine _PSS-Tabelle an das OSPM 320 berichten. Das OSPM 320 kann den P-Zustand für den Prozessor/die PCU 315 auf einen neuen maximalen P-Zustand (abhängig von der Nutzlast) in dem Prozess 355 ändern. Wenn die Zielfrequenz größer als das aktuelle P1-Verhältnis ist, kann der Prozessor/die PCU 315 dann einen Turbo in dem Prozess 350 aktivieren. Die Initialisierungstechnik der 3 und anderen Prozesse oder Mechanismen, die hier offenbart sind, werden durch eine Verarbeitungslogik durchgeführt, welche eine dedizierte Hardware oder Software oder Firmwareoperationscodes, die von Allzweckmaschinen oder von Spezialmaschinen oder von einer Kombination von beidem ausgeführt werden können, umfassen können.
In einer Ausführungsform gibt es drei mögliche Mechanismen, mit welchen die TDP während der Laufzeit verändert werden kann. In anderen Ausführungsformen können andere Techniken oder Mechanismen dazu verwendet werden, eine TDP während einer Laufzeit zu ändern. In einer Ausführungsform kann die Plattform eine Option für den Endnutzer 405 zur Verfügung stellen, spezifische Betriebsmodi für das System auszuwählen, und sie könnte als eine Hot-Key-Eingabe 425 zur Verfügung gestellt werden. In diesem Beispiel löst die Hot-Key-Aktion durch den Nutzer die Änderung des TDP-Wertes während einer Laufzeit aus. 4 stellt den Fluss einer von einem Nutzer initiierten TDP-Änderung gemäß einer Ausführungsform dar. Der Auswahl eines neuen TDP-Betriebsmodus für das System als Hot-Key-Eingabe in Prozess 425 folgend, kann das BIOS 410 ein neues P1-Verhältnis programmieren und die RAPL-Leistungsbegrenzung auf den neuen TDP-Punkt in dem Prozessor/der PCU 415 programmieren, wie in dem Prozess 430 dargestellt ist. Das BIOS 410 kann auch _PPC auf einen neuen maximalen verfügbaren P-Zustand (neuer Turbo-P-Zustand in _PSS) in dem Prozess 440 einstellen, und eine PSS-Tabelle an das OSPM 420 berichten. Das OSPM 420 kann dann den P-Zustand für den Prozessor/die PCU 415 auf den neuen maximalen P-Zustand (abhängig von einer Nutzlast) in dem Prozess 445 ändern. Wenn die Zielfrequenz größer als das aktuelle P1-Verhältnis ist, kann der Prozessor/die PCU 514 dann einen Turbo in dem Prozess 435 aktivieren.
Ein Nutzungsmodell verwendet gemäß einer Ausführungsform eine Plattformsoftware zum Abfangen einer Nutzereingabe und dazu, diese in Aufrufe des BIOS 510 umzuwandeln, um die TDP-Änderungen aufzurufen. 5 stellt dieses Nutzungsmodell gemäß einer Ausführungsform dar. In dem Prozess 530 kann ein Ereignis 505 beispielsweise eine Nutzerauswahl eines neuen TDP-Modus mittels einer Power-Pan-Einstellung oder einer Software-GUI oder eines Andockens, etc. umfassen, und eine Änderung, die von dem Ereignis 505 ausgelöst wird, wird an den DPTF-Treiber 520 kommuniziert. Der DPTF-Treiber 520 ruft eine ACPI-Methode mit einer neuen P1-Auswahl auf, wodurch bewirkt wird, dass eine ACPI-Mitteilung von dem BIOS 510 in dem Prozess 540 an den OSPM 515 ausgegeben wird, um es zu informieren, das _PPC-Objekt auf einen neuen maximalen verfügbaren P-Zustand (neuen Turbo-P-Zustand in _PSS) einzustellen. Das OSPM 515 kann dann den P-Zustand für den Prozessor/die PCU 515 auf den neuen maximalen P-Zustand (abhängig von einer Nutzlast) in dem Prozess 555 ändern. Der Rückgabewert von dem ACPI-Objekt ist von einem Wert abgeleitet, welcher von dem DPTF-Treiber 520 übermittelt wird.
In einer Ausführungsform enthält der Prozessor/die PCU 525 MSRs, wie oben beschrieben ist. Ein Schreiben von MSR kann eine Information über den P-Zustand, bei welchem ein Turbo aufgerufen wird (Turbo-Verhältnis), sowie den RAPL-Leistungsbegrenzungswert an den Prozessor/die PCU 525 übermitteln. Also programmiert der DPTF-Treiber 520 in dem Prozess 545 das neue P1-Verhältnis in dem Prozessor/der PCU 525 (mittels MMIO/MSR-Schreiboperationen), um das neue Turbo-Verhältnis (den Punkt, bei welchem der Turbo aufgerufen wird) für den Prozessor/die PCU 525 einzustellen, und programmiert den entsprechenden RAPL-Leistungsbegrenzungswert für den neuen TDP-Basisfrequenzpunkt. Wenn die Zielfrequenz größer als das aktuelle P1-Verhältnis ist, kann der Prozessor/die PCU 525 dann einen Turbo in dem Prozess 550 aktivieren.
In einigen Ausführungsformen kann die Plattform wählen, keine Nutzersteuerung zum Modifizieren der TDP zur Verfügung zu stellen, sondern die Entscheidung auf Systemereignissen, wie beispielsweise einem AC-zu-DC-Umschalten, einem Angedockt-gegenüber-Unangedockt-Ereignis, etc beruhen zu lassen. Dieses Nutzungsmodell ist in der in 6 gezeigten Abfolge gemäß einer Ausführungsform abgebildet. In dem Prozess 625 informiert die Plattform-EC 605 beispielsweise das BIOS 610 von einer neuen TDP-Bedingung gemäß einem Systemereignis, wie oben beschrieben wurde. Das BIOS 610 kann ein neues P1-Verhältnis programmieren und die RAPL-Leistungsbegrenzung auf den neuen TDP-Punkt in dem Prozessor/der PCU 615 programmieren, wie in dem Prozess 630 dargestellt ist. Das BIOS 610 kann auch _PPC auf einen neuen maximalen verfügbaren P-Zustand (neuer Turbo-P-Zustand in _PSS) in dem Prozess 635 einstellen, und eine _PSS-Tabelle an das OSPM 620 berichten. Das OSPM 620 kann dann den P-Zustand für den Prozessor/die PCU 615 auf den neuen maximalen P-Zustand (abhängig von einer Nutzlast) in dem Prozess 645 ändern. Wenn die Zielfrequenz größer als das aktuelle P1-Verhältnis ist, kann der Prozessor/die PCU 615 dann einen Turbo in dem Prozess 640 aktiveren.
In einer Ausführungsform kann die TDP-Konfiguration dynamisch geändert werden, wie oben beschrieben wurde.
In einer Ausführungsform kann eine konfigurierbare TDP mit einer Plattform-Firmware und einer Thermosteuerungsfähigkeit, welche ACPI-Objekte manipuliert, zusammenwirken, um zu gewährleisten, dass keine Kollisionen auftreten. In einer Ausführungsform erlaubt es ein Runtime-Average-Power-Limiting (RAPL), dass eine Plattform den Leistungsverbrauch des Prozessors begrenzt. Da eine Plattform die TDP-Details als eine Basis für eine RAPL-Begrenzung verwenden kann, kann die Tatsache, dass sich die TDP dynamisch ändert, bewirken, dass die RAPL-Begrenzung ungültig wird. Man betrachte beispielsweise einen Fall, in dem die aktuelle TDP 15 W ist und die RAPL-Begrenzung durch die Plattform auf 14 W gesetzt wurde. Wenn sich die aktuelle TDP auf 23 W ändert, ist die RAPL-Begrenzung von 14 W zu einschränkend und der Prozessor wird nicht dazu in der Lage sein, die RAPL-Begrenzung einzuhalten. Um dieses Problem zu lösen, kann die RAPL-Begrenzung als Teil der Änderung der konfigurierbaren TDP während einer Laufzeit aktualisiert werden, um sich dem neuen TDP-Niveau gemäß einer Ausführungsform anzupassen.
In einer Ausführungsform bildet eine konfigurierbare TDP auf zwei Plattformmerkmale ab (Gruppieren von Schnittstellenspezifikation). Diese sind eine TDP-Konfigurabilitätsschnittstelle (Konfiguration) und ein Trigger.
Merkmalsname: ConfigTDP
Plattformmerkmal (PFAS) ConfigTDP
ConfigTDP.Trigger
ConfigTDP.Trigger.app
ConfigTDP.Trigger.driver (DPTF)
ConfigTDP.Trigger.bios
ConfigTDP.Configuration(Interface)
ConfigTDP.Configuration.bios
ConfigTDP.Configuration.driver(DPTF)
ConfigTDP.Configuration.cpu
ConfigTDP Configuration.GFXDriver
Einige zusätzliche Merkmale umfassen gemäß einer Ausführungsform neue oder neue Verwendungen von Prozessor-MSRs und Grafiktreiberänderungen.
7 stellt einen Mikroprozessor dar, bei welchem zumindest eine Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann. Insbesondere stellt die 7 einen Mikroprozessor 700 mit einem oder mehreren Prozessorkernen 705 und 710 dar, wovon jeder einen damit verknüpften lokalen Cache 707 bzw. 713 aufweist. Ebenfalls in 7 ist ein geteilter Cache-Speicher 715 dargestellt, welcher Versionen von zumindest einigen der Informationen, die in jedem der lokalen Caches 707 und 713 gespeichert sind, speichern kann. In einigen Ausführungsformen kann der Mikroprozessor 700 auch eine andere Logik enthalten, die nicht in 7 gezeigt ist, wie beispielsweise einen integrierter Speichercontroller, einen integrierten Grafikcontroller, sowie andere Logik zum Durchführen anderer Funktionen innerhalb eines Computersystems, wie beispielsweise einer I/O-Steuerung. In einer Ausführungsform kann jeder Mikroprozessor in einem Multiprozessorsystem oder jeder Prozessorkern in einem Mehrkernprozessor eine Logik 719 enthalten oder auf andere Weise damit verknüpft sein, um eine flexible Konfiguration der TDP-Spezifikationstechniken gemäß zumindest einer Ausführungsform zu ermöglichen. Die Logik kann Schaltungen, Software (in einem materiellen Medium verkörpert) oder beides enthalten, um eine effizientere Ressourcenallokation zwischen einer Mehrzahl von Kernen oder Prozessoren als bei einigen aus dem Stand der Technik bekannten Implementierungen zu ermöglichen.
8 stellt beispielsweise ein Front-Side-Bus-(FSB)-Computersystem dar, bei welchem eine Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann. Ein beliebiger Prozessor 801, 805, 810 oder 815 kann auf Informationen aus einem beliebigen lokalen Level-One(L1)-Cache-Speicher 820, 825, 830, 835, 840, 845, 850, 855, der innerhalb eines der der Prozessorkerne 823, 827, 833, 837, 843, 847, 853, 857 angeordnet oder auf andere Weise damit verknüpft ist, zugreifen. Darüber hinaus kann jeder beliebige Prozessor 801, 805, 810 oder 815 auf Informationen aus einem beliebigen der geteilten Level-Two-(L2)-Caches 803, 807, 813, 817 oder aus dem Systemspeicher 860 mittels eines Chipsatzes 865 zugreifen. Einer oder mehrere der Prozessoren in 8 können eine Logik 819 enthalten oder auf andere Weise damit verknüpft sein, um eine flexible Konfiguration der TDP-Spezifikationstechniken gemäß zumindest einer Ausführungsform zu ermöglichen.
Zusätzlich zu dem in 8 dargestellten FSB-Computersystem können andere Systemkonfigurationen in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, einschließlich eines Punkt-zu-Punkt-(P2P)-Verbindungssystems und eines Ringverbindungssystems. Das P2P-System der 9 kann beispielsweise mehrere Prozessoren enthalten, von denen nur zwei Prozessoren 970, 980 beispielhaft gezeigt sind. Die Prozessoren 970, 980 können jeweils einen lokalen Speichercontroller-Hub (MCH) 972, 982 zum Verbinden mit einem Speicher 92, 94 enthalten. Die Prozessoren 970, 980 können Daten mittels einer Punkt-zu-Punkt-(PtP)-Schnittstelle 950 austauschen, wobei PtP-Schnittstellenschaltungen 978, 988 verwendet werden. Die Prozessoren 970, 980 können jeweils Daten mit einem Chipsatz 990 mittels einzelner PtP-Schnittstellen 952, 954 austauschen, wobei Punkt-zu-Punkt-Schnittstellenschaltungen 976, 994, 986, 998 verwendet werden. Der Chipsatz 990 kann auch Daten mit einer High-Performance-Grafikschaltung 938 mittels einer High-Performance-Grafikschnittstelle 939 austauschen. Ausführungsformen der Erfindung können sich innerhalb eines beliebigen Prozessors mit einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungskernen oder innerhalb jedes der PtP-Busagenten der 9 befinden. In einer Ausführungsform kann ein beliebiger Prozessorkern einen lokalen Cachespeicher (nicht gezeigt) enthalten oder auf andere Weise damit verknüpft sein. Darüber hinaus kann ein geteilter Cache (nicht gezeigt) in einem Prozessor außerhalb der beiden Prozessoren enthalten sein, aber dennoch mit den Prozessoren mittels einer P2P-Verbindung verbunden sein, so dass eine Information in dem lokalen Cache eines oder beider Prozessoren in dem geteilten Cache gespeichert sein kann, wenn ein Prozessor in einen Niedrigleistungsmodus versetzt wird. Einer oder mehrere der Prozessoren oder Kerne in 9 können eine Logik 919 enthalten oder auf andere Weise damit verknüpft sein, um eine flexible Konfiguration der TDP-Spezifikationstechniken gemäß zumindest einer Ausführungsform zu ermöglichen.
Ein oder mehrere Aspekte von zumindest einer Ausführungsform können durch repräsentative Daten implementiert sein, welche auf einem maschinenlesbaren Medium gespeichert sind, welches verschiedene funktional beschreibende Mittel und/oder Logik innerhalb des Prozessors repräsentiert oder damit gekoppelt ist, welche, wenn sie von einer Maschine gelesen werden, die Maschine dazu veranlassen, eine Logik herzustellen, um die hier beschriebenen Techniken durchzuführen. Derartige Repräsentationen, die als „IP-Kerne” bekannt sind, können auf einem materiellen, maschinenlesbaren Medium („Tape”) gespeichert sein und an verschiedene Kunden oder Herstelleinrichtungen geliefert werden, um sie in die Herstellmaschinen zu laden, welche die Logik oder den Prozessor tatsächlich herstellen.
Ausführungsformen der Erfindung können in einer beliebigen Hardware-Vorrichtung oder einem Teil davon enthalten oder darauf angewendet werden, einschließlich zentralen Verarbeitungseinheiten, grafischen Verarbeitungseinheiten oder einer anderen Verarbeitungslogik oder Kernen innerhalb eines Prozessors oder in einem Computersystem. Ausführungsformen können auch auf einem materiellen maschinenlesbaren Medium verkörpert sein, welches eine darauf gespeicherte Menge von Instruktionen aufweist, welche, wenn sie von einer Maschinen ausgeführt werden, die Maschine dazu veranlassen, die hier beschriebenen Operationen durchzuführen.
Daher wurden ein Verfahren und eine Einrichtung zum Leiten von mikroarchitekturellen Speicherregionszugriffen beschrieben. Es sollte verstanden werden, dass beabsichtigt ist, dass die obige Beschreibung illustrativ und nicht einschränkend ist. Viele andere Ausführungsformen werden für den Fachmann beim Lesen und Verstehen der obigen Beschreibung erkennbar sein. Der Umfang der Erfindung kann daher mit Bezug auf die beigefügten Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu welchem derartige Ansprüche berechtigt sind, bestimmt werden.

Claims

Prozessor, welcher Folgendes umfasst: Logik zum Ändern eines Prozessor-Thermal-Design-Power-(TDP)-Wertes in Antwort auf eine Nutzersteuerung
Prozessor nach Anspruch 1, wobei die Logik eine Plattformsoftware verwendet, um die Nutzersteuerung abzufangen und sie in einen Aufruf einer Basic-Input/Output-Software (BIOS) umzuwandeln, um die TDP-Änderung zu bewirken.
Prozessor nach Anspruch 2, wobei die Logik dazu dient, den TDP-Wert in Antwort auf eine Leistungszufuhränderung von Wechselstrom (AC) zu Gleichstrom (DC) oder andersherum zu ändern.
Prozessor nach Anspruch 2, wobei die Logik dazu dient, den TDP-Wert in Antwort auf ein Andock-Ereignis zu ändern.
Prozessor nach Anspruch 1, wobei sich der TDP-Wert von einem anfänglich konfigurierten TDP-Wert in Antwort auf die Nutzersteuerung ändern soll.
Prozessor nach Anspruch 1, wobei sich der TDP-Wert in Antwort auf ein Speichern einer Information in zumindest einem modellspezifischen Register (MSR) ändern soll.
Prozessor nach Anspruch 1, wobei das Ändern des TDP-Wertes eine entsprechende Änderung bei einer Turbo-Modus-Zielfrequenz bewirkt.
Prozessor nach Anspruch 1, wobei sich der TDP-Wert in Antwort auf eine Änderung bei der Umgebungstemperatur ändern soll.
System, welches Folgendes umfasst einen Prozessor, der eine Logik zum Ändern eines Prozessor-Thermal-Design-Power-(TDP)-Wertes in Antwort auf eine Nutzersteuerung umfasst, einen Speicher zum Speichern von Instruktionen, die von dem Prozessor durchgeführt werden sollen.
System nach Anspruch 9, wobei die Logik eine Plattform-Software verwendet, um die Nutzersteuerung abzufangen und sie in einen Aufruf einer Basic-Input/Output-Software (BIOS) umzuwandeln, um die TDP-Änderung zu bewirken.
System nach Anspruch 10, wobei die Logik dazu dient, den TDP-Wert in Antwort auf eine Leistungszufuhränderung von Wechselstrom (AC) zu Gleichstrom (DC) oder andersherum zu ändern.
System nach Anspruch 10, wobei die Logik dazu dient, den TDP-Wert in Antwort auf ein Andock-Ereignis zu ändern.
System nach Anspruch 9, wobei sich der TDP-Wert von einem anfänglich konfigurierten TDP-Wert in Antwort auf die Nutzersteuerung ändern soll.
System nach Anspruch 9, wobei sich der TDP-Wert in Antwort auf ein Speichern einer Information in zumindest einem modellspezifischen Register (MSR) ändern soll.
System nach Anspruch 9, wobei das Ändern des TDP-Wertes eine entsprechende Änderung bei einer Turbo-Modus-Zielfrequenz bewirkt.
System nach Anspruch 9, wobei sich der TDP-Wert in Antwort auf eine Änderung bei einer Umgebungstemperatur, einer thermischen, einer akustischen oder einer systemischen Umweltbedingung ändern soll.
Verfahren, welches Folgendes umfasst: Ändern eines Prozessor-Thermal-Design-Power-(TDP)-Wertes in Antwort auf eine Nutzersteuerung.
Verfahren nach Anspruch 17, welches weiter ein Verwenden einer Plattformsoftware umfasst, um die Nutzersteuerung abzufangen und diese in einen Aufruf einer Basic-Input/Output-Software (BIOS) zum Bewirken der TDP-Änderung umzuwandeln.
Verfahren nach Anspruch 18, welches weiter ein Ändern des TDP-Wertes in Antwort auf eine Leistungszufuhränderung von Wechselstrom (AC) zu Gleichstrom (DC) oder andersherum umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, welches weiter ein Ändern des TDP-Wertes in Antwort auf ein Andock-Ereignis umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei sich der TDP-Wert von einem anfänglich konfigurierten TDP-Wert in Antwort auf die Nutzersteuerung ändern soll.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der TDP-Wert in Antwort auf ein Speichern einer Information in zumindest einem modellspezifischen Register (MSR) geändert werden soll.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Ändern des TDP-Wertes eine entsprechende Änderung bei einer Turbo-Modus-Zielfrequenz bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei sich der TDP-Wert in Antwort auf eine Änderung bei einer Umgebungstemperatur ändern soll.