JP4496255B2 - マシン・コード・ビルダによって得られる電力消費低減 - Google Patents
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Description
本発明は、とりわけ、実行前コードをマシン・コード・ビルダに読み取り、実行前コードからマシン・コードを構築して、持続時間すなわちリソースが必要とされない時間量を最大化することによって電力消費を低減するための、電力管理技法および関連するアーキテクチャを含む。
上述のように、本発明は、とりわけ、読み取りユニット32(図2)を用いて実行前コードをMCビルダ22に読み取り、構築ユニット34(図2)を用いて実行前コードからマシン・コード28を構築して、リソースを必要としない持続時間を最大化することによって電力消費を低減する、電力管理技法および関連するアーキテクチャを含む。
一実施形態では、ソース・コード内のリソース指令52によって、マシン・コード28の少なくとも1つのブロックの実行中に必要でない1つのリソースR1〜Rn(図1)を識別する。この場合、実行前コード26はソース・コードである。ここで、リソース指令とは、リソース使用または電力消費に関係するソース・コード命令である。リソース指令52は、特定のコード・ブロックに必要でないのはどのリソースであるかを知っているソフトウェア開発者によって、ソース・コードに挿入することができる。構築ユニット34は、この指令を、マシン・コード28において、リソースR1〜Rnの使用または電力消費を指示するために各リソース・レジスタ20(図1)への書き込みを指示する適切なマシン・コード命令(以下、MC命令)54に翻訳する。各リソース指令52は、ソース・コード内のどこにでも配置することができ、ソフトウェア開発者によって知られている未使用リソースを指定する。リソース指令52は、プログラム・スコーピング・ルールによって左右され、当該スコープが終了するまで、ソース・コード・ブロックまたは機能ブロック内に配置された指令は有効のままであるようになっている。
第2の代替的な実施形態では、マシン・コード28の少なくとも1つのブロックの実行中に必要とされないリソースR1〜Rn(図1)を、構築ユニット34が、実行前コード26から決定する。すなわち、構築ユニット34は、実行前コードを分析して、リソース要求を決定する。この場合、構築ユニット34は、各機能またはブロックの範囲内で実行前コード26を分析して、どのリソースR1〜Rn(図1)を用いるかまたは用いないかを決定するための機構を含む。一例では、構築ユニット34は、実行前コード26を分析して、リソース固有コードを含む分岐コードを探し出すことができる。この分析から、1以上の共通未使用リソースを有するマシン・コードの1以上のブロックを決定することができる。同様に、構築ユニット34は、例えばマルチメディア・コプロセッサが用いられていない実行前コード26のブロックを識別することができる。
構築ユニット34は、分析法を用いて、マシン・コード28を再配列または再構成して、リソースを必要としない持続時間を最大化することによって、電力消費を低減する。一例では、構築ユニット34は、性能最適化のために一般的に用いられるものと同様の依存関係分析を用いるが、それはマシン・コード28を再構成して、リソースを必要としない持続時間を最大化するためである。一例では、構築ユニット34は、1以上の共通未使用リソースを有するマシン・コード・ブロックを取得し、それらを順次実行するよう再構成し、これによって、未使用のリソースを必要としない持続時間を最大化することができる。これは、MC命令54を再構成して性能を最大化する従来のコンパイラ最適化とは対照的である。また、構築ユニット34は、マシン・コードのあるブロックがプロセッサのリソースを用いない場合、このブロックの実行中は通電を止めるようリソースに指示する。例えば、リソースR1がマシン・コード・ブロック中に用いられない場合、リソースR1をオフにする。また、構築ユニット34は、従来の性能オプティマイザ/プロファイラ50と共に動作して、ユーザの好みに従って性能および電力消費を最適化することができる。
本発明の別の態様は、MCビルダ22の一部として設けられるプロファイル・ユニット36を含む。動作において、構築ユニット34は、実行前コード26からマシン・コード28を生成し、プロファイル・ユニット36は、構築ユニット34が発生したマシン・コード28を実行し、実行環境から実行時データを収集して、リソース要求を判定する。次いで、構築ユニット34が実行時データを用いて、マシン・コード28を再構成し、リソースを必要としない持続時間を最大化することによって、電力消費を低減する。動作を例示するために、リソースR1(図1)が漏れ電流によって多くの電力を消費し、まれにしか用いられず、従って、長期間にわたってオフされていると好ましいものと仮定する。また、初期分析の間に、構築ユニット34は、マシン・コード28を構築して、リソースR1を呼び出し、その各機能を実行すると仮定する。しかしながら、プロファイル・ユニット36を用いた分析は、最初のマシン・コード28の実行から、リソースR1は必要であるが、他の使用可能なリソースR2およびR3がリソースR1と同じ機能をそれより高い電力効率で実行すると示し得る。次いで、プロファイル・ユニット36は、構築ユニット34に、リソースR1の呼び出しを、リソースR2およびR3に対する適切な命令によって置換するよう指示する。結果として、特定の機能が実施され、リソースR1は長時間にわたってオフのままであり、このため電力消費が低減される。
本発明の別の様態によって、リソース性能を調整して、マシン・コード・ブロックに対するリアルタイム実行要件を満たすことができる。特に、ソフトウェア開発者は、ソース・コード・ブロックに対する実行要件を知っていると、上述のリソース指令52を、ソース・コード内のどこにでも提供して、その要件を実装することができる。MCビルダ22のコード・ブロック実行要件ユニット40(以下、CPERユニットと呼ぶ)は、実行要件(すなわちリソース指令52)に応答して、構築ユニット34に、マシン・コード28に実行要件(ER)命令68を挿入するよう指示し、これによってリソースの性能を調整して実行要件を満たす。
浮動小数点ユニット等のリソースR1〜Rn(図1)を再通電することは、GHz級のプロセッサで1000サイクル以上を要する場合がある。この処理時間を利用するため、本発明が提供する手法においては、リソースを再通電している間にマシン・コード28(図2)がリソースを用いないリソース・エミュレーション・コードに分岐することを可能とする。特に、リソース通電レジスタ21(図1)は、リソースの電源が入って使用可能であるか否かを示すように定義することができる。再通電エミュレーション・ユニット38は、実行前コード26を分析して、特定のリソースのための命令を含む分岐コードが存在するかを決定する。リソースのための分岐コードが存在する場合、再通電エミュレーション・ユニット38は、構築ユニット34に、マシン・コード28に再通電命令ブロック(RIブロック)70を挿入するよう指示する。RIブロック70は、決定命令72を含み、これは、実行中にリソース通電レジスタ21(図1)を調べて、リソースが通電されて使用可能であるかを調べる。テストが否定結果を戻すと、RIブロック70の分岐命令74(図2)は、リソースが実行する命令をエミュレートすることができるリソース・エミュレーション・コード76を含む代替的なコード・ブロックに分岐する。決定命令72は定期的に反復されて、リソースの通電レジスタ21(図1)のテストを継続し、リソースが通電されているかを調べる。リソースが通電されると、リソース通電レジスタ21は有効と示され、決定命令72のテスト結果が肯定となる。この場合、分岐命令74は実行をマシン・コード28に戻し、これがリソースを用いる。
当業者には既知のように、マイクロプロセッサ12は、呼び出されて、保留中の様々な機能のためにマシン・コード28を実行することができる。ここでも、機能とは、マイクロプロセッサ12を呼び出してタスクを完了する任意のソフトウェア・アプリケーション、ハードウェア(他のプロセッサを含む)とすることができる。これらの動作に対応するため、マイクロプロセッサ12は、それを用いているエンティティ間のコンテキスト切り替えを実行する。例えば、1msの間はあるアプリケーションのコードを実行し、次の1msの間は別のアプリケーションのコードを実行する等によって、タイム・スライシングを行うことができる。しかしながら、各機能は、異なるリソース使用および電力消費を必要とする場合がある。従って、マイクロプロセッサ12は、各機能の好ましいリソース電力消費データの間の切り替えを迅速に行う能力を備えると有利である。ここで言うリソース電力消費データは、機能ごとに、使用中または未使用のリソース、各使用中リソースの電力消費設定、およびリソースの電力管理に有用な任意の他の情報を含み得る。
Claims (3)
- プロセッサとメモリとを有するコンピュータにおいて実行される、複数のリソースを有するマイクロプロセッサの性能に対する要件を満たすための方法であって、
実行前コードを前記メモリに読み出すステップと、
前記プロセッサの処理により、前記実行前コードからマシン・コードを構築するステップとを含み、
前記実行前コードは、特定の実行前コードのブロックの開始と終了とを示すインジケータと、前記特定の実行前コードのブロックの実行を完了するのに要求される制限時間とを含み、
前記構築するステップは、前記制限時間と実際の実行にかかる時間とのパーセンテージ差を計算する命令と、求めた前記差をオペレーティング・システムに渡すためのシステムコールを前記マシン・コードに挿入するステップを含む、
方法。 - 複数のリソースを有するマイクロプロセッサの性能に対する要件を満たすためのコンピュータであって、
実行前コードを格納するメモリと、
前記実行前コードからマシン・コードを構築する手段とを含み、
前記実行前コードは、特定の実行前コードのブロックの開始と終了とを示すインジケータと、前記特定の実行前コードのブロックの実行を完了するのに要求される制限時間とを含み、前記構築する手段は、前記制限時間と実際の実行にかかる時間とのパーセンテージ差を計算する命令と、求めた前記差をオペレーティング・システムに渡すためのシステムコールを前記マシン・コードに挿入する、
コンピュータ。 - 請求項1に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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