RU2685969C1 - Method of controlling power consumption in a heterogeneous system on a chip - Google Patents
Method of controlling power consumption in a heterogeneous system on a chip Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685969C1 RU2685969C1 RU2018128883A RU2018128883A RU2685969C1 RU 2685969 C1 RU2685969 C1 RU 2685969C1 RU 2018128883 A RU2018128883 A RU 2018128883A RU 2018128883 A RU2018128883 A RU 2018128883A RU 2685969 C1 RU2685969 C1 RU 2685969C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hardware components
- power
- state
- driver
- control
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/20—Cooling means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
- G06F1/32—Means for saving power
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам управления режимами энергосбережения многоядерных вычислительных устройств, и может применяться во встраиваемых системах на основе вычислительных устройств, а также в портативных вычислительных устройствах разного назначения.The invention relates to the field of electrical engineering, and in particular to methods of managing energy-saving modes of multi-core computing devices, and can be used in embedded systems based on computing devices, as well as in portable computing devices for various purposes.
Существуют несколько способов управления энергопотреблением вычислительных устройств. Один из способов управления энергопотреблением заключается в измерении производительности, температуры и потребления электроэнергии вычислительными или периферийными узлами гетерогенной системы с помощью специальных датчиков и перераспределения вычислительной нагрузки между узлами системы. В качестве специальных датчиков могут выступать внутренние встроенные датчики, так и внешние портативные устройства.There are several ways to control the power consumption of computing devices. One of the ways to control energy consumption is to measure the performance, temperature and power consumption of computational or peripheral nodes of a heterogeneous system using special sensors and redistribute the computational load between the nodes of the system. Internal sensors as well as external portable devices can act as special sensors.
Существуют способы косвенного программного управления энергоэффективностью путем перераспределения задач между вычислительными ядрами в гетерогенной системе или путем управления маршрутизаторами в сетевой системе на кристалле.There are ways of indirect programmatic control of energy efficiency by redistributing tasks between computational cores in a heterogeneous system or by controlling routers in a network system on a chip.
Практикуются способы централизованного и многоуровневого управления энергоэффективностью с системой синхронизацией. В зависимости от особенностей гетерогенной системы применяют тот или иной способ построения подсистемы управления энергоэффективностью.Practices are centralized and multi-level energy efficiency management with system synchronization. Depending on the characteristics of a heterogeneous system, one or another method of building an energy efficiency management subsystem is used.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ управления энергопотреблением в гетерогенной системе на кристалле, описанный в патенте US 2017269652 (А1), в котором используют специальное внешнее переносное вычислительное устройство (portable computing device, PCD) с помощью которого осуществляют несколько способов термического интеллектуального управления энергопотреблением, при этом уменьшают нежелательную миграцию рабочей нагрузки, которая может усугубить генерацию тепловой энергии в компоненте обработки. Данный способ выбран в качестве прототипа заявленного изобретения.The closest to the claimed invention is a method of energy management in a heterogeneous system on a chip, described in US patent 2017269652 (A1), which uses a special external portable computing device (portable computing device, PCD) with which they carry out several methods of thermal intelligent power management, this reduces unwanted workload migration, which can aggravate the generation of thermal energy in the processing component. This method is selected as a prototype of the claimed invention.
Недостатки способа прототипа заключаются в его недостаточной эффективности, а именно в использовании отдельного устройства, которое не всегда применимо в штатных системах на кристралле. Кроме в прототипе не решены задачи управления энергопотреблением при простаивании вычислительных ресурсов (аппаратных компонентов).The disadvantages of the prototype method lie in its lack of effectiveness, namely in the use of a separate device, which is not always applicable in standard systems on the crystal. In addition to the prototype, the tasks of managing energy consumption during idle computing resources (hardware components) are not solved.
Техническим результатом заявленного изобретения является создание более эффективного способа управления энергопотреблением в гетерогенной системе на кристалле с меньшим энергопотреблением, позволяющего управлять питанием отдельных аппаратных компонентов системы, которые не используются в настоящее время, без блокировки пространства пользователя и без использования сетевых каналов, за счет отключения электропитания неиспользуемых аппаратных компонентов и включения его по мере необходимости, а также за счет понижения производительности не полностью используемых аппаратных компонентов.The technical result of the claimed invention is to create a more efficient way to manage power consumption in a heterogeneous system on a chip with less power consumption, allowing you to control the power of individual hardware components of the system that are not currently in use, without blocking user space and without using network channels, by turning off power supply unused hardware components and turning it on as needed, as well as by lowering produce flaxity is not fully used hardware components.
Поставленный технический результат достигнут путем создания способа управления энергопотреблением в гетерогенной системе на кристалле, в которомThe technical result achieved by creating a method of managing energy consumption in a heterogeneous system on a chip, in which
- управляют, с помощью доменов 6 питания, состоянием входящих в них аппаратных компонентов 8, при этом принимают и обрабатывают, с помощью доменов 6 питания, на основании управляющих команд на отключение энергопотребления от ядра 5 управления энергопотреблением, сигналы, сформированные блоком 1 управления энергопотреблением, с использованием значений регистров, установленных с помощью функций драйвера 4 управления энергопотреблением аппаратных компонентов и драйвера 3 доменов питания;- control, using the
- переводят, с помощью управляющих команд от ядра 5 управления энергопотреблением, в режимы «включен» и «выключен» домены 6 питания и входящие в них аппаратные компоненты 8, при этом принимают и обрабатывают, с помощью доменов 6 питания, сигналы включения и выключения от блока 1 управления энергопотреблением, сформированные на основании значений регистров блока 1 управления энергопотреблением, установленных с помощью функций драйвера 4 управления энергопотреблением аппаратных компонентов и драйвера 3 доменов питания;- transfer, with the help of control commands from the
- управляют, с помощью подсистемы 2 динамического управления и синхронизации частот и драйвера 7 аппаратных компонентов, состоянием аппаратных компонентов 8, при этом формируют и пересылают в аппаратные компоненты 8 через драйверы 7 аппаратных компонентов, с помощью подсистемы 2 динамического управления и синхронизации частот, рабочие частоты доменов 6 питания, а также формируют и пересылают в аппаратные компоненты 8 сигналы включения и выключения рабочих частот, с помощью блока 9 управления частотой тактового генератора;- control, using the
- с помощью драйвера 7 аппаратного компонента, переводят аппаратный компонент 8 из активного состояния сначала в приостановленное состояние, в случае отсутствия выполняемых им операций или действий, а потом в выключенное состояние или обратно в активное состояние.- using the
В предпочтительном варианте осуществления способа с помощью драйвера 7 аппаратного компонента, переводят аппаратный компонент 8 из активного состояния сначала в приостановленное состояние, в случае отсутствия выполняемых им операций или действий, для аппаратных компонентов 8, у которых нет активных дочерних компонентов, а также для аппаратных компонентов 8, дочерние компоненты которых можно проигнорировать.In the preferred embodiment of the method using the
В предпочтительном варианте осуществления способа, в случае использования системой не всех аппаратных компонентов 8, входящих в один домен питания, неиспользуемые компоненты сначала переводят в приостановленное состояние, потом в выключенное состояние, а, в случае бездействия всех аппаратных компонентов 8, входящих в один домен питания, переводят, с помощью команд управления ядра 5 управления энергопотреблением через сигналы блока 1 управления энергопотреблением, в режим «выключен» этот домен 6 питания и входящие в него аппаратные компоненты 8.In the preferred embodiment of the method, if the system does not use all the
В заявленном способе управления энергопотреблением в гетерогенной системе на кристалле:In the inventive method of energy management in a heterogeneous system on a chip:
динамически управляют энергопотреблением, при этом отключают домены питания и регулируют рабочую частоту;dynamically control power consumption, while disconnecting the power domains and adjusting the operating frequency;
- понижают до минимальной тактовую частоту или выключают электропитание аппаратных компонентов;- reduce to the minimum clock frequency or turn off the power supply of hardware components;
- используют централизованную одноуровневый метод управления с обратной связью;- use a centralized single-level feedback control method;
- управляют энергопотреблением периферийных устройств и вычислительными ядрами разной архитектуры;- manage the power consumption of peripheral devices and computational cores of different architecture;
- отсутствует привязка к сетевым каналам связи и управления;- there is no binding to the network communication channels and control;
- осуществляют управление энергопотреблением со стороны пользователя и автоматизированное управление энергопотреблением со стороны аппаратной системы, при этом драйверы контроллеров внешних интерфейсов указывают, когда ожидаются входящие данные, чтобы предотвратить отключение питания и избежать потери данных.- perform power management by the user and automated power management by the hardware system, while external interface controller drivers indicate when incoming data is expected to prevent power loss and to avoid data loss.
Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими графическими материалами.For a better understanding of the claimed invention, the following detailed description thereof is provided with corresponding graphic materials.
Фиг. 1. Общая схема способе управления энергопотреблением в гетерогенной системе на кристалле, выполненная согласно изобретению.FIG. 1. General scheme of the method of controlling energy consumption in a heterogeneous system on a chip, made according to the invention.
Элементы:Items:
1 - блок управления энергопотреблением;1 - power management unit;
2 - подсистема динамического управления и синхронизации частот;2 - subsystem of dynamic control and frequency synchronization;
3 - драйвер управления энергопотреблением домена;3 - domain power management driver;
4 - драйвер управления энергопотреблением аппаратных компонентов;4 - driver power management hardware components;
5 - ядро управления энергопотреблением;5 - power management core;
6 - домен питания гетерогенной системы на кристалле;6 - power domain of a heterogeneous system on a chip;
7 - драйвер аппаратных компонентов;7 - hardware driver;
8 - аппаратный компонент гетерогенной системы на кристалле;8 is a hardware component of a heterogeneous system on a chip;
9 - блок управления частотой тактового генератора (PLL - Phase-Locked Loop).9 - clock frequency control unit (PLL - Phase-Locked Loop).
Фиг. 2. Общая схема переключения режимов и состояний аппаратных компонентов в гетерогенной системе на кристалле, выполненная согласно изобретению.FIG. 2. General scheme for switching modes and states of hardware components in a heterogeneous system on a chip, made according to the invention.
Рассмотрим более подробно функционирование заявленного способа управления энергопотреблением в гетерогенной системе на кристалле (фиг. 1, 2).Let us consider in more detail the functioning of the claimed method of energy management in a heterogeneous system on a chip (Fig. 1, 2).
В заявленном способе управления энергосбережением в гетерогенных системах-на-кристалле применяют централизованную систему управления с обратной связью для аппаратных компонентов с разной архитектурой и назначением без использования сетевых каналов.In the proposed method of controlling energy saving in heterogeneous on-chip systems, a centralized feedback control system is used for hardware components with different architectures and designations without using network channels.
Существует несколько состояний гетерогенной системы на кристалле: рабочее состояние, состояние ожидания, состояние глубокого сна. В рабочем состоянии аппаратные компоненты 8 поддерживают режимы работы включен и выключен. Во включенном режиме аппаратный компонент 8 может быть в активном состоянии, приостановленном или бездействии.There are several states of a heterogeneous system on a chip: working state, waiting state, deep sleep state. In working condition, the
Каждый аппаратный компонент 8 входит в домен 6 питания, который управляет состоянием аппаратных компонентов и обрабатывает запрос на отключение энергопотребления от блока 1 управления энергопотреблением, драйвера 4 управления энергопотреблением аппаратных компонентов и драйвера 3 доменов питания.Each
Посредством управляющих сигналов сброса, изоляции и включения доменов 6 питания, входящих в блок 1 управления энергопотреблением, и управляющих команд ядра 5 управления энергопотреблением домены 6 питания и аппаратные компоненты 8 переводят в режимы «включен» и «выключен» (фиг. 2). В случае использования системой не всех аппаратных компонентов 8 из одного домена 6 питания, домен 6 переводят в режим «выключен».By means of control signals for resetting, isolating and turning on the
Состоянием аппаратных компонентов 8 управляют совместно с подсистемой динамического 2 управления и синхронизации частот и драйвером 7 аппаратных компонентов. С помощью подсистемы 2 динамического управления и синхронизации частот задают рабочие частоты внутри доменов 6 питания и производят включение/отключение частот с помощью блока 9 управления частотой тактового генератора. Динамическое управление частотами позволяет гибко настраивать рабочие частоты аппаратных компонентов и доменов питания.The state of the
С помощью драйвера 7 аппаратного компонента переводят аппаратный компонент 8 в приостановленное состояние, в случае отсутствия выполняемых им операций и действий (компонент находится в состоянии «бездействия»). Функции «переход в состояние бездействия» и «приостановления» выполняют только для аппаратных компонентов 8, у которых нет "активных" дочерних компонентов или чьи дочерние компоненты можно проигнорировать. После выполнения функции "переход в состояние приостановлен" вызывают функцию "выключения", которая сохраняет текущее состояние и отключает питание, или функцию "возобновления работы (переход в активное состояние)", которая восстанавливает подачу питания и загружает необходимое состояние.With the help of the
В заявленном способе управления энергопотреблением:In the inventive method of energy management:
- аппаратные компоненты 8 входят в состояние энергосбережения (выключен или приостановлен) во время работы системы независимо от других процессов управления энергопотреблением;-
- энергосбережение дочерних аппаратных компонентов 8 зависит от родительских;- energy saving of
- алгоритм управления энергосбережением аппаратных компонентов зависит от его типа и способа коммуникации с ним. Например, алгоритм управления энергосбережением зависит от типа шины, к которому подключен аппаратный компонент 8, поэтому требуются операции, предназначенные для данной шины.- the algorithm for controlling the energy saving of hardware components depends on its type and method of communication with it. For example, the power saving control algorithm depends on the type of bus to which
Для функционирования заявленного способа важна синхронная работа следующих программных подсистем: драйвера 7 аппаратного компонента, драйвера соответствующей аппаратной подсистемы и ядра управления энергопотреблением, при этом:For the operation of the claimed method, the synchronous operation of the following software subsystems is important: the
- алгоритмы управления «приостановления» и «возобновления» питания аппаратных компонентов функционируют без потери данных и перерывов в обслуживании;- control algorithms for “suspending” and “renewing” the power supply of hardware components function without loss of data and interruptions in service;
- ядро управления энергопотреблением вызывает обработчики для аппаратных компонентов;- the power management core calls handlers for hardware components;
- важной стадией перехода к состоянию пониженного энергопотребления является "переход в состояние приостановлен";- an important stage of transition to a state of low power consumption is “transition to the state of suspended”;
- после осуществления функции "переход в состояние приостановлен" вызывается функция "выключения" (сохраняющая текущее состояние и отключающая питание) или функция "возобновления работы (переход в активное состояние)" (которая восстанавливает подачу питания и загружает необходимое состояние);- after the implementation of the function "transition to the suspended state", the "shutdown" function (preserving the current state and turning off the power) or the "resume operation (transition to the active state)" (which restores the power supply and loads the required state) is called;
- ядро управления энергопотреблением следит за активностью каждого аппаратного компонента 8;- the power management core monitors the activity of each
- реализация модели перехода в состояния покоя (выключение, приостановления), сохранения текущего состояния и понижения энергопотребления для каждого типа аппаратного компонента может отличаться;- implementation of the model of transition to quiescent states (shutdown, suspension), saving the current state and reducing power consumption for each type of hardware component may differ;
- функции «приостановления» и «возобновления» являются взаимоисключающими (не могут выполняться параллельно);- the functions of “suspension” and “renewal” are mutually exclusive (they cannot be performed in parallel);
- функции «переход в состояние бездействия», «приостановления» и «выключения» выполняют только для "активных" аппаратных компонентов 8;- the functions “transition to idle state”, “suspension” and “off” are performed only for “active”
- функции «переход в состояние бездействия» и «приостановления» выполняют только для аппаратных компонентов 8, у которых нет "активных" дочерних компонентов или чьи дочерние компоненты можно проигнорировать (соответствующий флаг в драйвере компонента).- the “transition to idle state” and “suspend” functions are performed only for
- функцию «возобновления» работы выполнить только для "приостановленных" аппаратных компонентов.- the function “resume” of the work should be performed only for “suspended” hardware components.
Хотя описанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации заявленного изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла заявленного изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.Although the above described embodiment of the invention has been set forth to illustrate the claimed invention, it will be clear to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible without departing from the scope and meaning of the claimed invention disclosed in the attached claims.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128883A RU2685969C1 (en) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Method of controlling power consumption in a heterogeneous system on a chip |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128883A RU2685969C1 (en) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Method of controlling power consumption in a heterogeneous system on a chip |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2685969C1 true RU2685969C1 (en) | 2019-04-23 |
Family
ID=66314816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018128883A RU2685969C1 (en) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Method of controlling power consumption in a heterogeneous system on a chip |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2685969C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130019120A1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | Salsbery Brian | Method and system for reducing thermal load by forced power collapse |
WO2013052266A2 (en) * | 2011-10-07 | 2013-04-11 | Qualcomm Incorporated | System and method for proximity based thermal management of a mobile device |
RU2566330C2 (en) * | 2010-03-29 | 2015-10-20 | Интел Корпорейшн | Performance and traffic aware heterogeneous interconnection network |
US20170269652A1 (en) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | Qualcomm Incorporated | System and method for intelligent thermal management in a system on a chip having a heterogeneous cluster architecture |
-
2018
- 2018-08-07 RU RU2018128883A patent/RU2685969C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2566330C2 (en) * | 2010-03-29 | 2015-10-20 | Интел Корпорейшн | Performance and traffic aware heterogeneous interconnection network |
US20130019120A1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | Salsbery Brian | Method and system for reducing thermal load by forced power collapse |
WO2013052266A2 (en) * | 2011-10-07 | 2013-04-11 | Qualcomm Incorporated | System and method for proximity based thermal management of a mobile device |
US20170269652A1 (en) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | Qualcomm Incorporated | System and method for intelligent thermal management in a system on a chip having a heterogeneous cluster architecture |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8977880B2 (en) | Method for managing power supply of multi-core processor system involves powering off main and slave cores when master bus is in idle state | |
JP6010822B2 (en) | A device that implements a platform power management architecture in high efficiency and in real time | |
JP5707321B2 (en) | Sleep processor | |
Gu et al. | Energy efficient scheduling of servers with multi-sleep modes for cloud data center | |
CN108023958B (en) | Resource scheduling system based on cloud platform resource monitoring | |
Li et al. | An energy-efficient scheduling approach based on private clouds | |
JP2012212467A (en) | Platform power management based on latency guidance | |
TW201205441A (en) | Multi-CPU domain mobile electronic device and operation method thereof | |
KR20100073157A (en) | Remote power management system and method for managing cluster system | |
KR102060431B1 (en) | Apparatus and method for managing power in multi-core system | |
CN105511593A (en) | Method and device for adjusting frequencies of CPU (central processing unit) subsystems of Linux systems | |
JP2014235746A (en) | Multi-core device and job scheduling method for multi-core device | |
WO2013159465A1 (en) | Multiple core processor device and clock control implementing method therefor | |
CN105549723A (en) | Electricity saving control method and device of server, and energy-saving control device of electronic equipment | |
US9448617B2 (en) | Systems and methods for messaging-based fine granularity system-on-a-chip power gating | |
RU2685969C1 (en) | Method of controlling power consumption in a heterogeneous system on a chip | |
Yao et al. | A dual delay timer strategy for optimizing server farm energy | |
WO2012126396A1 (en) | Energy saving method for service board, master control board, service board, and access apparatus | |
CN112486311A (en) | Low-power-consumption control method and system of embedded system and storage medium | |
WO2012001776A1 (en) | Multicore system, method of scheduling and scheduling program | |
Bambagini et al. | Energy management for tiny real-time kernels | |
KR102333391B1 (en) | Electronic apparatus and method for contorolling power thereof | |
Chandra et al. | Offloading to improve the battery life of mobile devices | |
US20190214989A1 (en) | Semiconductor device and semiconductor system | |
US20090077290A1 (en) | Controller for processing apparatus |