TW201035733A - Adaptive power budget allocation between multiple components in a computing system - Google Patents

Description

201035733 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關介於計算系統之多組件間的調適性電力 預算配置。 【先前技術】 計算系統中之組件，如中央處理單元組件及圖形子系 Q 統組件，會在操作時消耗電力並產生熱。此外，計算系統 典型會有與在操作期間應產生多少電力及/或熱關聯的限 制。例如，計算系統可能具有可配置於系統中之各種組件 之間的整體電力及/或熱量「預算」。注意到超過此一預 算可能導致性能下降及/或系統中之組件的損壞。 在一些情況中，泛系統電力或熱量管理裝置會監視並 評估關於每一組件的資訊（如與每一組件消耗多少電力關 聯的統計資訊）。此種泛系統電力管理裝置可接著適當地 〇 配置整體電力預算。然而，這種方式會有某些缺點。例如 ’圖形子系統在某些時候可能無法利用額外的電力資源（ 如當圖形子系統因正在等待另一組件（如中央處理單元） 提供資訊而無法處理圖形資訊時）。類似地，圖形子系統 可能使用額外的電力但無法提供有價値的結果。在任一情 況中，讓泛系統電力管理裝置決定配置整體熱量預算之最 有效率的方式並不實際。 【發明內容】及【實施方式】 -5- 201035733 計算系統中之組件，如中央處理單元組件及圖形子系 統組件，會在操作時消耗電力並產生熱。例如，第1圖爲 根據一些實施例之系統100的區塊圖，其包括第一組件 110及第二組件120。雖然在第1圖中描繪兩個組件110 及1 20，注意到在此所述之實施例可與更多組件關聯。第 一組件1 1 0可例如與圖形子系統關聯，而第二組件1 20與 中央處理單元（CPU )關聯。然而，注意到，在此所使用 之「組件」可指計算環境中之任何其他種類的裝置，包括 記憶體系統、網路通訊系統及/或輸入輸出（IO )系統。 計算系統1 00典型會有與在操作期間應產生多少電力 及/或熱關聯的限制。例如，計算系統1 0 0可能具有可配 置於第一及第二組件110及120之間的整體電力及/或熱 量「預算」。注意到隨著組件所消耗的電力量增加，該組 件產生之熱量典型亦增加。因此，在此所述之與「電力預 算」或「電力管理系統」關聯的實施例亦涵蓋「熱量/熱 預算」或「熱量/熱管理系統」之槪念。 根據一些實施例，系統100進一步包括電力預算配置 引擎150。電力預算配置引擎150可例如適當地促進第一 及第二組件110及120之間的整體電力預算的配置。 舉例而言，第一組件1 1 0可從第一組件1 1 0之觀點決 定第一組件110之電力預算配置的調整爲適當。例如，第 一組件1 1 0可決定其目前正消耗少於本地電力限制但仍可 有效率地利用額外電力。在此情況中，第一組件丨i 0可傳 送電力預算配置調整請求信號至電力預算配置引擎150。 -6 - 201035733 在其他情況中，第一組件11 〇決定即使有額外的電力其也 無法有效率地利用額外的電力（例如因爲它無法從另一組 件夠快地接收資訊），因而決定不傳送增加電力預算配置 的請求。類似地，第二組件1 20可（或可不）決定其能夠 利用額外的電力並傳送電力預算配置調整請求信號至電力 預算配置引擎150。 根據一些實施例，電力預算配置引擎1 50可從第一組 0 件110接收電力預算配置調整請求信號。此外，依據接收 到的電力預算配置調整請求信號，電力預算配置引擎150 可決定是否調整提供至第一組件110的電力預算配置信號 (如藉由決定增加加諸在第一組件1 1 0上的電力限制）。 根據一些實施例，電力預算配置引擎150依據進一步的預 定偏好（如指示應給與系統1 00中之圖形或運算性能較高 優先權）及/或從第二組件1 2 0接收到之電力預算配置調 整請求信號來決定是否調整提供至第一組件110的電力預 Q 算配置信號。 注意到根據一些實施例，電力預算配置引擎150可進 一步基於總系統預算、目前合計熱量狀態（如與系統1 00 正產生的總熱量關聯）及/或目前合計的電力狀態（如與 系統1 00正使用的總電流量關聯）決定是否調整提供至第 一組件110之電力預算配置信號。此外’電力預算配置引 擎1 50可週期性（如每秒一次）及/或根據來自第一或第 二組件1 1 0或1 20的電力預算配置調整請求信號的改變來 執行決定。 -7- 201035733 第2圖爲根據一些實施例之與電力預算配置引擎關聯 之方法的流程圖。在此所述之流程圖不必然暗示動作之固 定順序，且可以任何可行之順序執行實施例。第2圖之方 法可例如與參考第1圖所述之系統1 〇〇關聯。注意到在此 所述之方法的任意者可由硬體、軟體（包括較低階碼，如 微碼）或硬體及軟體之組合加以執行。例如，儲存媒體可 在其上儲存指令，當由機器執行指令時會導致根據在此所 述之任何實施例的性能。 在202，多組件計算系統之電力預算配置引擎可從第 一組件接收電力預算配置調整請求信號。例如，電力預算 配置調整請求信號可爲由第一組件提高（或降下）之「增 加請求標旗」。注意到第一組件可例如僅與如CPU之處 理器或如圖形及記憶體控制器集線器（GMCH )之圖形子 系統關聯。 依據接收到的電力預算配置調整請求信號，電力預算 配置引擎在204可決定是否調整提供至第一組件的電力預 算配置信號。從電力預算配置引擎提供至第一組件之電力 預算配置信號可例如爲限制信號或「電力擺動（power clap )」（如可適當地放寬或提高加諸在一組件上之個別 電力限制）。注意到在204之決定可爲動態的（如可隨計 算系統內之條件改變而自動執行）。 根據一些實施例，在204之決定進一步至少部分依據 與計算系統關聯的預定「偏好」。例如，可組態計算系統 使得與CPU相比圖形子系統典型會接收到優先的電力配 201035733 β °在其他情況中，可組態計算系統使得與圖形子系統相 It CPU會接收到優先的電力配置。可例如在設計系統時 或依據系統使用者之選擇（如經由圖形介面）決定偏好。 因此，電力預算配置引擎可與各種系統組件一起工作 以促進電力之有效配置。例如，第3圖爲根據一些實施例 之可由那些組件之一執行之方法的流程圖。第3圖之方法 可例如與參照第1圖所述之系統1 〇〇關聯。 q 在3 02，多組件計算系統之第一組件可從第一組件之 「觀點」決定第一組件之電力預算配置的調整爲適當。注 意到第一組件可知道額外配置的電力能被有效消耗與否。 例如’當第一組件與圖形子系統關聯時，其可決定其正在 以相對慢的速度從另一組件接收更新，因此將無法以比現 在更快速地處理及更新資訊。 依據此決定，第一組件可在3 〇4傳送電力預算配置調 整請求信號至電力預算配置引擎。例如設想第一組件與圖 Q 形子系統關聯的情況。在此情況中，圖形子系統可在請求 其電力配置增加之前評估目前的訊框速率、呈現P狀態、 呈現頻率及/或正由圖形子系統所執行之應用程式（如圖 形密集3 D遊戲）。另舉一例，若第一組件與CPU關聯， 其可在請求其電力配置增加之前評估指令執行速率及/或 正由CPU所執行之應用程式。 傳送至電力預算配置引擎之電力預算配置調整請求^ 號可例如與可由第一組件升高（或降低）的增加請求檩旗 關聯。根據一些實施例，第一組件可進一步依據由第〜組 -9 - 201035733 件偵測到的熱量情形及/或由第一組件偵測到的電力消耗 情形來決定是否升高此一標旗。例如，第一組件可能決定 不升高請求更多電力之標旗，因其目前產生過多的熱（即 使其能夠在增加的電力預算下更快速地處理來自另一組件 的圖形資訊）。 因此，一些實施例可提供控制技術來配置多組件之間 共享的電力及/或熱量預算，以達成有利的結果。例如， 若處理及圖形組件共享電力及/或熱量預算，一希望的結 果可能爲增加由圖形子系統所達成之訊框速率（假設例如 圖形性能爲偏好）。另一方面，假設處理性能爲偏好，則 增加每秒引退的指令數量（同時不使快取塡充停滯）可能 代表較適當的結果。 注意到圖形應用程式典型要求需由處理器及圖形子系 統兩者執行任務。例如，此關係可組態成「消耗者-生產 者」，其中圖形子系統可能仰賴處理器之工作完成以繼續 進行整體任務。因此，在兩組件之間存在共享的電力及/ 或熱量預算（且由設計者或使用者建立圖形爲偏好）的局 面中，配置增加的電力量及/或熱量預算給圖形子系統不 見得會產生更好的結果（如較高的訊框速率），因爲CPU 組件的性能會受到其之預算缺乏的限制（其則可能使圖形 子系統停滯）。 考量例如第4圖，其提供根據一些實施例的多組件計 算系統400之一範例。系統400包括圖形子系統410及 C P U 4 2 0 (然而’注意到，系統4 0 0可進一步包括其他組 -10- 201035733 件’如記憶體系統、網路通訊系統及/或10系統）。 計算系統400具有與在操作期間應產生多少電力及/ 或熱關聯的限制。例如，計算系統400可能具有可配置於 圖形子系統410及CPU 420之間的整體電力及/或熱量「 預算」。欲促成此任務，根據一些實施例，系統400可根 據一些實施例進一步包括具有軟體策略管理器460之電力 預算配置引擎450。 根據一些實施例，軟體策略管理器46 0管理與多個組 件（及組件軟體介面）關聯之電力及/或熱量預算，以促 成給定系統偏好的更好結果。注意到組件的軟體介面可包 括電力限制輸入（如指示特定組件可用之電力的上限之「 箝制値」）及指示組件是否要求額外的預算之輸出標旗。 此劃分可定位那個組件內之與管理電力預算關聯之某些決 定（並可幫助隔絕軟體策略管理器46〇與特定組件的資訊 )° 在實施基於需求之呈現頻率選擇（如呈現P狀態）的 圖形子系統410的情況中，升高「增加請求」輸出標旗（ 指示圖形子系統410要求更多預算）的決定可繫至最高可 得之呈現P狀態的內部選擇（其可例如藉由偵測利用來選 擇）。可例如經由軟體策略管理器460加諸在圖形子系統 4 1 0上之電力限制信號的映照來決定最高可得之呈現p狀 態。注意到可由圖形子系統4 1 0實質全部管理特定效率値 (如每秒之訊框）之改善。例如，在利用及工作負擔（如 遊戲應用程式）准許下，呈現P狀態可增加至電力限制允 -11 - 201035733 許的最高等級，且圖形子系統410可接著升高輸出標旗以 指示可使用額外預算。類似地，若偵測到視頻應用程式’ 來自圖形子系統410之輸出標旗可能指示額外預算將無用 ，因爲已經達成最大訊框速率（對應至視頻）。 根據一些實施例，軟體策略管理器460執行策略管理 器控制循環，假設圖形性能爲偏好464，其可相繼增加圖 形子系統410之預算（如提供至圖形子系統410的電力限 制信號），等待（如相對短的預定時期），並接著檢查輸 出增加請求標旗來看圖形子系統410是否可使用更多預算 。若是，則可由軟體策略管理器460提供額外預算並重複 循環。若圖形子系統4 1 0指示無法使用額外預算（如增加 請求標旗並未升高），則軟體策略管理器反而可提供額外 預算給CPU 420。軟體策略管理器46 0可接著等待並再次 讀取來自圖形子系統4 1 0的輸出標旗以偵測現在是否可以 使用額外預算（可能例如因爲在前一循環中提供的CPU 420預算的增加而造成如此）。注意到CPU 420可以類似 方式指示使用預算的能力（如系統400的偏好傾向處理性 能而非圖形性能）。 注意到一組件即使可本地使用額外電力可決定不升高 增加請求標旗。例如，圖形子系統4 1 0可偵測阻止其升高 增加請求標旗之來自本地熱量感測器412及/或電流感測 器4 1 4的條件。類似地，C P U 4 2 0可偵測阻止其升高增加 請求標旗之來自本地熱量感測器422及/或電流感測器424 的條件。 -12- 201035733 並且注意到根據一些實施例，軟體策略管理器4 6 0可 依據各種配置參數462決定是否調整提供至圖形子系統 410及/或CPU 420的限制信號。例如，此種配置參數462 可與總系統預算、目前合計熱量狀態（如與系統400正產 生的總熱量關聯）及/或目前合計的電力狀態（如與系統 400正使用的總電流量關聯）關聯。 根據一些實施例，軟體策略管理器460自動及/或動 0 態進行預算調整。例如，軟體策略管理器460可隨與系統 4 00關聯之條件改變而（如當一組件升高或降低增加請求 標旗時）進行預算調整。根據一些實施例，軟體策略管理 器460週期性評估系統4〇〇以決定任何電力預算調整是否 適當。 例如，第5圖爲根據一些實施例的方法之流程圖。在 此範例中，假設系統包括圖形子系統及CPU，且建立圖形 性能之偏好（優先於CPU處理性能）。在502，可讀取並 Q 加總由各種組件目前正消耗的電力量以決定整體系統或套 件總電力位準。在504若總電力位準已經超過總套件限制 ，在506可降低一或更多特定組件的限制。注意到可以任 何數量的方式（如可均等降低所有組件之限制或以成比例 的方式及/或將系統偏好納入考量）來在506執行特定組 件的限制之降低。 在5 04若總電力位準目前沒有超過總套件限制，則在 5 08決定目前是否有設立圖形子系統標旗（如從圖形子系 統的觀點指示可有效配置更多電力給圖形子系統）。 -13 - 201035733 在5 08若設立圖形子系統標旗，在5i〇增加圖形子系 統預算（如藉由將至圖形子系統的限制値信號增加一預定 量）。在508若未設立圖形子系統標旗，在514增加CPU 預算（如藉由將至CPU的限制値信號增加一預定量）。 注意到增加配置優先給與圖形子系統而非CPU (假設圖形 子系統4 1 0能夠利用此增額），因爲系統偏好係建立爲傾 向圖形性能。在增加圖形或CPU電力預算之後，在5 1 2 系統可在重複循環之前等待預定時期。 因此，在此所述之實施例可提供在多個組件之間有效 率地配置電力預算之系統及方法。此外，電力預算配置引 擎可促進處理而無需評估特定組件的參數。 下列說明各種額外的實施例。這些不構成所有可能實 施例的界定，且熟悉此項技藝人士了解能有許多其他的實 施例。此外。雖然爲了清楚而槪述下列實施例，熟悉此項 技藝人士 了解若有必要的話如何對上述說明做出改變以適 應這些實施例及應用。 例如，雖已經參照特定組件說明一些實施例，可評估 及/或配置任何其他類型之組件的電力。此外，可提供其 他類型的配置法來取代或補充在此所述者。 此外，使用來自組件的「增加請求標旗」來說明一些 實施例。然而，注意到任何實施例可替代地使用來自組件 的「減少請求標旗」（如指示組件目前被配置有超過其可 有效利用的電力）。類似地，雖描述一些實施例爲實施「 組件偏好」，在其他情況中，可採用「最不偏好組件」的 -14- 201035733 指示（如一組件可被指定成具有三個組件之系統中最不重 要的組件）。此外，根據另一些實施例，可組件至組件的 方式傳送電力預算配置調整請求信號及/或單一裝置可同 時作爲第一組件及電力預算配置引擎。 在此僅爲了說明而描述數個實施例。熟悉此項技藝人 士可從此說明中理解到可以僅由申請專利範圍限制的修改 及變更實行其他之實施例。 Ο 【圖式簡單說明】 第1圖爲根據一些實施例的多組件計算系統之區塊圖 〇 第2圖爲根據一些實施例之與電力預算配置引擎關聯 之方法的流程圖。 第3圖爲根據一些實施例之與一組件關聯之方法的流 程圖。 Q 第4圖爲根據一些實施例的多組件計算系統之一範例 〇 第5圖爲根據一些實施例的方法之流程圖。 【主要元件符號說明】 100 :計算系統 11 〇 :第一組件 120 :第二組件 150 :電力預算配置引擎 -15- 201035733 4 0 0 :多組件計算系統 4 1 0 :圖形子系統 4 1 2 :本地熱量感測器 4 1 4 :電流感測器 420:中央處理單元 450 :電力預算配置引擎 460 :軟體策略管理器 462 :配置參數 464 :偏好

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Claims (1)

1. 201035733 七、申請專利範面： 1 ·—種方法，包含： 在多組件計算系統之電力預算配置引擎接收來自第一 組件的電力預算配置調整請求信號；以及 依據該接收到的預算配置調整請求信號，在該電力預 算配置引擎決定是否調整提供至該第一組件的電力預算配 置信號。 〇 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該決定爲 至少部分依據與該多組件計算系統關聯的預定組件偏好。 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中從該電力 預算配置引擎提供至該第一組件的該電力預算配置信號包 含限制信號。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中從該第一 組件提供至該電力預算配置引擎的該電力預算配置調整請 求信號包含增加請求標旗。 Q 5.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一組 件與下列至少一者關聯：（i)處理器、（ii)圖形子系統 、（iii )中央處理單元或（iv )圖形及記憶體控制器。 6 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該決定爲 至少部分依據接收自另一組件的預算配置調整請求信號。 7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該決定爲 至少部分依據總系統預算及下列至少一者：（i )目前合 計熱量狀態或（Π)目前合計電力狀態。 8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中由該電力 -17- 201035733 預算配置引擎之軟體策略管理器執行該決定。 9.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中以下列至 少一者執行該決定：（i )週期性方式或（Π )當來自組件 之電力預算配置調整請求信號改變時。 1 0.—種方法，包含： 在多組件計算系統之第一組件從該第一組件之觀點決 定該第一組件之電力預算配置的調整爲適當；以及 依據該決定’傳送電力預算配置調整請求信號至該多 組件計算系統的電力預算配置引擎。 1 1 如申請專利範圍第1 〇項所述之方法，其中該第一 組件與圖形子系統關聯且該決定與下列至少一者關聯：（ i )訊框速率、（i i )呈現ρ狀態、（i i i )呈現頻率或（i v )正由該圖形子系統執行的應用程式。 1 2 .如申請專利範圍第1 0項所述之方法，其中該第一 組件與處理單元關聯且該決定與下列至少一者關聯：（i )指令執行速率或（iv )正由該處理單元執行的應用程式 〇 1 3 ·如申請專利範圍第1 0項所述之方法，其中該傳送 包含升高至該電力預算配置引擎之增加請求標旗。 14.如申請專利範圍第1〇項所述之方法，其中該決定 進一步依據下列至少一者：（i )由該第一組件偵測到的 熱量條件或（Π)由該第一組件偵測到的電力消耗條件。 1 5 . —種設備，包含： 第一組件，以：（i )從該第一組件之觀點決定該第 -18' 201035733 一組件之電力預算配置的調整爲適當以及（ϋ)依據該決 定，傳送電力預算配置調整請求信號；以及 耦合至該第一組件之輸出，以提供該電力預算配置調 整請求信號。 16.如申請專利範圍第15項所述之設備，進一步包含 第二組件；以及 0 親合至該第一及第二組件之電力預算配置引擎，以· (i)從該第一組件接收該電力預算配置調整請求信號’ 以及（ii )依據該接收到的電力預算配置調整請求信號及 組件偏好’決定是否調整提供至該第一組件的電力預算配 置信號。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項所述之設備，其中該第二 組件：（i )從該第二組件之觀點決定該第二組件之電力 預算配置的調整爲適當以及（ii)依據該決定，傳送電力 〇 預算配置調整請求信號。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項所述之設備，其中該電力 預算配置引擎進一步依據接收自該第二組件的該接收到的 預算配置調整請求信號來決定是否調整提供至該第一組件 的電力預算配置信號。 19·如申請專利範圍第16項所述之設備，其中該第一 組件與圖形子系統關聯且該第二組件與處理單元關聯。 20·如申請專利範圍第16項所述之設備，其中該電力 預算配置引擎進一步依據總系統預算及下列至少一者：（ -19- 201035733 i )目前合計熱量狀態或（ii )目前合計電力狀態來決定是 否調整提供至該第一組件的電力預算配置信號。 2 1 .如申請專利範圍第1 6項所述之設備，其中該電力 預算配置引擎以下列至少一者執行該決定：（i )週期性 方式或（Π )當來自組件之電力預算配置調整請求信號改 變時。 22. —種設備，包含： 電力預算配置引擎，以：（i)從第一組件接收電力 預算配置調整請求信號，以及（ii )依據該接收到的預算 配置調整請求信號及組件偏好，決定是否調整提供至該第 一組件的電力預算配置信號；以及 耦合至該電力預算配置引擎之輸出線，以提供該電力 預算配置信號。 23. 如申請專利範圍第22項所述之設備，其中該電力 預算配置引擎進一步依據總系統預算及下列至少一者：（ i )目前合計熱量狀態或（ii )目前合計電力狀態來決定是 否調整提供至該第一組件的電力預算配置信號。 2 4.如申請專利範圍第2 2項所述之設備’其中該電力 預算配置引擎以下列至少一者執行該決定：（i )週期性 方式或（ii )當來自組件之電力預算配置調整請求信號改 變時。 -20-