TW201312517A - 以主動負載轉向預先取得熱負載之方法與系統 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種用於藉由預先取得超過一臨限值之熱能的產生來最大化一攜帶型計算器件(「PCD」)中之一服務品質(「QoS」)等級的方法及系統。該方法包括接收用於該PCD內之一處理組件的一工作負載請求。基於與一處理組件相關聯之熱因素選擇該處理組件以分配工作負載。熱因素可包含指示該處理組件附近之即時熱能產生的資料、自實體地接近該處理組件之熱產生組件之已知特性導出的預測性資料、用於該處理組件之已排入佇列的工作負載負荷等。基於該等熱因素選擇一處理組件以分配該工作負載。藉由利用該等熱因素來分配工作負載，可主動管理熱產生，使得可減小對負面地影響QoS之反應性熱減輕技術的依賴。

Description

以主動負載轉向預先取得熱負載之方法與系統
攜帶型計算器件(「PCD」)對於個人及專業級人士而言正變成必需品。此等器件可包括蜂巢式電話、攜帶型數位助理(「PDA」)、攜帶型遊戲控制台、掌上型電腦，及其他攜帶型電子器件。
PCD之一獨特方面為其通常不具有像風扇之主動冷卻器件，常在諸如膝上型電腦及桌上型電腦之較大型計算器件中發現主動式冷卻系統。因而，替代於使用風扇來管理熱能產生，PCD可利用用以減小由其處理組件主動地產生之熱能之量的策略。舉例而言，一些熱管理策略試圖藉由將來自過載處理組件之工作負載再分配至替代處理組件來減少PCD中的熱能產生。其他熱管理策略試圖藉由降低供應至處理組件之電力頻率來管理熱能的主動產生。
當前熱管理策略之一方面為常依靠使用者經驗來利用該等策略。舉例而言，藉由將工作負載負荷自具有高功率密度之子處理器移至具有較低功率密度之主處理器，可以計算速度為代價來減輕熱能產生。亦即，歸因於將工作負載自快速子處理器再分配至較慢主處理器，服務品質(「QoS」)可能受損。類似地，藉由簡單地減小處理器運行之時脈速度，處理器可產生較少熱能，但將損失處理效率。
當前熱管理策略之另一方面為其為反應性的。預設工作負載分配演算法僅在於PCD中識別到過量熱能之條件時才 由當前熱管理策略操縱。同樣，處理器時脈速度不減小，除非處理器已「在發熱狀態下運行」或傾向於該方式。
簡言之，用於實施當前熱管理技術之「原因」通常係因為PCD中之某一事物為熱的或正變熱。因此，由當前熱管理技術提供之解決方案為減輕正在進行之熱能產生。不實施當前熱管理技術，此係因為PCD中之某一事物很可能或預期會變熱。當前熱管理技術不主動管理PCD中之熱能產生。
因此，此項技術中需要用於藉由預先取得過量熱能之產生來最大化PCD效能的方法及系統。
揭示一種用於藉由預先取得超過臨限值之熱能的產生來最大化攜帶型計算器件(「PCD」)中之服務品質(「QoS」)等級的方法及系統。該方法包括接收用於分配至包含多個處理組件之PCD內之一處理組件的工作負載請求。在接收到工作負載請求之後，基於與處理組件相關聯之熱因素的任何數目個組合來選擇處理組件以分配工作負載。例示性熱因素可包含指示在處理組件附近之即時熱能產生的資料，諸如熱感測器量測值。其他例示性熱因素可包含自實體地接近處理組件之熱產生組件之已知特性導出的預測性資料。其他例示性熱因素可表示用於處理組件之已排入佇列之工作負載負荷。
利用熱因素以將合格性因素指派至處理組件中之每一者。基於合格性因素，選擇處理組件以分配工作負載。有 利地，藉由在選擇處理組件時考慮各種熱因素，可以如下方式來主動管理PCD中之熱產生：使得可減小對負面地影響QoS之反應性熱減輕技術的依賴。
在諸圖中，除非另外指定，否則相同參考數字遍及各視圖指代相同部分。對於具有字母符號指示(諸如「102A」或「102B」)之參考數字，字母符號指示可區分同一圖中存在之兩個相同部分或元件。當參考數字意欲涵蓋在所有圖中具有相同參考數字之所有部分時，可省略用於參考數字之字母符號指示。
詞語「例示性」在本文中用以意謂「充當一實例、個例或說明」。不必將本文中描述為「例示性」之任何態樣解釋為排他性、較佳或優於其他態樣。
在此描述中，術語「應用程式」亦可包括具有可執行內容之檔案，諸如：目標碼、指令碼、位元組碼、標示語言檔案及修補程式。另外，本文中所提及之「應用程式」亦可包括性質上為不可執行之檔案，諸如可能需要打開之文件或需要存取之其他資料檔案。
術語「內容」亦可包括具有可執行內容之檔案，諸如：目標碼、指令碼、位元組碼、標示語言檔案及修補程式。另外，如本文中所提及之「內容」亦可包括性質上為不可執行之檔案，諸如可能需要打開之文件或需要存取之其他資料檔案。
如此描述中所使用，術語「組件」、「資料庫」、「模 組」、「系統」、「熱能產生組件」、「處理組件」、「驅動器」及其類似者意欲指代與電腦有關之實體，其為硬體、韌體、硬體與軟體之組合、軟體，或執行中之軟體。舉例而言，組件可為(但不限於)在處理器上執行之處理程序、處理器、物件、可執行程式、執行線緒、程式及/或電腦。藉由說明，計算器件上執行之應用程式及該計算器件兩者皆可為組件。一或多個組件可駐留於處理程序及/或執行線緒內，且一組件可位於一電腦上及/或分散於兩個或兩個以上電腦之間。另外，可自上面儲存有各種資料結構之各種電腦可讀媒體來執行此等組件。該等組件可(諸如)根據具有一或多個資料封包之信號(例如，來自與本地系統、分散式系統中之另一組件互動及/或藉由信號而在諸如網際網路之網路上與其他系統互動之組件的資料)藉由本地及/或遠端處理程序而通信。
在此描述中，術語「通信器件」、「無線器件」、「無線電話」、「無線通信器件」及「無線手機」可互換地使用。隨著第三代(「3G」)及第四代(「4G」)無線技術之出現，較大頻寬可用性已使得更多攜帶型計算器件能夠有更多種無線能力。
在此描述中，術語「中央處理單元(「CPU」)」、「數位信號處理器(「DSP」)」及「晶片」可互換地使用。
在此描述中，應理解，術語「熱」及「熱能」可結合能夠產生或耗散能量之器件或組件使用，能量可以「溫度」為單位加以量測。因此，應進一步理解，參考某一標準 值，術語「溫度」涵蓋可指示「熱能」產生器件或組件相對溫暖或缺乏熱的任何量測。舉例而言，當兩個組件處於「熱」平衡時，兩個組件之「溫度」相同。
在此描述中，術語「工作負載」、「處理負載」及「處理工作負載」可互換地使用，且大體係針對與給定實施例中之給定處理組件相關聯的處理負荷，或處理負荷之百分比。除了上文所定義者之外，「處理組件」、「計算區塊」或「熱能產生組件」可為(但不限於)中央處理單元、圖形處理單元、核心、主核心、子核心、處理區域、硬體引擎等或駐留於攜帶型計算器件內之積體電路內部或外部的任何組件。此外，就術語「熱負載」、「熱分佈」、「熱特徵標記」、「熱處理負載」及其類似者指示可在處理組件上執行之工作負載負荷而言，一般熟習此項技術者將認為，此等「熱」術語在本發明中之使用可與處理負載分佈、處理負荷及處理速率有關。
在此描述中，術語「攜帶型計算器件」(「PCD」)用以描述依靠有限容量電源供應器(諸如，電池)而操作之任何器件。儘管電池操作之PCD已使用幾十年，但與第三代(「3G」)無線技術之出現耦合的可再充電電池中的技術進步已使得眾多PCD能夠具有多種能力。因此，PCD可為蜂巢式電話、衛星電話、傳呼機、PDA、智慧型電話、導航器件、智慧筆電(smartbook)或閱讀器、平板電腦、媒體播放器、上述器件之組合、具有無線連接之膝上型電腦，以及其他者。
在此描述中，術語「驅動器」、「驅動器區塊」、「驅動器組件」及其類似者可互換地使用以指代PCD內可將工作負載分配、再分配或以其他方式分散至PCD內可操作以處理工作負載之一或多個組件的任何組件。因而，一般熟習此項技術者將認識到，「驅動器」、「驅動器區塊」、「驅動器組件」、「工作負載驅動器」或其類似者可為(但不限於)圖形排程器、作業系統(「O/S」)排程器等。
在典型情形中，攜帶型計算器件(「PCD」)可藉由按全處理功率執行處理核心來處理數百萬個指令/秒(「MIPS」)。在進行此操作時，核心將消耗特定量的電力。此導致相關聯的量之所產生熱能耗散。由按全處理功率執行之處理核心產生的熱能對PCD可能有害或可能無害。此外，由實體地接近執行處理核心之組件產生的熱能對PCD功能性可能有害或可能無害。然而，在不管來源如何，需要耗散之熱能對PCD有害或可能對PCD為災難性的情況下，可採取對策以減小處理核心上之工作負載負荷或減小核心執行之功率。無論採取任一方式，QoS皆將受損。
理論上，完全均衡PCD系統設計將自然地展現熱均衡品質，使得可分散工作負載而不產生必需反應性熱減輕對策之熱負載。在此理想情形中，反應性熱減輕對策可能並不如通常情況般為必要的，此係因為可經由簡單「循環」分配演算法有效地管理熱負載，該等演算法導致在整個PCD上維持熱平衡。
然而，如一般熟習此項技術者可證實，此理想情形並非 現實。如今之PCD將許多功能性置於極其小之實體封裝中。因此，處理組件通常不會遍及PCD均勻地間隔。相反地，組件常塞至PCD中任何可發現空間處。另外，不可避免地，PCD中之一些處理組件將定位於其他熱能產生組件附近，而其他處理組件將駐留於「較冷」位置。此外，諸如使用者使用型態及處理組件規格之因素常與其他因素組合以使均一工作負載分配為不切實際的。
在將工作負載轉向至PCD中之處理組件時權衡目前及預測熱因素的熱減輕技術可最大化使用者體驗並避免不必要的熱能產生。值得注意地，若可避免產生可能有害之熱能，則PCD中之反應性熱減輕技術的實施可較不必要。有利地，藉由利用主動熱減輕技術，在原本將引起觸發對反應性減輕技術之需要之熱條件的使用狀況下，可維持高QoS等級。
主動負載轉向技術可能夠預先取得熱負載之產生或指示熱負載在PCD內於最佳時間及位置產生。舉例而言，例示性主動負載轉向技術可在將工作負載分配至處理組件之前考慮PCD內的任何數目之目前及預測條件。主動負載轉向技術在分配工作負載之前可考慮之因素包括(但不限於)：處理組件之實體晶粒置放、處理組件與已知熱能產生組件之接近性、晶片上之硬體佈局所固有的熱趨勢、PCD中合格處理組件之數量、即時溫度量測值、即時工作負載負荷、已排入佇列之工作負載負荷、處理組件規格、與PCD中之各種組件相關聯的歷史資料、與使用者動作或型態有 關之歷史資料等。
PCD可利用主動負載轉向技術來避免熱能之有害產生同時維持高QoS等級的情形之非限制性實例由飛機上之使用者說明。舉例而言，假設PCD使用者最近已將PCD置於「飛行模式」。如一般熟習此項技術者將知曉，將PCD置於「飛行模式」可停用其信號傳輸功能，使得使用者不可發出或接收通信，但PCD之其他功能性對使用者仍可用。
返回至例示性情形，某一高功率密度子處理器可在PCD中實體地接近射頻(「RF」)產生器組件，RF產生器組件以耗散高熱能量而出名。因為PCD僅在最近才置於飛行模式，所以RF產生器組件自最近使用開始可仍為熱的。使用者可開始執行PCD上之引起工作負載請求的遊戲應用程式。因此，因為遊戲應用程式需要按高計算效率處理以獲得最佳使用者體驗，所以PCD中之驅動器區塊預設將工作負載請求指派至高功率密度子處理器。
在實例中，溫度讀數指示在某一子處理器周圍之區域接近熱臨限值，此可能歸因於熱RF產生器組件。由於熱條件，反應性熱減輕策略可更動預設分配，且指示將工作負載請求分配至具有較低功率密度的主處理器。在此情形中，一般熟習此項技術者將認識到，歸因於主處理器之較慢計算效率，在提供遊戲介面時使用者體驗可受損。在利用主動負載轉向技術之PCD中，可在分配演算法中權衡PCD最近置於飛行模式之事實，使得在某一子處理器附近量測之目前溫度打折扣。亦即，因為RF產生器組件已停 用，所以可推斷與RF產生器相關聯之熱能耗散將繼續減小，且因而主動負載轉向技術可選擇將遊戲工作負載分配至某一子處理器。
僅出於說明性目的而提供以上實例，且以上實例不意欲限制且不限制可利用主動負載轉向技術之情形的範疇。此外，以上實例不限制可由主動負載轉向方法或系統之任何給定實施例權衡及考慮的因素或因素之組合。因而，一般熟習此項技術者將認識到，主動負載轉向方法或系統之任何給定實施例不限於在PCD中分配處理工作負載之前利用任何特定熱相關因素或因素之組合。
圖1為呈無線電話形式之PCD 100之例示性非限制性態樣的功能方塊圖，PCD 100用於實施用於辨識熱條件及管理主動負載轉向策略之方法及系統。按照一些實施例，PCD 100可經組態以管理及/或避免與指令處理相關聯之熱負載。如所展示，PCD 100包括晶載系統102，晶載系統102包括耦合於一起之多核心中央處理單元(「CPU」)110及類比信號處理器126。CPU 110可包含第零核心222、第一核心224，及第N個核心230，如一般熟習此項技術者所理解。另外，替代於CPU 110，亦可使用數位信號處理器(「DSP」)，如一般熟習此項技術者所理解。
一般而言，熱策略管理器模組101可負責監視及應用包括一或多個熱減輕技術之熱策略，該一或多個熱減輕技術可幫助PCD 100管理熱條件及/或熱負載並避免經歷不利熱條件(例如，達到臨界溫度)，同時維持高功能性等級。
圖1亦展示PCD 100可包括監視器模組114。監視器模組114與遍及晶載系統102分散之多個操作感測器(例如，熱感測器157)且與PCD 100之CPU 110以及與熱策略管理器模組101通信。熱策略管理器模組101可與監視器模組114及主動負載轉向(「PLS」)模組109合作以識別不利熱條件且應用包括如下文將進一步詳細描述之一或多個熱減輕技術的熱策略。
如圖1中說明，顯示控制器128及觸控螢幕控制器130耦合至數位信號處理器110。晶載系統102外部之觸控螢幕顯示器132耦合至顯示控制器128及觸控螢幕控制器130。
PCD 100可進一步包括視訊編碼器134，例如，相交替線(「PAL」)編碼器、電視顯示技術(「SECAM」)編碼器、國家電視系統委員會(「NTSC」)編碼器或任何其他類型之視訊編碼器134。視訊編碼器134耦合至多核心中央處理單元(「CPU」)110。視訊放大器136耦合至視訊編碼器134及觸控螢幕顯示器132。視訊埠138耦合至視訊放大器136。如圖1中所描繪，通用串列匯流排(「USB」)控制器140耦合至CPU 110。又，USB埠142耦合至USB控制器140。記憶體112及訂戶身分模組(SIM)卡146亦可耦合至CPU 110。另外，如圖1中所展示，數位相機148可耦合至CPU 110。在例示性態樣中，數位相機148為電荷耦合器件(「CCD」)相機或互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)相機。
如圖1中進一步說明，立體聲音訊編碼解碼器150可耦合至類比信號處理器126。此外，音訊放大器152可耦合至立 體聲音訊編碼解碼器150。在例示性態樣中，第一立體聲揚聲器154及第二立體聲揚聲器156耦合至音訊放大器152。圖1展示麥克風放大器158亦可耦合至立體聲音訊編碼解碼器150。另外，麥克風160可耦合至麥克風放大器158。在特定態樣中，頻率調變(「FM」)無線電調諧器162可耦合至立體聲音訊編碼解碼器150。又，FM天線164耦合至FM無線電調諧器162。另外，立體聲頭戴式耳機166亦可耦合至立體聲音訊編碼解碼器150。
圖1進一步指示射頻(「RF」)收發器168可耦合至類比信號處理器126。RF開關170可耦合至RF收發器168及RF天線172。如圖1中所展示，小鍵盤174可耦合至類比信號處理器126。又，具有麥克風之單聲道耳機176可耦合至類比信號處理器126。另外，振盪器件178可耦合至類比信號處理器126。圖1亦展示電源供應器108(例如，電池)耦合至晶載系統102。在特定態樣中，電源供應器包括可再充電DC電池或DC電源供應器，DC電源供應器係自連接至AC電源之交流(「AC」)至DC變換器得到。
CPU 110亦可耦合至一或多個內部晶載熱感測器157A以及一或多個外部晶片外熱感測器157B。晶載熱感測器157A可包含一或多個正比於絕對溫度(「PTAT」)溫度感測器，該等溫度感測器係基於垂直PNP結構且通常專用於互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)超大型積體(「VLSI」)電路。晶片外熱感測器157B可包含一或多個熱阻器。熱感測器157可產生藉由類比至數位轉換器(「ADC」) 控制器103(見圖2)轉換為數位信號之電壓降。然而，在不脫離本發明之範疇的情況下，可使用其他類型之熱感測器157。
熱感測器157除了由ADC控制器103控制及監視之外，亦可由一或多個熱策略管理器模組101及/或PLS模組109控制及監視。熱策略管理器模組101可包含藉由CPU 110執行之軟體。然而，在不脫離本發明之範疇的情況下，熱策略管理器模組101亦可自硬體及/或韌體形成。熱策略管理器模組101可負載監視及應用包括一或多個熱減輕技術之熱策略，該一或多個熱減輕技術可幫助PCD 100避免臨界溫度同時維持高功能性等級。類似地，PLS模組109可包含藉由CPU 110執行之軟體。然而，在不脫離本發明之範疇的情況下，PLS模組109亦可自硬體及/或韌體形成。PLS模組109與驅動器區塊207及感測器157合作可負責應用包括一或多個熱減輕技術之熱策略，該一或多個熱減輕技術可幫助PCD 100避免臨界溫度同時維持高功能性等級。
圖1亦展示PCD 100可包括監視器模組114。監視器模組114與遍及晶載系統102分散之多個操作感測器且與PCD100之CPU 110以及與熱策略管理器模組101及PLS模組109通信。模組101、109中之任一者或兩者可與監視器模組合作以應用包括如下文將進一步詳細描述之一或多個熱減輕技術的熱策略。
圖1進一步展示觸控螢幕顯示器132、視訊埠138、USB埠142、相機148、第一立體聲揚聲器154、第二立體聲揚 聲器156、麥克風160、FM天線164、立體聲頭戴式耳機166、RF開關170、RF天線172、小鍵盤174、單聲道耳機176、振盪器178、熱感測器157B、電源供應器108及各種熱能源107在晶載系統102之外部。然而，應理解，監視器模組114亦可藉由類比信號處理器126及CPU 110自此等外部器件中之一或多者接收一或多個指示或信號以輔助對可在PCD 100上操作之資源的即時管理。
在特定態樣中，本文中所描述之方法步驟中的一或多者可藉由儲存於記憶體112中之可執行指令及參數來實施，該等可執行指令及參數形成一或多個熱策略管理器模組101及/或主動負載轉向模組109。除了ADC控制器103之外，形成模組之此等指令亦可由CPU 110、類比信號處理器126或另一處理器執行以執行本文中描述之方法。另外，處理器110、126、記憶體112、儲存於記憶體112中之指令，或其組合可充當用於執行本文中所描述之方法步驟中之一或多者的構件。
圖2為說明用於圖1中說明之晶片102之硬體的例示性空間配置的功能方塊圖。根據此例示性實施例，應用程式CPU 110定位於晶片102之遠方左側區，而數據機CPU 168、126定位於晶片102之遠方右側區。應用程式CPU 110可包含多核心處理器，該多核心處理器包括第零核心222、第一核心224及第N個核心230。應用程式CPU 110可執行熱策略管理器模組101A及/或主動負載轉向模組109A(當體現於軟體中時)或其可包括熱策略管理器模組 101A及/或主動負載轉向模組109A(當體現於硬體中時)。應用程式CPU 110進一步說明為包括作業系統(「O/S」)模組207A及監視器模組114。
應用程式CPU 110可耦合至定位成鄰近於應用程式CPU 110且在晶片102之左側區中的一或多個鎖相迴路(「PLL」)209A、209B。鄰近於PLL 209A、209B且在應用程式CPU 110下方可包含類比至數位(「ADC」)控制器103，ADC控制器103可包括結合應用程式CPU 110之主模組101A、109A工作的其自己的熱策略管理器101B及/或主動負載轉向模組109B。
ADC控制器103之模組101B、109B可負責監視及追蹤可提供有「晶載」102及「晶片外」102之多個熱感測器157。晶載或內部熱感測器157A可定位於各種位置處。
舉例而言，第一內部熱感測器157A1可在應用程式CPU 110與數據機CPU 168、126之間定位於晶片102之頂部中心區中且鄰近於內部記憶體112。第二內部熱感測器157A2可在晶片102之右側區上定位於數據機CPU 168、126下方。此第二內部熱感測器157A2亦可定位於進階精簡指令集電腦(「RISC」)指令集機器(「ARM」)177與第一圖形處理器135A之間。數位至類比控制器(「DAC」)173可定位於第二內部熱感測器157A2與數據機CPU 168、126之間。
第三內部熱感測器157A3可在晶片102之遠方右側區中定位於第二圖形處理器135B與第三圖形處理器135C之間。第四內部熱感測器157A4可定位於晶片102之遠方右側區中 且在第四圖形處理器135D下方。且第五內部熱感測器157A5可定位於晶片102之遠方左側區中且鄰近於PLL 209及ADC控制器103。
一或多個外部熱感測器157B亦可耦合至ADC控制器103。第一外部熱感測器157B1可定位於晶片外且鄰近於晶片102之右上象限，晶片102之右上象限可包括數據機CPU 168、126、ARM 177及DAC 173。第二外部熱感測器157B2可定位於晶片外且鄰近於晶片102之右下象限，晶片102之右下象限可包括第三及第四圖形處理器135C、135D。第三外部熱感測器157B3可定位於晶片外且鄰近於外部熱能源107，諸如例示性電力管理積體電路(「PMIC」)107A。
一般熟習此項技術者將認識到，在不脫離本發明之範疇的情況下，可提供圖2中說明之硬體的各種其他空間配置。圖2說明又一例示性空間配置及主模組101A、109A與ADC控制器103及其模組101B、109B可管理熱條件之方式，該等熱條件隨圖2中說明之例示性空間配置而變。
圖3說明特殊應用積體電路(「ASIC」)102之例示性平面佈置圖300，ASIC 102可受益於各種熱減輕技術(諸如本文中描述之主動負載轉向技術)之應用。在圖3說明中，包括數據機組件310及編碼器組件315以表示可駐留於ASIC 102上之例示性PCD組件。CPU組110A之分散式處理核心與RF產生器168A一起表示在ASIC 102上產生熱能之主要組件。電力管理積體電路(「PMIC」)107A(例如)不駐留於ASIC 102上，但表示為在CPU 110A之處理核心0及1的近區305中。
PMIC 107A以及駐留於PCD 100內之其他組件可置放於處理核心0及1之直接近區305中，藉此當自組件耗散之熱能傳播通過核心時在處理核心中產生偏誤以獲得較高平均操作溫度。一般熟習此項技術者將認識到，可在各種PCD 100組態及/或使用狀況中預測此等接近組件對處理核心溫度之不利影響。因而，一般熟習此項技術者亦將認識到，主動負載轉向演算法之優點為可權衡可歸因於由PCD 100中之非計算組件所執行或已排入佇列以待由該等非計算組件執行之任務的熱因素。藉由權衡熱因素與其他條件，可以排除熱能之產生至原本將必需反應性熱減輕技術之程度的方式來將工作負載分配至處理器。
舉例而言，歸因於PCD 100內之有限實體空間，PMIC 107A可駐留成緊接於ASIC 102之後且鄰近於ASIC 102。因而，一般熟習此項技術者將認識到，自PMIC 107A或其他外部熱產生組件耗散之熱能可不利地影響取自CPU 110A內之核心0及1中之任一者上的感測器157之溫度讀數。作為主動負載轉向實施例之非限制性應用，熱策略管理器101A可自感測器157A辨識PMIC 107A已使核心0及1接近熱臨限值。因而，反應性熱減輕技術可指示減小提供至核心之處理功率以試圖抑制熱耗散繼續上升。然而，替代於將工作負載請求分配至核心2及3，主動負載轉向模組109A可對在近區305中量測之溫度打折扣，此歸因於確認電源供 應器108已達到滿量充電。值得注意地，因為電源供應器108之充電等級經驗證為滿量充電，所以PLS模組109A可能夠推論，由PMIC 107A產生且在由TPM模組101A接收之溫度量測值中反映的熱能將不繼續而開始衰退。因而，可對由TPM模組101A監視之溫度打折扣至一點，使得PLS模組109A指示驅動器區塊207A將尤其適合於核心0及1之工作負載請求分配至彼等核心而不管近區305之目前熱條件如何。有利地，因為PLS模組109A能夠推論近區305中之溫度將衰退，所以可避免原本將基於近區305中之即時溫度量測值來使核心0及1之處理功率降級的反應性熱減輕技術，且最大化QoS。
作為在例示性平面佈置圖300之情境中之主動負載轉向實施例的另一非限制性實例，核心3可能已降級以用於工作分配，此歸因於由RF產生器168A耗散之過量熱能。TPM模組101A可藉由應用減小核心3之處理功率的反應性熱減輕技術來解決熱條件。因此，核心3減緩其處理且開始冷卻，儘管藉由RF產生器168A繼續耗散熱能。隨後，在利用指示以減小之電力頻率執行的核心3將在某一時間量內冷卻至某一溫度的資料之後，PLS模組109A可指導驅動器區塊207A將未來工作負載排入佇列至核心3，儘管核心3以減小之電力頻率執行。
作為在剛剛描述之主動負載轉向實施例之非限制性實例的變化，核心3可能已降級以用於工作分配，此歸因於由RF產生器168A耗散之過量熱能。TPM模組101A可藉由應 用減小核心3之處理功率的反應性熱減輕技術來解決熱條件。因此，核心3減緩其處理且開始冷卻，儘管藉由RF產生器168A繼續耗散熱能。隨後，PLS模組109A可在利用指示以減小之電力頻率執行之核心3將在某一時間量內冷卻至某一溫度的資料之後指示移除核心之已降級狀態。
在例示性平面佈置圖300之情境中之主動負載轉向實施例的另一非限制性實例包括RF產生器168A具有突然產生熱能之尖峰之歷史趨勢的情形。或者，使該實例更進一步，RF產生器168A可具有在某些時間段期間在熱能產生中達到尖峰之歷史趨勢，此可能可歸因於使用者使用型態。在此情形中，為了避免藉由RF產生器168A之熱能產生與可導致有害熱條件之核心3的衝突，主動負載轉向模組109A可利用預測性資訊以指導驅動器區塊207A在某些時間段期間僅將短計算負載分配至核心3。
圖4為圖2中說明之晶片的熱策略管理器(「TPM」)101、主動負載轉向(「PLS」)模組109、驅動器區塊207、處理組件110、記憶體112與感測器157之間的各別邏輯連接之功能方塊圖。TPM 101可經由諸如監視模組114(圖4中未描繪)之中間組件與溫度感測器157通信，但此配置並非為對於所有實施例皆需要之態樣。類似地，PLS模組109亦可直接或經由中間組件與溫度感測器157通信。
TPM 101自溫度感測器157接收輸入，該等輸入可指示保證反應性熱減輕技術之應用的熱能條件。在一例示性實施例中，TPM 101可判定應對CPU 110之核心「計時」， 使得CPU 110之電力頻率減小至可減輕CPU 110對有效電力之目前消耗速率的程度。如由TPM 101所判定，所建議之減小之電力頻率可在應用於CPU 110之前轉遞至PLS模組109。
在自TPM 101接收到減小CPU 110之頻率的指令之後，PLS模組109可查詢記憶體112以獲得歷史資料，驗證來自感測器157之溫度讀數及/或考慮與晶片102相關聯之其他熱因素。PLS模組109接著可在判定是否更動TPM 101指令、修改TPM 101指令或應用TPM 101指令之前權衡該等因素。或者，在一些實施例中，PLS模組109可不作為由TPM 101指示之熱減輕技術的濾波器或「調諧器」而操作，而僅指導驅動器區塊207基於包括TPM 101所應用之反應性量測的熱因素來分配工作負載。下文結合圖5及圖6論述關於PLS模組熱預先取得技術之實施的更多細節。
圖5為說明用於藉由PCD 100中之主動負載轉向預先取得熱產生臨限值之方法500的邏輯流程圖。在區塊505中，接收處理工作負載之請求。隨後，在區塊510至530處，主動負載轉向模組109可判定或考慮將在選擇處理組件以服務於工作負載時權衡的PCD 100內之任何數目個熱因素。更特定而言，在區塊510處，PLS模組109可判定分配至PCD 100內之各種處理組件的當前處理負載。值得注意地，可以任何數目個方式判定或推斷當前處理負載，該等方式包括(但不限於)查詢表示先前分配之處理任務的歷史資料、驗證與處理組件相關聯之電力頻率或電流及監視接近於各 種處理器之熱感測器(區塊515)。
在區塊520處，可考慮及權衡表示未來或已排入佇列的工作負載之資料，使得目前工作負載之分配不更動處理器至產生有害熱條件之一點。在區塊525處，可考慮與晶片102內部或外部之其他熱能產生組件相關聯的預測性資料以便權衡與此等組件相關聯之當前溫度讀數。舉例而言，可以主動負載轉向演算法來權衡核心222附近之相對「冷」RF產生器168以指示其可能在熱能產生中達到尖峰。
有利地，藉由權衡(例如)與RF產生器168相關聯之因素，PLS模組109可判定長的所涉及工作負載應分配至不同核心224，藉此在核心222在工作負載之處理期間歸因於來自RF產生器168之熱能尖峰而過熱時減小將達到熱臨限值之機率。
類似於區塊525，在區塊530處，可考慮晶片102之實體配置以便基於處理核心與PCD 100內之其他晶載及晶片外組件的接近性來權衡處理組件用於工作負載分配之合格性。
在區塊535處，子常式可執行考慮所判定熱因素中之一或多者的主動負載轉向演算法，以選擇處理組件以用於工作負載分配。一旦經選定，在區塊540處，PLS模組109可指導驅動器區塊207將所請求工作負載分配至選定處理組件。另外，在一些實施例中，工作負載分配至選定處理組件可在區塊545處觸發更新表示已排入佇列的工作負載之 歷史資料以用於由未來主動負載轉向常式考慮。
圖6為說明用於按照主動負載轉向實施例選擇PCD 100中之待被分配工作負載的處理組件之子方法或子常式535的邏輯流程圖。在區塊605處，權衡在區塊510至530中判定及考慮之熱因素，且指派合格性因素以用於PCD 100中之每一處理組件。在決策區塊610處，基於合格性因素，可判定某些處理組件不適合分配工作負載。舉例而言，合格性因素可指示給定處理組件不應被分配額外工作負載。亦即，在主動負載轉向技術之一些實施例中，可設定熱因素「最低額」，使得具有低於最低額之熱因素的處理組件不被考慮分配。若判定某些處理組件對於工作負載分配不合格，則在區塊615處，可不考慮此等處理組件。
若在區塊610處，所有處理組件均合格以用於考慮，則在區塊620處，可選擇一或多個處理組件以分配工作負載，其中選擇係基於所權衡的實際及預測性熱因素。一旦在區塊620處已選定，則方法返回至圖5之區塊540。
值得注意地，藉由基於主動負載轉向技術選擇處理組件，一般熟習此項技術者將認識到，可將工作負載分配至使用傳統排程演算法原本將不被選定之處理組件。有利地，因為主動負載轉向演算法考慮與PCD 100上之處理組件相關聯的過去、目前及未來熱因素，所以可管理PCD 100之整體熱佔據面積，使得實施反應性熱減輕技術之必要性(其可負面地影響QoS)得以減小。
本說明書中描述之程序流程中的某些步驟自然先於其他 步驟以使本發明如所描述地起作用。然而，若此次序或順序不更改本發明之功能性，則本發明不限於所描述之步驟的次序。亦即，應認識到，在不脫離本發明之範疇及精神的情況下，一些步驟可在其他步驟之前、之後或與其他步驟並列地(實質上同時)執行。在一些個例中，在不脫離本發明之情況下，可省略或不執行某些步驟。另外，諸如「其後」、「接著」、「接下來」、「隨後」等之詞語不意欲限制步驟之次序。此等詞語僅用以引導讀者通讀例示性方法之描述。
另外，一般熟習程式設計者能夠基於(例如)本說明書中之流程圖及相關聯之描述而毫不費力地撰寫電腦程式碼或識別實施本發明之適當硬體及/或電路。因此，程式碼指令之特定集合或詳細硬體器件之揭示對於充分理解製造及使用本發明之方式並非必要的。在以上描述中且結合諸圖較詳細地解釋了所主張之電腦實施之程序的發明性功能性，該等圖可說明各種程序流程。
在一或多個例示性態樣中，所描述之功能可以硬體、軟體、韌體或其任何組合來實施。若以軟體實施，則該等功能可作為一或多個指令或程式碼在一電腦可讀媒體上儲存或傳輸。
在此文件之上下文中，電腦可讀媒體為電子、磁性、光學或其他實體器件或構件，該等器件或構件可含有或儲存電腦程式及資料以供電腦相關之系統或方法使用或結合電腦相關之系統或方法使用。各種邏輯元件及資料儲存器可 體現於供指令執行系統、裝置或器件使用或結合指令執行系統、裝置或器件使用之任何電腦可讀媒體中，該等指令執行系統、裝置或器件諸如基於電腦之系統、含有處理器之系統，或可自指令執行系統、裝置或器件提取指令且執行該等指令的其他系統。在此文件之上下文中，「電腦可讀媒體」可包括可儲存、傳達、傳播或傳輸供指令執行系統、裝置或器件使用或結合指令執行系統、裝置或器件而使用之程式的任何構件。
電腦可讀媒體可為(例如，但不限於)電子、磁性、光學、電磁、紅外線或半導體系統、裝置、器件或傳播媒體。電腦可讀媒體之較具體實例(非詳盡清單)將包括以下各者：具有一或多個導線之電連接(電子)、攜帶型電腦磁片(磁性)、隨機存取記憶體(RAM)(電子)、唯讀記憶體(ROM)(電子)、可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM、EEPROM或快閃記憶體)(電子)、光纖(光學)，及攜帶型光碟唯讀記憶體(CDROM)(光學)。注意，電腦可讀媒體可甚至為上面印刷有程式之紙或另一合適媒體，因為程式可以電子方式捕獲(例如，經由紙或其他媒體之光學掃描)，接著經編譯、解譯或以合適方式另外處理(若必要)，且接著儲存於電腦記憶體中。
電腦可讀媒體包括電腦儲存媒體與通信媒體兩者，通信媒體包括促進將電腦程式自一處傳送至另一處的任何媒體。儲存媒體可為可由電腦存取之任何可用媒體。藉由實例且非限制，此電腦可讀媒體可包含任何光碟儲存器、磁 碟儲存器或其他磁性儲存器件，或可用以攜載或儲存呈指令或資料結構之形式的所要程式碼且可由電腦存取之任何其他媒體。
又，可將任何連接恰當地稱為電腦可讀媒體。舉例而言，若使用同軸電纜、光纖纜線、雙絞線、數位訂戶線(「DSL」)或無線技術(諸如，紅外線、無線電及微波)自網站、伺服器或其他遠端源來傳輸軟體，則同軸電纜、光纖纜線、雙絞線、DSL或無線技術(諸如，紅外線、無線電及微波)包括於媒體之定義中。
如本文中所使用，磁碟及光碟包括光碟(「CD」)、雷射光碟、光學光碟、數位影音光碟(「DVD」)、軟性磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性方式再現資料，而光碟藉由雷射以光學方式再現資料。以上各物之組合亦應包括於電腦可讀媒體之範疇內。
因此，儘管已詳細說明及描述選定態樣，但應理解，在不脫離如由以下申請專利範圍界定之本發明之精神及範疇的情況下，可在其中作出各種替代及更改。
100‧‧‧攜帶型計算器件(PCD)
101‧‧‧熱策略管理器模組
101A‧‧‧熱策略管理器模組
101B‧‧‧熱策略管理器模組
102‧‧‧晶載系統/特殊應用積體電路(ASIC)/晶片
103‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)控制器
107‧‧‧外部熱能源
107A‧‧‧電力管理積體電路(PMIC)
108‧‧‧電源供應器
109‧‧‧主動負載轉向(PLS)模組
109A‧‧‧主動負載轉向(PLS)模組
109B‧‧‧主動負載轉向(PLS)模組
110‧‧‧中央處理單元(CPU)/數位信號處理器
110A‧‧‧中央處理單元(CPU)組
112‧‧‧記憶體
114‧‧‧監視器模組
126‧‧‧類比信號處理器/數據機中央處理單元(CPU)
128‧‧‧顯示控制器
130‧‧‧觸控螢幕控制器
132‧‧‧觸控螢幕顯示器
134‧‧‧視訊編碼器
134A‧‧‧第一圖形處理器
134B‧‧‧第二圖形處理器
134C‧‧‧第三圖形處理器
134D‧‧‧第四圖形處理器
136‧‧‧視訊放大器
138‧‧‧視訊埠
140‧‧‧通用串列匯流排(USB)控制器
142‧‧‧通用串列匯流排(USB)埠
146‧‧‧訂戶身分模組(SIM)卡
148‧‧‧數位相機
150‧‧‧立體聲音訊編碼解碼器
152‧‧‧音訊放大器
154‧‧‧第一立體聲揚聲器
156‧‧‧第二立體聲揚聲器
157‧‧‧熱感測器
157A‧‧‧晶載熱感測器
157A1‧‧‧第一內部熱感測器
157A2‧‧‧第二內部熱感測器
157A3‧‧‧第三內部熱感測器
157A4‧‧‧第四內部熱感測器
157A5‧‧‧第五內部熱感測器
157B‧‧‧晶片外熱感測器
157B1‧‧‧第一外部熱感測器
157B2‧‧‧第二外部熱感測器
157B3‧‧‧第三外部熱感測器
158‧‧‧麥克風放大器
160‧‧‧麥克風
162‧‧‧頻率調變(FM)無線電調諧器
164‧‧‧頻率調變(FM)天線
166‧‧‧立體聲頭戴式耳機
168‧‧‧射頻(RF)收發器/數據機中央處理單元(CPU)
168A‧‧‧射頻(RF)產生器
170‧‧‧射頻(RF)開關
172‧‧‧射頻(RF)天線
173‧‧‧數位至類比控制器(DAC)
174‧‧‧小鍵盤
176‧‧‧具有麥克風之單聲道耳機
177‧‧‧進階精簡指令集電腦(「RISC」)指令集機器(ARM)
178‧‧‧振盪器件/振盪器
207‧‧‧驅動器區塊
207A‧‧‧作業系統(O/S)模組/驅動器區塊
209A‧‧‧鎖相迴路(PLL)
209B‧‧‧鎖相迴路(PLL)
222‧‧‧第零核心
224‧‧‧第一核心
230‧‧‧第N個核心
300‧‧‧平面佈置圖
305‧‧‧近區
310‧‧‧數據機組件
315‧‧‧編碼器組件
圖1為呈無線電話形式之攜帶型計算器件(「PCD」)之例示性非限制性態樣的功能方塊圖，該攜帶型計算器件用於實施用於辨識熱條件及管理主動負載轉向策略之方法及系統；圖2為說明用於圖1中說明之晶片之硬體的例示性空間配置的功能方塊圖； 圖3為說明用於圖1中說明之晶片之硬體的例示性空間配置及圖1中說明之晶片外部的例示性組件的功能方塊圖；圖4為圖2中說明之晶片的熱策略管理器(「TPM」)、主動負載轉向(「PLS」)、驅動器區塊、處理組件、記憶體與感測器之間的各別邏輯連接之功能方塊圖；圖5為說明用於藉由PCD中之主動負載轉向預先取得熱產生臨限值之方法的邏輯流程圖；圖6為說明用於按照主動負載轉向實施例選擇PCD中之待被分配工作負載的處理組件之子方法或子常式的邏輯流程圖。
101A‧‧‧熱策略管理器模組
102‧‧‧晶載系統/特殊應用積體電路(ASIC)/晶片
107A‧‧‧電力管理積體電路(PMIC)
108‧‧‧電源供應器
109A‧‧‧主動負載轉向(PLS)模組
110A‧‧‧中央處理單元(CPU)組
157A‧‧‧晶載熱感測器
157B‧‧‧晶片外熱感測器
168A‧‧‧射頻(RF)產生器
207A‧‧‧作業系統(O/S)模組/驅動器區塊
300‧‧‧平面佈置圖
305‧‧‧近區
310‧‧‧數據機組件
315‧‧‧編碼器組件

Claims (40)

  1. 一種用於藉由預先取得超過一臨限值之熱能的產生來最大化一攜帶型計算器件(「PCD」)中之一服務品質(「QoS」)等級的方法，該方法包含：接收用於分配至該PCD中之一或多個處理組件之一工作負載請求；判定包含與該PCD中之熱產生組件相關聯之預測性資料的熱因素，其中該預測性資料指示由該等熱產生組件產生熱能之可能；判定包含該等熱產生組件與該等處理組件之接近性的熱因素；基於該等熱因素，將一合格性因素指派至該等處理組件中之每一者；基於該等合格性因素，選擇一處理組件以分配工作負載；及將該工作負載分配至該選定處理組件。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含判定與該等處理組件之當前工作負載相關聯的熱因素。
  3. 如請求項2之方法，其中該等當前工作負載係藉由監視提供至該等處理器之電力頻率而判定。
  4. 如請求項2之方法，其中該等當前工作負載係藉由監視提供至該等處理器之電流而判定。
  5. 如請求項1之方法，其進一步包含判定與熱感測器量測值相關聯之熱因素，該等量測值與該等處理組件相關 聯。
  6. 如請求項1之方法，其進一步包含判定與該等處理組件之未來工作負載相關聯的熱因素。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包含更新用於該選定處理器之未來工作負載佇列。
  8. 如請求項1之方法，其中與該PCD中之熱產生組件相關聯的該預測性資料包含與該PCD之一使用型態相關聯的資料。
  9. 如請求項1之方法，其中該熱產生組件在包含該等處理組件之一晶片的內部。
  10. 如請求項1之方法，其中該熱產生組件在包含該等處理組件之一晶片的外部。
  11. 一種用於藉由預先取得超過一臨限值之熱能的產生來最大化一攜帶型計算器件(「PCD」)中之一服務品質(「QoS」)等級的電腦系統，該系統包含：一主動負載轉向(「PLS」)模組，其可操作以：接收用於分配至該PCD中之一或多個處理組件之一工作負載請求；判定包含與該PCD中之熱產生組件相關聯之預測性資料的熱因素，其中該預測性資料指示由該等熱產生組件產生熱能之可能；判定包含該等熱產生組件與該等處理組件之接近性的熱因素；基於該等熱因素，將一合格性因素指派至該等處理 組件中之每一者；基於該等合格性因素，選擇一處理組件以分配工作負載；及指導一驅動器區塊將該工作負載分配至該選定處理組件。
  12. 如請求項11之電腦系統，其中該PLS模組進一步可操作以判定與該等處理組件之當前工作負載相關聯的熱因素。
  13. 如請求項12之電腦系統，其中該等當前工作負載係藉由監視提供至該等處理器之電力頻率而判定。
  14. 如請求項12之電腦系統，其中該等當前工作負載係藉由監視提供至該等處理器之電流而判定。
  15. 如請求項11之電腦系統，其中該PLS模組進一步可操作以判定與熱感測器量測值相關聯之熱因素，該等量測值與該等處理組件相關聯。
  16. 如請求項11之電腦系統，其中該PLS模組進一步可操作以判定與該等處理組件之未來工作負載相關聯的熱因素。
  17. 如請求項11之電腦系統，其中該PLS模組進一步可操作以更新用於該選定處理器之未來工作負載佇列。
  18. 如請求項11之電腦系統，其中與該PCD中之熱產生組件相關聯的該預測性資料包含與該PCD之一使用型態相關聯的資料。
  19. 如請求項11之電腦系統，其中該熱產生組件在包含該等 處理組件之一晶片的內部。
  20. 如請求項11之電腦系統，其中該熱產生組件在包含該等處理組件之一晶片的外部。
  21. 一種用於藉由預先取得超過一臨限值之熱能的產生來最大化一攜帶型計算器件(「PCD」)中之一服務品質(「QoS」)等級的電腦系統，該系統包含：用於接收用於分配至該PCD中之一或多個處理組件之一工作負載請求的構件；用於判定包含與該PCD中之熱產生組件相關聯之預測性資料的熱因素的構件，其中該預測性資料指示由該等熱產生組件產生熱能之可能；用於判定包含該等熱產生組件與該等處理組件之接近性的熱因素的構件；用於基於該等熱因素，將一合格性因素指派至該等處理組件中之每一者的構件；用於基於該等合格性因素，選擇一處理組件以分配工作負載的構件；及用於將該工作負載分配至該選定處理組件的構件。
  22. 如請求項21之電腦系統，其進一步包含用於判定與該等處理組件之當前工作負載相關聯的熱因素的構件。
  23. 如請求項22之電腦系統，其中該等當前工作負載係藉由監視提供至該等處理器之電力頻率而判定。
  24. 如請求項22之電腦系統，其中該等當前工作負載係藉由監視提供至該等處理器之電流而判定。
  25. 如請求項21之電腦系統，其進一步包含用於判定與熱感測器量測值相關聯之熱因素的構件，該等量測值與該等處理組件相關聯。
  26. 如請求項21之電腦系統，其進一步包含用於判定與該等處理組件之未來工作負載相關聯的熱因素的構件。
  27. 如請求項21之電腦系統，其進一步包含用於更新用於該選定處理器之未來工作負載佇列的構件。
  28. 如請求項21之電腦系統，其中與該PCD中之熱產生組件相關聯的該預測性資料包含與該PCD之一使用型態相關聯的資料。
  29. 如請求項21之電腦系統，其中該熱產生組件在包含該等處理組件之一晶片的內部。
  30. 如請求項21之電腦系統，其中該熱產生組件在包含該等處理組件之一晶片的外部。
  31. 一種包含其中體現有一電腦可讀程式碼之一電腦可使用媒體的電腦程式產品，該電腦可讀程式碼經調適以執行以實施用於藉由預先取得超過一臨限值之熱能的產生來最大化一攜帶型計算器件(「PCD」)中之一服務品質(「QoS」)等級的一方法，該方法包含：接收用於分配至該PCD中之一或多個處理組件之一工作負載請求；判定包含與該PCD中之熱產生組件相關聯之預測性資料的熱因素，其中該預測性資料指示由該等熱產生組件產生熱能之可能； 判定包含該等熱產生組件與該等處理組件之接近性的熱因素；基於該等熱因素，將一合格性因素指派至該等處理組件中之每一者；基於該等合格性因素，選擇一處理組件以分配工作負載；及將該工作負載分配至該選定處理組件。
  32. 如請求項31之電腦程式產品，其進一步包含判定與該等處理組件之當前工作負載相關聯的熱因素。
  33. 如請求項32之電腦程式產品，其中該等當前工作負載係藉由監視提供至該等處理器之電力頻率而判定。
  34. 如請求項32之電腦程式產品，其中該等當前工作負載係藉由監視提供至該等處理器之電流而判定。
  35. 如請求項31之電腦程式產品，其進一步包含判定與熱感測器量測值相關聯之熱因素，該等量測值與該等處理組件相關聯。
  36. 如請求項31之電腦程式產品，其進一步包含判定與該等處理組件之未來工作負載相關聯的熱因素。
  37. 如請求項31之電腦程式產品，其進一步包含更新用於該選定處理器之未來工作負載佇列。
  38. 如請求項31之電腦程式產品，其中與該PCD中之熱產生組件相關聯的該預測性資料包含與該PCD之一使用型態相關聯的資料。
  39. 如請求項31之電腦程式產品，其中該熱產生組件在包含 該等處理組件之一晶片的內部。
  40. 如請求項31之電腦程式產品，其中該熱產生組件在包含該等處理組件之一晶片的外部。
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