TWI432950B - 用於介於計算系統之多組件間的調適性電力預算配置之方法及設備 - Google Patents

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Description

用於介於計算系統之多組件間的調適性電力預算配置之方法及設備
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。
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。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值的結果。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】
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圖為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120，注意到在此所述之實施例可與更多組件關聯。第一組件110可例如與圖形子系統關聯，而第二組件120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100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100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」之概念。
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110可從第一組件110之觀點決定第一組件110之電力預算配置的調整為適當。例如，第一組件110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110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。在其他情況中，第一組件110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(例如因為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120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150可從第一組件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110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100中之圖形或運算性能較高優先權)及/或從第二組件120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100正產生的總熱量關聯)及/或目前合計的電力狀態(如與系統100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150可週期性(如每秒一次)及/或根據來自第一或第二組件110或120的電力預算配置調整請求信號的改變來執行決定。
第2圖為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100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為由第一組件提高(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為限制信號或「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之決定可為動態的(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置。在其他情況中，可組態計算系統使得與圖形子系統相比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圖為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100關聯。
在302，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為適當。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304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3D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信號可例如與可由第一組件升高(或降低)的增加請求標旗關聯。根據一些實施例，第一組件可進一步依據由第一組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，一希望的結果可能為增加由圖形子系統所達成之訊框速率(假設例如圖形性能為偏好)。另一方面，假設處理性能為偏好，則增加每秒引退的指令數量(同時不使快取填充停滯)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「消耗者一生產者」，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為偏好)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)，因為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CPU 420(然而，注意到，系統400可進一步包括其他組件，如記憶體系統、網路通訊系統及/或IO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460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「箝制值」)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460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410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410實質全部管理特定效率值(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，因為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，假設圖形性能為偏好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410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460可接著等待並再次讀取來自圖形子系統410的輸出標旗以偵測現在是否可以使用額外預算(可能例如因為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410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414的條件。類似地，CPU 420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。
並且注意到根據一些實施例，軟體策略管理器460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/或動態進行預算調整。例如，軟體策略管理器460可隨與系統400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400以決定任何電力預算調整是否適當。
例如，第5圖為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504若總電力位準目前沒有超過總套件限制，則在508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)。
在508若設立圖形子系統標旗，在510增加圖形子系統預算(如藉由將至圖形子系統的限制值信號增加一預定量)。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的限制值信號增加一預定量)。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410能夠利用此增額)，因為系統偏好係建立為傾向圖形性能。在增加圖形或CPU電力預算之後，在512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。雖然為了清楚而概述下列實施例，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，雖描述一些實施例為實施「組件偏好」，在其他情況中，可採用「最不偏好組件」的指示(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為第一組件及電力預算配置引擎。
在此僅為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。
100．．．計算系統
110．．．第一組件
120．．．第二組件
150．．．電力預算配置引擎
400．．．多組件計算系統
410．．．圖形子系統
412．．．本地熱量感測器
414．．．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
第1圖為根據一些實施例的多組件計算系統之區塊圖。
第2圖為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圖為根據一些實施例之與一組件關聯之方法的流程圖。
第4圖為根據一些實施例的多組件計算系統之一範例。
第5圖為根據一些實施例的方法之流程圖。
100．．．計算系統
110．．．第一組件
120．．．第二組件
150．．．電力預算配置引擎

Claims (18)

  1. 一種用於介於計算系統之多組件間的調適性電力預算配置之方法，包含：在多組件計算系統之電力預算配置引擎接收來自圖形子系統的電力預算配置調整請求信號，該多組件計算系統包括兩者均耦合至該電力預算配置引擎之包含共享的電力預算之該圖形子系統及處理器，該請求信號指示其該圖形子系統需要額外電力，其中與該請求信號關聯的該指示係依據其由於來自該處理器之更新係以慢的速度被接收而使該圖形子系統無法處理資訊的決定；以及依據該接收到的預算配置調整請求，增加該圖形子系統之訊框速率，其中該增加至少部分地依據該共享的電力預算及目前合計熱量狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該決定為至少部分依據預定組件偏好，其係指示相較於運算性能應在該系統中給予圖形較高優先權。
  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圖形子系統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，其中從該圖形子系統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。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該圖形子系統為圖形及記憶體控制器集線器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該決定為至少部分依據接收自該處理器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，其中由該電力預算配置引擎之軟體策略管理器執行該決定。
  8. 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(ii)當來自組件之電力預算配置調整請求信號改變時。
  9. 一種用於介於計算系統之多組件間的調適性電力預算配置之方法，包含：在多組件計算系統之圖形子系統依據在該圖形子系統上所接收之資訊的量以決定其該圖形子系統係由於來自該處理器之更新係以慢的速度被接收而無法處理資訊以及其該圖形子系統需要額外電力，該多組件計算系統包括兩者均耦合至電力預算配置引擎之共享電力預算的該圖形子系統及處理器，其中該決定進一步至少部分地依據該共享的系統預算及目前合計熱量狀態；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該電力預算配置引擎。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該決定與訊框速率及呈現p狀態關聯。
  11. 如申請專利範圍第9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。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該決定進一步依據由該圖形子系統偵測到的熱量條件。
  13. 一種用於介於計算系統之多組件間的調適性電力預算配置之設備，包含：處理器；包含與該處理器共用的電力預算之圖形子系統，以：(i)依據其由於來自該處理器之更新係以慢的速度被接收而使該圖形子系統無法處理資訊的決定以從該圖形子系統之觀點決定其用以增加該圖形子系統之訊框速率的該圖形子系統之電力預算配置的調整將為適當，且其中該決定進一步至少部分地依據共用的系統預算及目前合計熱量狀態，以及(ii)依據該決定，傳送電力預算配置調整請求信號；以及耦合至該圖形子系統之輸出，以提供該電力預算配置調整請求信號；耦合至該圖形子系統及處理器之電力預算配置引擎，以：(i)從該圖形子系統接收與增加該圖形子系統之訊框速度關聯的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，調整提供至該圖形子系統的電力預算配置信號。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之設備，其中該處理器：(i)從該處理器之觀點決定該處理器之電力預算配置的調整為適當以及(ii)依據該決定，傳送電力預算配置調整請求信號。
  15. 如申請專利範圍第14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處理器的該接收到的預 算配置調整請求信號來決定是否調整提供至該圖形子系統的電力預算配置信號。
  16. 如申請專利範圍第13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。
  17. 一種用於介於計算系統之多組件間的調適性電力預算配置之設備，包含：電力預算配置引擎，以：(i)從圖形子系統接收電力預算配置調整請求信號，該請求信號指示其該圖形子系統已決定該圖形子系統係由於來自處理器之更新係以慢的速度被接收而無法處理資訊，其中與該請求信號關聯的該指示係依據增加該圖形子系統之訊框速度，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圖形子系統的電力預算配置信號，其中該電力預算配置引擎進一步依據介於該圖形子系統與該處理器之間之共享的電力預算及目前合計熱量狀態以決定是否調整其提供至該圖形子系統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。
  18. 如申請專利範圍第17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。
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