TWI554945B - 例行工作的分配方法及應用其之多核心電腦 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種工作的分配方法,且特別是有關於一種例行工作的分配方法及應用其之多核心電腦。
在多核心電腦的運作中,有許多的密集計算且例行(compute-intensive and routine)的工作需要進行,例如記憶體清理工作、資料壓縮工作、資料下載工作、硬碟重組工作,此些工作可稱為例行工作(routine task)。如何適當地分配例行工作,以避免影響到非例行工作的執行效率,一直是產業界相當重視的研究方向。
本發明係有關於一種例行工作的分配方法及應用其之多核心電腦,其依據多核心電腦之運作狀態來動態分配例行工
作之數個例行子工作的執行順序、以及此些例行子工作與數個處理核心之連繫關係,以最佳化例行工作與非例行工作的執行效率。
根據本發明之第一方面,提出一種例行工作的分配方法。例行工作的分配方法適用一多核心電腦。多核心電腦包括一處理器。處理器包含數個處理核心。分配方法包括以下步驟。根據此些處理核心之個數,分割一例行工作為數個例行子工作。此些例行子工作之數量大於或等於此些處理核心之數量。根據多核心電腦之一運作狀態,分配此些例行子工作。分配此些例行子工作包含設定此些例行子工作之執行順序、及此些例行子工作與此些處理核心之連繫關係。
根據本發明之第二方面,提出一種多核心電腦。多核心電腦包括一處理器及一記憶體。處理器包含數個處理核心。記憶體儲存有一或多組程式碼供處理器執行,以進行下列步驟。根據此些處理核心之個數,分割一例行工作為數個例行子工作。此些例行子工作之數量大於或等於此些處理核心之數量。根據多核心電腦之一運作狀態,分配此些例行子工作。分配此些例行子工作包含設定此些例行子工作之執行順序、及此些例行子工作與此些處理核心之連繫關係。
100‧‧‧多核心電腦
110‧‧‧記憶體
120‧‧‧處理器
C1、C2、CN‧‧‧處理核心
S201~S204、S301、S302、S401、S402、S501、S502、S601、
S602‧‧‧流程步驟
第1圖繪示用以實施本發明之例行工作分配方法的多核心電腦的架構圖。
第2圖繪示例行工作之分配方法之一範例的流程圖。
第3圖繪示例行工作之分配方法之另一範例的流程圖。
第4圖繪示例行工作之分配方法之另一範例的流程圖。
第5圖繪示例行工作之分配方法之另一範例的流程圖。
第6圖繪示例行工作之分配方法之另一範例的流程圖。
第7圖繪示非例行工作優先模式與例行工作優先模式之示意圖。
請參照第1圖,其繪示用以實施本發明之例行工作分配方法的多核心電腦的架構圖。多核心電腦100包含一記憶體110與一處理器120。處理器120包含數個處理核心(processing cores)C1、C2、…、CN,用以執行各種工作,包含例行工作(routine task)及非例行工作(non-routine task),例行工作例如是:常駐執行的記憶體清理工作、資料壓縮工作、資料下載工作、硬碟重組工作;非例行工作例如是:文字編輯工作、影像播放工作、通訊軟體傳遞訊息工作、傳送郵件工作、遠端遙控工作。與非例行工作相比,例行工作較沒有急迫性的需求;因此,若有重要的非例行工作需要執行,例行工作可以暫停執行,以使非例行工作能夠優先執行。在多核心電腦100中,例行工作可以被切割為數個例行子工作(routine sub-task),處理核心C1、C2、…、CN便可以
平行處理此些例行子工作,以加快例行工作的處理速度;在一範例中,處理器120可以根據多核心電腦100中之處理核心C1~CN的個數N,將一例行工作(未圖示)切割為N個例行子工作,包含第一例行子工作(未圖示)、第二例行子工作(未圖示)、…、第N例行子工作(未圖示)。記憶體110儲存有程式碼,處理器120可執行儲存於記憶體110之程式碼,以實施本發明例行工作分配方法。
多核心電腦100具有兩種工作分配模式,分別為「非例行工作優先模式」以及「例行工作優先模式」。在非例行工作優先模式下,處理器120會將例行工作的N個第一例行子工作~第N例行子工作之執行順序(execution sequence)均設定為最低優先次序(lowest priority),或稱閒置次序(idle priority),並分別將各個第1例行子工作~第N例行子工作連繫(bind)至處理核心C1~CN其中之一。舉例來說,第一例行子工作被連繫到處理核心C1,第二例行子工作被連繫到處理核心C2;依此類推,第N例行子工作被連繫到處理核心CN。然後,處理器120便根據各個第一例行子工作~第N例行子工作之執行順序及聯繫關係,將各個第一例行子工作~第N例行子工作分配至處理核心C1~CN之處理池(process pool)中。舉例來說,處理器120會將執行順序被設定為最低優先次序且被連繫到處理核心C1的第一例行子工作,分配至處理核心C1之處理池中執行順序為最低優先次序的位置;相似地,處理器120會將執行順序被設定為最
低優先次序且被連繫到處理核心C2的第二例行子工作,分配至處理核心C2之處理池中執行順序為最低優先次序的位置;依此類推,例行工作的所有第一例行子工作~第N例行子工作會分別分配至處理核心C1~CN之處理池中執行順序為最低優先次序的位置。一般來說,非例行工作的執行順序不會是最低優先次序,因此對於處理核心C1~CN而言,僅有在處理完其處理池中優先次序較高的非例行工作,才會處理執行順序為最低優先次序的例行子工作。換句話說,在非例行工作優先模式下,非例行工作會被優先處理。此外,由於各個第一例行子工作~第N例行子工作均分別被連繫至處理核心C1~CN其中之一,可以避免第一例行子工作~第N例行子工作在處理核心C1~CN間產生遷移(migration)的問題。
請注意,在此範例中,例行工作係根據多核心電腦100中之處理核心C1~CN的個數N,被切割為N個第一例行子工作~第N例行子工作。在另一實施例中,例行工作可根據多核心電腦100中之處理核心C1~CN的個數N,被切割為M個第一例行子工作~第M例行子工作(未圖示),其中M>N。M個第一例行子工作~第M例行子工作則以平均分佈之方式連繫至此些處理核心C1~CN。舉例來說,以M=N+1為例,第一例行子工作被連繫至處理核心C1、第二例行子工作被連繫至處理核心C2、…、第N例行子工作被連繫至處理核心CN,而第M例行子工作則可被連繫至處理核心C1~CN其中之一,例如是處理核心
C1,亦即第一例行子工作與第M例行子工作可均被連繫至處理核心C1。
另一方面,在例行工作優先模式下,處理器120會僅將一部份之例行子工作之執行順序設定為最低優先次序,並分別連繫至處理核心C1~CN其中之一,其餘部分之例行子工作之執行順序則被處理器120設定為一非最低優先次序,且沒有被連繫至任何的處理核心C1~CN。舉例來說,第二例行子工作之執行順序被設定為最低優先次序,且被連繫到處理核心C2、第三例行子工作之執行順序被設定為最低優先次序,且被連繫到處理核心C3、…、第N例行子工作之執行順序被設定為最低優先次序,且被連繫到處理核心CN;而第一例行子工作之執行順序被設定為最中間優先次序,且不被連繫到任何處理核心。接著,處理器120根據各個第一例行子工作~第N例行子工作之執行順序及聯繫關係,將各個第一例行子工作~第N例行子工作分配至處理核心C1~CN之處理池中。舉例來說,執行順序被設定為最低優先次序且被連繫到處理核心C2的第二例行子工作,被分配至處理核心C2之處理池中執行順序為最低優先次序的位置、...、執行順序被設定為最低優先次序且被連繫到處理核心CN的第N例行子工作,被分配至處理核心CN之處理池中執行順序為最低優先次序的位置;而執行順序被設定為中間優先次序且未被連繫到任何處理核心的第一例行子工作,則被分配至處理核心C1~CN其中之一(例如:處理核心C1)之處理池中執行順序為中間優先次
序的位置。如此一來,第一例行子工作無須等待處理核心C1之處理池中所有的非例行工作皆執行完成才被執行,而增加了例行工作被執行的機率,進而增加例行工作的執行速度。換句話說,與在非例行工作優先模式下相比,例行工作在例行工作優先模式下之被執行的機率較高、執行速度較快。
非例行工作優先模式與例行工作優先模式各有其適合的情況。一般而言,在需要增加非例行工作之執行速度時,可以使多核心電腦100在非例行工作優先模式下來分配例行子工作;在不需增加非例行工作之執行速度時,可以使多核心電腦100在例行工作優先模式下來分配例行子工作。以下更提出各種範例的流程圖來說明如何依據多核心電腦100之一運作狀態,動態分配例行工作的多個例行子工作。其中,偵測的方式可以是主動地週期性進行偵測;或者是被動地在運作狀態改變時獲得通知訊息。在一範例中,多核心電腦100可根據多核心電腦100之一開機程序(boot process)之狀態,動態分配例行工作的多個例行子工作。請參照第2圖,其繪示例行工作之分配方法之一範例的流程圖。在步驟S201中,判斷是否啟動一開機程序?若是,則進入步驟S202;若否,則回至步驟S201。其中,可經由基本輸入輸出系統(Basic Input/Output System,BIOS)判斷是否啟動開機程序。在步驟S202中,在非例行工作優先模式下分配例行工作的多個例行子工作。開機程序過程中所需優先執行的非例行工作包含例如是基本輸入輸出系統(BIOS)的硬體資訊與進行自我
測試、依據設定取得第一個可開機的裝置、讀取並且執行第一個開機裝置內的主啟動記錄(Master Boot Record,MBR)的啟動載入器(boot loader)、依據啟動載入器設定載入核心(kernel)。非例行工作優先模式之詳細內容請參考前述,在此不再贅述。在步驟S203中,判斷是否完成開機程序?若是,則進入步驟S204;若否,則回至步驟S203。其中,亦可經由基本輸入輸出系統判斷開機程序是否完成。在步驟S204中,在例行工作優先模式下分配例行工作的多個例行子工作。例行工作優先模式之詳細內容請參考前述,在此不再贅述。如此一來,開機程序過程中所需執行的各種非例行工作能夠優先被執行,以加快開機之速度,而在開機程序完成後,便可提高例行工作的執行機率,以增加例行工作的執行速度。
在多核心電腦100的運作過程中,處理器120、記憶體110、硬碟等各種硬體元件可能產生變化。舉例來說,處理器120可能發生負載過大的情況,記憶體110可能產生冗餘資料過多而大幅降低可用容量,硬碟可能發生資料過於散亂而將低資料讀取速度。因此,在另一範例中,多核心電腦100可根據硬體元件之狀態,動態分配例行工作的多個例行子工作。請參照第3圖,其繪示例行工作之分配方法之一範例的流程圖。於步驟S301中,判斷處理器120之一工作量是否超過一門檻值?若是,則進入步驟S302;若否,則回到步驟S301。於步驟S302中,在非例行工作優先模式下分配例行工作的多個例行子工作。其中非例行
工作優先模式之詳細內容請參考前述,在此不再贅述。如此一來,當處理器120之工作量較多時,可使處理器120優先處理非例行工作。
請注意,根據硬體元件之狀態,來設定例行子工作之執行順序及與處理核心C1~CN之連繫關係的方法之實施態樣並不限於第3圖所示,在另一範例中,可根據一工作量低於一門檻值之偵測結果,在例行工作優先模式下來分配例行工作的多個例行子工作。
請參照第4圖,其繪示例行工作之分配方法之另一範例的流程圖。在此範例中,例行工作係為一記憶體110清理工作。於步驟S401中,判斷記憶體110之一可用容量是否低於一臨界值?若是,則進步步驟S402;若否,則回到步驟S401。於步驟S402中,在例行工作優先模式下分配例行工作的多個例行子工作。例行工作優先模式之詳細內容請參考前述,在此不再贅述。如此一來,於記憶體110之可用容量較少時,可提高記憶體110清理之例行工作的執行機率,以增加記憶體110清理之例行工作的執行速度。
請注意,根據記憶體110之可用容量,來設定例行子工作之執行順序及與處理核心C1~CN之連繫關係的方法之實施態樣並不限於第4圖所示,在另一範例中,可根據記憶體110之可用容量不低於臨界值之偵測結果,在例行工作優先模式下來分配例行工作的多個例行子工作。
在多核心電腦運作過程中,可能會出現需要優先處理的特殊非例行工作,例如當使用者敲打鍵盤時,可能會出現一字元輸入的特殊非例行性工作。因此,在另一範例中,多核心電腦100可根據是否出現一特殊非例行工作,動態分配例行工作的多個例行子工作。請參照第5圖,其繪示例行工作之分配方法之另一範例的流程圖。於步驟S501中,判斷是否出現一特殊非例行工作?若是,則進入步驟S502;若否,則回到步驟S501。於步驟S502中,在非例行工作優先模式下分配例行工作的多個例行子工作。其中非例行工作優先模式與例行工作優先模式之詳細內容請參考前述,在此不再贅述。如此一來,特殊非例行工作能夠優先被執行,以加快特殊非例行工作之速度。
此外,多核心電腦100可能會進入休眠狀態(hibernation),而在休眠狀態下通常不會有出現需要優先處理的特殊非例行工作。因此,在另一範例中,多核心電腦100可根據是否進入一休眠狀態,動態分配例行工作的多個例行子工作。請參照第6圖,其繪示例行工作之分配方法之另一範例的流程圖。於步驟S601中,判斷是否進入休眠狀態?若是,則進入步驟S602;若否,則回到步驟S601。於步驟S602中,在例行工作優先模式下分配例行工作的多個例行子工作。其中例行工作優先模式之詳細內容請參考前述,在此不再贅述。如此一來,多核心電腦100進入休眠狀態時,例行工作能夠優先被執行,以加快例行工作之速度。
請參照第7圖,其繪示非例行工作優先模式與例行工作優先模式之示意圖。當啟動開機程序、或處理器120之工作量超過門檻值、或出現特殊非例行性工作時,在非例行工作優先模式下分配例行工作的多個例行子工作;當完成開機程序、或記憶體110之可用容量低於臨界值、或進入休眠狀態時,在例行工作優先模式下分配例行工作的多個例行子工作。如此一來,多核心電腦100可以依據其運作狀態來動態分配例行工作之例行子工作的執行順序、以及此些例行子工作與處理核心之連繫關係,以最佳化例行工作與非例行工作的執行效率。
綜上所述,雖然本發明已以較佳範例揭露如上,然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。因此,本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧多核心電腦
110‧‧‧記憶體
120‧‧‧處理器
C1、C2、CN‧‧‧處理核心
Claims (18)
- 一種例行工作的分配方法,適用一多核心電腦,該多核心電腦包括一處理器,該處理器包含複數個處理核心(processing cores),該分配方法包括:根據該些處理核心之個數,分割一例行工作(routine task)為複數個例行子工作(routine sub-tasks),其中該些例行子工作之數量大於或等於該些處理核心之數量;以及根據該多核心電腦之一運作狀態,分配該些例行子工作,其中分配該些例行子工作包含設定該些例行子工作之執行順序(execution sequence)、及該些例行子工作與該些處理核心之連繫關係(binding relationship)。
- 如申請專利範圍第1項所述之例行工作的分配方法,其中根據該多核心電腦之該運作狀態,分配該些例行子工作之步驟包括:根據該多核心電腦之該運作狀態,選擇性地在一非例行工作優先模式及一例行工作優先模式下,分配該些例行子工作,其中:當在該非例行工作優先模式下分配該些例行子工作時,設定所有該些例行子工作之執行順序至一最低優先次序(lowest priority),並連繫各該例行子工作至該些處理核心其中之一;以及當在該例行工作優先模式下分配該些例行子工作時,設定該 些例行子工作中之一部分例行子工作中之執行順序至一非最低優先次序,並使該部分例行子工作不連繫至該些處理核心。
- 如申請專利範圍第2項所述之例行工作的分配方法,其中根據該多核心電腦之該運作狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含:根據該多核心電腦之該運作狀態為啟動一開機程序的一偵測結果(detection),在該非例行工作優先模式下分配該些例行子工作。
- 如申請專利範圍第2項所述之例行工作的分配方法,其中根據該多核心電腦之該運作狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含:根據該多核心電腦之該運作狀態為完成該開機程序的一偵測結果,在該例行工作優先模式下分配該些例行子工作。
- 如申請專利範圍第2項所述之例行工作的分配方法,其中根據該多核心電腦之該運作狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含: 根據該多核心電腦之一硬體元件(hardware element)狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作。
- 如申請專利範圍第5項所述之例行工作的分配方法,其中根據該多核心電腦之該硬體元件狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含:根據該多核心電腦之該硬體元件狀態為該處理器之一工作量超過一門檻值的一偵測結果,在該非例行工作優先模式下分配該些例行子工作。
- 如申請專利範圍第5項所述之例行工作的分配方法,其中根據該多核心電腦之該硬體元件狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含:根據該多核心電腦之該硬體元件狀態為一記憶體之一可用容量低於一臨界值的一偵測結果,在該例行工作優先模式下分配該些例行子工作,其中該例行工作為一記憶體清理工作。
- 如申請專利範圍第2項所述之例行工作的分配方法,其中根據該多核心電腦之該硬體元件狀態,選擇性地在該非例行工作 優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含;根據出現一特殊非例行工作的一偵測結果,在該非例行工作優先模式下分配該些例行子工作。
- 如申請專利範圍第2項所述之例行工作的分配方法,其中根據該多核心電腦之該硬體元件狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含:根據該多核心電腦進入一休眠狀態的一偵測結果,在該例行工作優先模式下分配該些例行子工作。
- 一種多核心電腦,包括:一處理器,包含複數個處理核心(processing cores);以及一記憶體,儲存有一或多組程式碼供該處理器執行,以進行下列步驟:根據該些處理核心之個數,分割一例行工作(routine task)為複數個例行子工作(routine sub-tasks),其中該些例行子工作之數量大於或等於該些處理核心之數量;以及根據該多核心電腦之一運作狀態,分配該些例行子工作,其中分配該些例行子工作包含設定該些例行子工作之執行順序(execution sequence)、及該些例行子工作與該些處理核心之連繫 關係(binding relationship)。
- 如申請專利範圍第10項所述之多核心電腦,其中根據該多核心電腦之該運作狀態,分配該些例行子工作之步驟包括:根據該多核心電腦之該運作狀態,選擇性地在一非例行工作優先模式及一例行工作優先模式下,分配該些例行子工作,其中當在該非例行工作優先模式下分配該些例行子工作時,設定所有該些例行子工作之執行順序至一最低優先次序(lowest priority),並連繫各該例行子工作至該些處理核心其中之一;以及當在該例行工作優先模式下分配該些例行子工作時,設定該些例行子工作中之一部分例行子工作中之執行順序至一非最低優先次序,並使該部分例行子工作不連繫至該些處理核心。
- 如申請專利範圍第11項所述之多核心電腦,其中根據該多核心電腦之該運作狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含:根據該多核心電腦之該運作狀態為啟動一開機程序的一偵測結果(detection),在該非例行工作優先模式下分配該些例行子工作。
- 如申請專利範圍第11項所述之多核心電腦,其中根據該 多核心電腦之該運作狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含:根據該多核心電腦之該運作狀態為完成該開機程序的一偵測結果,在該例行工作優先模式下分配該些例行子工作。
- 如申請專利範圍第11項所述之多核心電腦,其中根據該多核心電腦之該運作狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含:根據該多核心電腦之一硬體元件(hardware element)狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作。
- 如申請專利範圍第14項所述之多核心電腦,其中根據該多核心電腦之該硬體元件狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含:根據該多核心電腦之該硬體元件狀態為該處理器之一工作量超過一門檻值的一偵測結果,在該非例行工作優先模式下分配該些例行子工作。
- 如申請專利範圍第14項所述之多核心電腦,其中根據該多核心電腦之該硬體元件狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含: 根據該多核心電腦之該硬體元件狀態為一記憶體之一可用容量低於一臨界值的一偵測結果,在該例行工作優先模式下分配該些例行子工作,其中該例行工作為一記憶體清理工作。
- 如申請專利範圍第11項所述之多核心電腦,其中根據該多核心電腦之該硬體元件狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含:根據出現一特殊非例行工作的一偵測結果,在該非例行工作優先模式下分配該些例行子工作。
- 如申請專利範圍第11項所述之多核心電腦,其中根據該多核心電腦之該硬體元件狀態,選擇性地在該非例行工作優先模式及該例行工作優先模式下,分配該些例行子工作之步驟包含:根據該多核心電腦進入一休眠狀態的一偵測結果,在該例行工作優先模式下分配該些例行子工作。
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