[发明专利]基于专用处理单元的使用动态修改系统参数

说明书

技术领域

本发明贯注于数据处理系统。更具体地，本发明贯注于基于包括在处理器核心中的各专用处理单元的当前使用，动态修改系统的各运行参数的方法、装置和计算机程序产品，该系统包括处理器、存储器和高速缓存。

背景技术

对称多处理(SMP)数据处理系统具有对称的多个处理器，使得每个处理器具有相同的处理速度和等待时间。SMP系统具有一个操作系统，其通过每次将工作的一个软件线程分配给每个处理器，将工作划分成均匀分布在各个处理器之间的任务。因此，SMP系统中的处理器每次只执行一个线程。

同时多线程(SMT)数据处理系统包括多个处理器，每个处理器每次能并发执行多于一个线程。当在同一处理器上运行两个线程时，SMT系统具有更偏重其中一个线程的能力。

处理器核心包括各处理单元。一些处理单元是通用单元，如用于通用处理的指令排序单元和整数单元。一些处理单元是用于专用处理的专用单元。例如，向量多媒体扩展(VMX)单元是对浮点值的向量提供向量图形处理的专用单元，而另一不同的专用单元浮点(FP)单元提供浮点数的处理。存在利用专用单元的功能的专用指令。当执行专用指令时，在该指令的至少一部分处理期间使用专用处理单元来处理该指令。

要由处理器核心执行的每个任务包括要执行的一组指令。当任务要执行时，创建上下文，识别该任务中的指令以及将用于执行上下文的指令的特定专用单元。在执行期间基于这些专用指令单元的使用的检测，更新上下文，去往这些单元的指令的第一次执行设置使用指示符。当切换任务时，典型地保存各通用和专用单元的寄存器值和状态。然后可以检索该上下文用于在以后时间继续处理。当检索该上下文用于继续处理时，恢复各通用和专用单元的寄存器值和状态。

一些操作系统(如AIX和Linux)对这些专用指令的使用敏感。这些公知的操作系统知道对每个上下文需要和使用哪些专用单元。

当前，处理器的各处理单元可以在不同的任务之间共享。例如，PowerPC^TM利用预取(prefetch)单元。预取单元在通用单元和专用处理器单元(如浮点处理器和VMX指令单元)之间共享预取流。缺省的共享分配典型地在通用单元和专用单元之间均等地共享预取单元。因此，通用单元得到预取单元的总时间的50％，并且专用单元得到50％。设置预取单元在通用单元与专用单元之间的这种分配，而不考虑当前处理的任务是否使用专用单元。因此，在公知的系统中，即使当前任务没有使用任何专用单元，预取单元也可能使它的50％的时间分配给了专用单元。

处理器单元在各任务之间共享的方式，典型地在包括该处理单元的系统开始其正常执行之前的初始化过程期间静态设置。一旦该系统被加电并引导后处在其正常执行模式中，单元共享的方式就不动态地改变。

此外，处理单元的分配典型地根据做出的关于最优操作分配应当是什么的预测而设置。实际的运行状况不引起该分配改变。如上所述，基于预取单元的最优分配要在通用单元与专用单元之间均等分配其时间的预期性能，做出预测。在执行期间维持该分配而不考虑实际的运行状况。例如，如上所述，特定任务可能根本不需要任何专用单元。对于这个特定任务，预取单元的最优分配并不是预测的情况，预取单元在通用单元和专用单元之间均等地分配。在该特定任务的执行期间，包括该预取单元的处理器并未工作在最优状态。

处理器未工作在最优状态的另一个例子涉及提供给该处理器的各处理单元的功率。处理器核心的各个单元在它们执行指令时具有为其提供的功率。然而，有时候单元可能处于空闲等待执行有用的工作。在这种情况下，当单元处于空闲等待有用的工作时，即使未使用该单元，该单元也消耗功率。

处理器的各专用单元典型地被关闭，直到特定任务需要它们为止。当第一次需要各专用单元时，然后开启它们。然而，一旦它们被开启，它们就保持开启而不管是否仍需要它们。因此，一旦专用单元被开启，即使在任何其他任务的执行中不再需要该专用单元，它也仍保持加电。即使不使用专用单元仍保持它们加电，不必要地消耗了功率，而且还给处理器的散热单元增加了不必要的负担。

因此，需要一种方法、装置和计算机程序产品，用于根据当前正执行哪些指令来动态地修改处理器的各运行参数。

发明内容