[发明专利]信息处理装置中的功率控制装置

说明书

本申请是申请日为2006年3月28日、申请号为200680014188.9(国际申请号为PCT/JP2006/306274)、发明名称为“信息处理装置中的功率控制装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及信息处理装置中的功率控制装置。在所述信息处理装置中包含由一个或多个结构所构成的微处理器(包含微型计算机、微控制器、数字信号处理器)、定序器、静态构成逻辑、动态可再构成逻辑等。在本说明书中，主要以处理器为例进行处理，但是本发明一般能应用在所述信息处理装置中。

背景技术

近年来，在便携电话和数字电视等数字设备中，声音、音频、动态图像或编码处理等各种数字处理的需要正在增加。为了实现这些处理，一般利用微处理器等信息处理装置，但是随着应用需要的增加，电路规模、工作频率、装载处理器数量增加，功耗日趋增加。

以往，为了削减功耗，一般实现基于硬件的时钟选通控制、由软件使工作上不需要的块停止的控制、由软件或硬件以程序单位进行频率或电压状态的变更的控制(日本特开平8-152945号公报)等。其中，本说明书中被称为“程序单位”的表达包含进程单位、线程单位、任务单位。

此外，近年来，根据处理器的执行状态的长周期的平均负荷状况，而进行变更频率或电压状态的控制(日本特开平8-6681号公报)。

专利文献1：日本特开平8-152945号公报

专利文献2：日本特开平8-6681号公报

发明内容

但是，在上述以往的程序单位的功耗削减方法中，在多个程序同时并行工作或者在时间上一边切换一边并行工作的系统中，无法进行高效的功耗削减。

例如，在一个物理处理器中，一边在时间上切换2个程序一边并行工作的系统所存在的技术课题如下。在一个程序是需要高电源电压下的动作的状态、另一个程序是需要低电源电压下的动作的条件下，当程序的切换频繁发生时，能够想到用以往的程序单位的电源电压变更方法无法使电源电压的变更跟踪程序的切换时间。这时，产生为了电源电压的变更完成的等待时间，但是在重视实时性的内部用途中，该等待时间成为系统性能的恶化或损害性能保证的致命问题。因此，在这样的用途中，应用程序单位的单纯的功率控制并不现实。它不仅在电源电压的变更中是相同的，在时钟频率的变更中也是相同的。图32、图33分别表示理想的功率状态(在此为电压)的变更、伴随现实的转变时间的功率状态的变更。

而当电源电压或时钟频率的变更能跟踪程序的切换频度时，在使多个程序并行或并发工作的系统中，在程序单位的功率控制中，并不一定能实现供给程序组整体的执行时最适合的电源电压或阈值电压等电压而引起的功耗削减。例如，考虑在并发地使4个程序工作的系统中，2个程序在高电压下工作，其余的2个程序在低电压下工作的情形。这时，功率效率最高的程序的执行过程是连续执行高电压的2个程序，连续执行其余的低电压的2个程序的形态持续的情形。但是，在着眼于程序单位的功率控制方式中，有可能交替执行高电压设定的程序和低电压设定的程序，这时，电压状态变更自身引起的功率损失更多地发生，或者为了电压状态变更的等待次数更多地发生，从功耗和系统性能的观点来看，无法变成最适合的状态。图34、图35分别表示从功耗的观点出发的有效率的调度和无效率的调度的转变过程。

为了解决上述课题，考虑不是程序单位的功率削减，而是按照较长周期(例如毫秒级)的平均负荷状态来变更供给功率或工作频率的方法。这时，成为长周期下的功率控制，所以无法进行适合于频繁切换程序的实时处理的、在更短时间中变更功率条件的高效的功率控制。此外，功率控制与程序的执行顺序无关，所以如上所述，并不一定按最适合的顺序执行程序，在程序组整体中并不一定成为最适合的功耗。因为是基于过去的平均信息的功率控制，所以无法预先进行功率变更。虽然能根据利用平均信息的倾斜函数的预测来变更功率，但是，即使存在将来确定要执行的程序，也无法与其相适合地预先变更成适当的功率状态。

上述示出了在执行一个物理处理器的多个程序时以往的功率控制所存在的问题，但是在具有多个物理处理器的系统中，用以往的功率控制方法，也同样无法根据程序单位的特性来有效地削减程序组整体的功耗。

例如，即使是存在2个物理处理器而能分别进行功率控制，软件的执行顺序或执行的处理器和功率状态的变更的关系也不一定是最有效率的。