[发明专利]处理器指令发布扼制

说明书

技术领域

本发明涉及计算系统，并且更具体地，涉及通过扼制对所选择的有问题的指令的发布来有效地降低功耗。

背景技术

每一代半导体处理器核心上的器件和金属路线的几何尺寸越来越小。因此，在片上基板面的给定面积内提供越来越多功能。结果，诸如膝上型计算机、平板计算机、智能电话、视频相机之类的移动装置越来越流行。通常，这些移动装置从一个或多个电池单元接收电力。因为电池具有有限的容量，所以它们需要被定时地连接到外部充电器来充电。这些移动装置的一个关键问题是功率消耗。当功率消耗增大时，这些装置的电池寿命缩短并且再充电的频率增大。

由于片上的集成电路的密度随着多个流水线、更大的缓存和更复杂的逻辑而增多，可以每时钟周期地切换的节点和总线的数目也显著增多。因此，功率消耗增加。另外，软件应用可能运行使得硬件达到高功率耗散值的特定计算机程序代码。这样的代码可能不是故意地或故意地（例如，功率病毒）这样做。功率耗散可能由于程序代码内多次发生给定指令类型而爬升。该功率耗散值可能达到或超过芯片的热设计功率（TDP）或甚至最大芯片功率耗散。

除了以上所述以外，移动装置的冷却系统可能是针对给定热设计功率（TDP）或热设计点设计的。冷却系统在不超过半导体芯片的最高结温的情况下可以能够耗散TDP值。然而，给定指令类型的多次发生可能使得功率耗散超过半导体芯片的TDP。此外，存在电源的电流限制，该电流限制也可能被超过。如果功率模式不改变芯片的工作模式或关断芯片内的特定模块，则电池可能被很快放电。另外，物理损坏可能发生。尽管管理峰值功率耗散的一种方式可以是简单地限制指令发布以使得其不会超过特定阈值，但是，这可能导致整体性能的不可接受的降低。

鉴于以上所述，期望通过扼制所选择的指令的发布来降低功率消耗的高效方法和机制。

发明内容

构想到用于通过扼制所选择的指令的发布来降低功率消耗的方法和机制。

在一个实施例中，一种处理器包括功率扼制单元。该功率扼制单元可以在与调度器相同的流水线级内使用。该功率扼制单元维护一种或多种指令类型的一个或多个指令发布计数。所述指令类型可以是由处理器内的运行核心运行的所支持的指令类型的子集。指令类型可以是基于用于这些类型的指令处理的高功率消耗估计值来选定的。例如，浮点（FP）单指令多数据（SIMD）指令类型可以具有宽数据通道以用于在多周期潜伏期期间处理矢量元素。在维护指令发布计数时的同时，功率扼制单元可以确定给定指令发布计数超过给定阈值。作为响应，功率扼制单元可以选择一种或多种指令类型来限制相应的发布比率。

对一种或多种指令类型的选择可以基于功率状态估计。可替换地，该选择可以基于用户经由软件作出的改变。功率扼制单元可以为所选择的一种或多种候选指令类型中的每一种候选指令类型选定发布比率。对发布比率的该选定还可以基于特定控制寄存器的软件更新或功率状态估计。功率扼制单元可以使所选择的一种或多种候选指令类型中的每一种候选指令类型的相关联的发布比率限制为相应的选定发布比率。因此，发布比率限制可以改变或者是可编程的。

参考以下描述和附图将进一步理解这些和其它实施例。

附图说明

图1是执行无序运行的处理器核心的一个实施例的一般框图。

图2是用于半导体芯片的功率管理的一个实施例的一般框图。

图3是图示出功率扼制单元的一个实施例的一般框图。

图4是图示出用于控制特定指令类型的指令发布比率的方法的一个实施例的一般框图。

图5是图示出扼制表的一个实施例的一般框图。

图6是图示出限制指令发布比率的一个实施例的一般框图。

图7是图示出限制指令发布比率的另一实施例的一般框图。

图8是图示出限制指令发布比率的又一实施例的一般框图。

图9是用于控制特定指令类型的指令发布比率的方法的一个实施例的一般框图。

尽管本发明容易有各种修改和替代形式，但是其具体实施例将在附图中通过示例方式示出并且将在这里进行详细描述。然而，应当理解，附图以及对其的详细描述并不旨在将本发明限制于所公开的具体形式，而是相反，本发明要涵盖落在在本发明的由权利要求书限定的精神和范围以内的所有修改例、等同例和替换例。如贯穿本申请所使用的，词语“可以”以许可含义（即，意味着有可能）使用，而不是以强制含义（即，意味着必须）使用。类似地，词语“包括”意味着包括但不限于。