[发明专利]一种处理器的调度方法、装置和系统

说明书

技术领域

 本发明涉及处理器领域，特别地，涉及一种处理器的调度方法、装置和系统。

背景技术

随着安卓系统的普及率增加，智能手机及平板终端中的各色安卓应用程序越来越多，对系统性、功耗的要求也越来越高，所以英国ARM公司为削减CPU（Computer Processing Unit）耗电量而推出了“big.LITTLE技术”。该技术可相应于终端的处理负荷，使用微架构各异的CPU内核群（群集），从而兼顾低耗电量和高性能。

原理上来说，只要是指令集架构相同的CPU内核均可适用big.LITTLE技术，目前可使用的是Cortex-A15和Cortex-A7的组合。将 ARM Cortex-A15 MPCore? 处理器的处理性能与 Cortex-A7 处理器的节能效果结合在一起，在运行性能要求较高时用高处理性能的Cortex-A15执行处理，在空闲时和负荷较低时则用电力效率较高的Cortex-A7。可以利用 Cortex-A15 处理器的较高的处理性能来承担繁重的工作负载，而 Cortex-A7 可以最有效地处理智能手机的大部分工作负载。这些操作包括操作系统活动、用户界面和其他持续运行、始终连接的任务。使同一应用程序软件在二者之间无缝切换，为每个任务选择最佳处理器。处理器的处理性能主要包括以下指标：

主频，也就是处理器的时钟频率，或者说是处理器的工作频率。一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，处理器的速度也就越快了。

内存总线速度或者叫系统总线速度，一般等同于处理器的外频。内存总线的速度对整个系统性能来说很重要，由于内存速度的发展滞后于处理器的发展速度，为了缓解内存带来的瓶颈，所以出现了二级缓存，来协调两者之间的差异，而内存总线速度就是指处理器与二级(L2)高速缓存和内存之间的工作频率。  

L1高速缓存，也就是一级高速缓存。在处理器里面内置了高速缓存可以提高处理器的运行效率。内置的L1高速缓存的容量和结构对处理器的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在处理器管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。

总之，相对来说，Cortex-A15的上述指标优于Cortex-A7。

  至于A7/A15两种架构之间如何协同工作，负责为ARM编写SoC芯片各项功能软件接口的Linaro组织提供了两种解决方案，一种是内核切换机制IKS（In-kernel Switcher），也就是所有核心无法同时开启，需要进行A7与A15之间的内核切换；另一种则是更加完善的异构多处理HMP（Heterogeneous Multi-Processing），可以实现全部A7与A15的协同工作。

HMP因为要对操作系统核心进行大幅度修改，技术实现难度大，并且存在稳定性风险，需要Linaro社区和linux社区的大力支持，商用还有待时间。

而IKS屏蔽了大部分对调度器的修改，在很小的改动基础上实现了A7、A15核心的动态切换，三星目前已有商用产品,三星该处理器当中的Cortex-A15四核与Cortex-A7四核采用物理上分开的方式；其中A7频率为200--1200MHz，A15频率为200--1800MHz。IKS通过测量CPU平台的工作负载进行内核切换。这里的IKS不仅能够实现通常意义上的CPU频率改变，还包含了在A7/A15两种完全不同能耗特性的CPU核心间作切换。

　　虽然在物理结构上大小核之间保持独立，但是逻辑上每个A15核心都和A7核心成为一组，每个组之间都可以根据负载大小进行“A15工作还是A7工作”这样的单独切换，而不是小的负载统一由四个A7承担，大的负载统一由四个A15承担。当运行在大约8000 DMIPS以下的时候，LITTLE也就是四核A7工作，此时CPU平台功耗也维持在了非常低的水平；当负载大于8000 DMIPS左右的时候（或在此之前）big也就是四核A15介入工作，负载越大介入的A核心数越多。每组的A15工作时，该组A7关闭。从逻辑上我们可以将每个A7与每个A15的组合看作是一个虚拟CPU，每个虚拟CPU仅允许一个A7或一个A15工作。

目前IKS主要还有一些缺陷： 

第一，A7、A15处理器必须配对，例如如果有4个A7、就要有4个 A15。

第二，因为调度器仅仅通过测量CPU平台的工作负载进行内核切换，因此存在可能将不需要强力CPU的应用调度到A15上运行，浪费了处理性能。

发明内容