[发明专利]带宽控制单元、处理器芯片以及访存流量控制方法

说明书

提供一种带宽控制单元，其用于包括多个数据处理单元的处理器芯片，所述多个数据处理单元通过总线对存储器进行访问，所述存储器包括优先级管理单元，所述带宽控制单元包括：第一温度判断模块，其用于接收所述多个数据处理单元的温度值，以及将所述温度值分别与相应的数据处理单元的温度阈值进行比较，并输出第一比较结果；以及优先级处理模块，其用于接收所述第一比较结果，以及根据所述第一比较结果调整所述多个数据处理单元中的一个或者多个的访存优先级；其中，所述优先级处理模块将调整后的访存优先级输出至所述存储器的优先级管理单元，以控制所述多个数据处理单元访存所述存储器的带宽。

技术领域

本发明涉及处理器芯片温度控制领域，尤其涉及一种带宽控制单元、处理器芯片以及访存流量控制方法。

背景技术

随着对处理器芯片性能需求的日益增长，大规模众核处理器以及大规模异构处理器已经逐步取代了传统的单核处理器，成为实际应用和研发的热点。与此同时，处理器芯片集成电路规模不断增大，体积不断缩小，使得处理器芯片的能耗密度以指数的形式增长。如此快速增长的处理器芯片功耗密度必然会导致芯片温度升高。当处理器芯片的温度超过某个阈值时，使用该处理器芯片的系统可能会产生一些功能错误和硬件错误，使得系统的可靠性大大降低。因此，需要控制处理器芯片的整体温度或者局部温度。

动态热量管理技术(DTM)已经被广泛地用于对处理器芯片进行温度管理。其主要包括动态电压和频率调节(DVFS)、调度优先级自适应、任务迁移等温度控制方法。很多学者在DTM技术的基础上，设计了一些温度感知的策略来对处理器的温度进行管理。这些研究的关注点大都集中在对同构多核处理器芯片的温度控制。但是，随着处理器芯片的复杂度及集成电路的规模不断上升，采用动态电压和频率调节等方式，所需要的设计代价非常大，需要增加很多的附加控制设计，会对处理器芯片的可靠性带来挑战。而基于软件的调度机制、任务迁移机制等需要任务信息、数据等的迁移，也会造成不必要的资源浪费。

中国专利申请CN113608598A中公开了一种温度感知总线带宽控制方法、系统以及装置，其通过主控制器收集各处理器模块的实时温度，进而控制总线带宽的优先级以达到降低各处理器模块温度的效果。此种解决方案存在以下缺陷：(1)主控制器本身也是处理器，其本身的温度没有收集，因此无法对主控制器温度过高采取控制措施，一旦主控制器的温度过高，会导致整个系统无法正常工作；(2)由于主控制器需要控制整个系统中各处理器模块的总线带宽的优先级，因此无法通过降低主控制器的总线带宽优先级来降低主控制器的温度；(3)通过主控制器进行温度控制的实时性较差，主控制器通常需要运行轻量级操作系统，需要先收集温度，再经过软件系统的判断，然后发出控制信号修改系统总线的优先级，整个过程包括软件和硬件过程，速度比较慢；以及(4)通过主控制器进行温度控制，会增加其负载，降低其处理其他任务的速度。

发明内容

基于现有技术的上述问题，本发明提出一种带宽控制单元，其用于包括多个数据处理单元的处理器芯片，所述多个数据处理单元通过总线对存储器进行访问，所述存储器包括优先级管理单元，所述带宽控制单元包括：

第一温度判断模块，其用于接收所述多个数据处理单元的温度值，以及将所述温度值分别与相应的数据处理单元的温度阈值进行比较，并输出第一比较结果；以及

优先级处理模块，其用于接收所述第一比较结果，以及根据所述第一比较结果调整所述多个数据处理单元中的一个或者多个的访存优先级；

其中，所述优先级处理模块将调整后的访存优先级输出至所述存储器的优先级管理单元，以控制所述多个数据处理单元访存所述存储器的带宽。

优选地，当所述第一比较结果指示所述多个数据处理单元中的部分数据处理单元的温度值大于其相应的温度阈值时，所述优先级处理模块将所述部分数据处理单元的优先级降低到预设的最低值。

优选地，所述带宽控制单元还包括第二温度判断模块，其用于接收所述多个数据处理单元的温度值，以及将所述温度值分别与相应的数据处理单元的上次温度值进行比较，并输出第二比较结果。