[發(fā)明專利]調(diào)度處理器中的線程的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110294617.5
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102567117A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H.E.艾爾希希尼;A.T.賽伊德加梅爾艾爾丁
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機器公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 周少杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及處理器技術(shù)，更具體地，涉及調(diào)度多線程或多核心處理器中的線程的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在過去幾年，計算機的能耗在集成芯片(IC)并且特別是微處理器的設(shè)計中已經(jīng)成為主要任務(wù)。溫度直接涉及耗散的能量，這轉(zhuǎn)而與時間間隔內(nèi)的功耗直接成比例。溫度水平?jīng)Q定冷卻速率和封裝技術(shù)選擇。例如，近年來，各公司正考慮流體冷卻子系統(tǒng)用于它們的高功率耗散機器。涉及功率耗散和溫度水平的其它方面是IC的可靠性和封裝的成本。

IC的可靠性取決于IC加熱的程度和頻率。在IC生產(chǎn)線中，測試階段的IC經(jīng)歷一定的壓力以識別不可靠的IC，并且排除它們，因為它們低于預(yù)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。通常，溫度壓力用于加速測試故障。許多故障機制可以通過以下方法之一加速：

-溫度加速

-電壓和電流加速

-濕度加速

溫度加速以及電壓和電流加速方法在功率耗散觀察方面最有影響。具體地，可靠性與溫度的關(guān)系展現(xiàn)Arrhenius行為，并且電壓和電流加速對于最大功耗是重要的。這是因為功率識別即時的電壓電流乘積，并且高電流強度是引起IC中的金屬線中的電子遷移的主要原因，這導(dǎo)致IC故障。這些故障機制在正常操作中也持續(xù)。

溫度和功率耗散之間的關(guān)系基于封裝技術(shù)和對于該封裝使用的冷卻系統(tǒng)。如果選擇的封裝不能以可接受的速率耗散IC內(nèi)生成的熱量，則通常觀察到溫度上升。一旦該速率超過極限，在IC中就出現(xiàn)熱失控，并且該IC永久故障。如果可以避免到達該速率值，則這將提高器件的可靠性并且也降低封裝成本。這對于嵌入式微處理器應(yīng)用特別重要，其中存在不能違反的空間和功率限制。

功耗具有泄漏的、靜態(tài)的和動態(tài)的成份。CMOS技術(shù)中最普通的一種是動態(tài)功耗。在傳統(tǒng)CMOS電路中不存在靜態(tài)功耗，但是隨著CMOS工藝技術(shù)的進一步縮小，泄漏變得越來越重要。

功率消耗和/或耗散的特征在于兩個度量：峰值和平均功率。平均功率是影響能量消耗的度量，并且對機器正在執(zhí)行的工作量有很大程度的依賴，而峰值功率對功率傳遞網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和可靠性有非常重要的影響。如果峰值功率超過集成芯片(IC)中的一定限度，則功率傳遞網(wǎng)絡(luò)將出現(xiàn)故障，并且將永久地?fù)p壞，導(dǎo)致IC功能故障。

具有最重要的功耗的計算機中的電路或IC是微處理器。微處理器設(shè)計和制造主要依賴于CMOS技術(shù)。因為所有應(yīng)用轉(zhuǎn)換為數(shù)字，所以微處理器總是在運行和操縱它們。這是微處理器的高功耗的主要原因。這也導(dǎo)致微處理器成為整個機器中的主要易損(crunching)電路。

為了減少功率消耗和耗散，已知兩種方式：基于硬件的方式和基于軟件的方式。用來解決功率消耗和耗散問題的某些基于軟件的方式依賴于用于減少在軟件堆棧的若干級別的功耗的熱管理方法。

在US20060107262中提供了對于功耗問題的熱管理解決方案。US20060107262A1描述了一種用于多核心處理器的線程調(diào)度技術(shù)，依賴于編譯器將線程分類為復(fù)雜/高功率或簡單/低功率，然后基于定義為減少功率/熱強度的標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)度和分布線程以在不同核心上運行。該解決方案提供來減少獨特的多核心處理器中的功耗，并且不適于其中在每個核心上運行超過一個線程的多線程處理器。

對于功耗問題的另一方式是US20030126476中采用的方式。US20030126476提供一種用于超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)(superscalar)處理器的解決方案。然而，該解決方案不適于多線程或多核心處理器。

US20050278520提供基于放置在分布式處理系統(tǒng)中的每個處理器上的溫度傳感器的另一解決方案。來自溫度傳感器的信息用于調(diào)度高特性值的任務(wù)到最低溫度處理器。這樣的解決方案只適于處理器的集群，并且不適于線程。

US20056948082中描述的另一解決方案提供這樣的方法，其允許程序基于通知事件進行參數(shù)改變，以適應(yīng)溫度概況。然而，這些參數(shù)改變可能影響硬件配置(頻率或電壓)，導(dǎo)致更差的性能。此外，該解決方案不提供用于經(jīng)由調(diào)度保持性能的能力，并且不適于多線程或多核心系統(tǒng)。

對于功耗的另一解決方案是US20097596430中描述的解決方案。根據(jù)該解決方案，對于多核心系統(tǒng)中的每個核心請求一組溫度指標(biāo)。這些指標(biāo)用于將工作量調(diào)度到替代另一個處理器核心的處理器核心。該解決方案使用不同工作量的混合和匹配來管理溫度，并且不適于多線程系統(tǒng)。

因此，需要一種熱管理多線程多核心機器的任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容