[發(fā)明專利]異質(zhì)性電腦系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110408343.8
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102819292A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張登章
• 申請（專利權(quán)）人: 財團(tuán)法人資訊工業(yè)策進(jìn)會
• 主分類號: G06F1/16
• 分類號: G06F1/16;G06F1/32
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陸勍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于綠能運算(Green?Computing)及運算耗能的最小化。具體而言，本發(fā)明關(guān)于一種異質(zhì)性電腦系統(tǒng)，其將一低耗能的主要處理器通過一橋接邏輯單元增加至標(biāo)準(zhǔn)x86架構(gòu)上，使一異質(zhì)性系統(tǒng)以最小的運算耗能來執(zhí)行運算。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代社會中，各式各樣的電腦已經(jīng)成不可或缺的設(shè)備。Intel?x86架構(gòu)(其原始架構(gòu)由美國加利福尼亞州圣塔克拉拉市的Intel公司所設(shè)計，而最新的64-bitCISC架構(gòu)則是由美國加利福尼亞州桑尼維爾市的Advanced?Micro?Devices公司逐步開發(fā)的)在主流的運算架構(gòu)中長期地占有支配性的地位。另一方面，目前非x86架構(gòu)運算在商業(yè)界里是由移動運算(包含智慧型手機(jī)及觸控式屏幕裝置)中的ARM處理器(RISC?ARM的架構(gòu)是由英國的ARM?Holding?plc?of?Cambridge所研發(fā))所主導(dǎo)。由綠能運算的角度觀之，x86及非x86運算具有如下的問題。

為實現(xiàn)綠能運算，因此有必要減少采用x86架構(gòu)的桌上型電腦于閑置(idling)時的耗能。對那些需要運算資源的應(yīng)用程序而言，采用x86運算較為合適。在全球已安裝了數(shù)以百萬計的家用型及辦公室桌上型電腦及攜帶式電腦、專業(yè)高性能工作站電腦及各種基于電子商務(wù)所設(shè)置的服務(wù)器電腦的情況下，運算耗能已然成為環(huán)保的議題。這些議題之一便是與電腦運算閑置(亦即，電腦未被使用，亦未被關(guān)機(jī)的時間)相關(guān)。

目前已有一些降低耗能的方案，例如能源之星(Energy?Star)-一個起源于美國且被許多其他國家所采用的國際標(biāo)準(zhǔn)，這些方案實現(xiàn)了某種程度的運算節(jié)能。以x86架構(gòu)為基礎(chǔ)的主流電腦工業(yè)亦有標(biāo)準(zhǔn)的電源管理。舉例而言，進(jìn)階組態(tài)及電源接口(Advanced?Configuration?and?Power?Interface，ACPI)-一個開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-便允許一作業(yè)系統(tǒng)對電腦硬件的節(jié)省功能作直接的控制。

然而，由于不便及內(nèi)建的電源管理有限，對使用者而言，以x86架構(gòu)為基礎(chǔ)的主流桌上型及筆記型電腦要達(dá)成真正的綠能運算有其難度。對于多數(shù)電腦用戶來說，ACPI的睡眠/待機(jī)/休眠的電源管理模式過于復(fù)雜，讓使用者難以輕易地找到能讓電腦既方便操作又能節(jié)省耗能的最佳參數(shù)設(shè)定。另外，對于那些更復(fù)雜的運算，例如涉及多重連線(multiple?session)的虛擬運算，ACPI往往不能提供平穩(wěn)的電源管理，反而是容易造成電腦當(dāng)機(jī)或是無法處理虛擬機(jī)器連線(VM?session)。

因此，由于存在為數(shù)眾多的桌上型電腦，要達(dá)成顯著的節(jié)能仍有相當(dāng)大的空間。

為了使以x86架構(gòu)為基礎(chǔ)的智慧型移動裝置更加實用，有需要采行綠能運算。此外，由于在標(biāo)準(zhǔn)x86架構(gòu)的領(lǐng)域里可使用的能源管理技術(shù)并不完善，以x86架構(gòu)為基礎(chǔ)的智慧型個人裝置(例如，x86架構(gòu)的手機(jī))也因為電池的壽命過短而不實用。事實上，目前并不存在采用x86架構(gòu)的精密商業(yè)智慧型手機(jī)。在外出使用電池的情況下，大部份采用x86架構(gòu)的筆記型電腦無法一整天持續(xù)辛勤地運作。這造成的結(jié)果便是，當(dāng)離開辦公室或外出時，要存取x86應(yīng)用程序就變得格外的不方便。

非x86架構(gòu)的裝置亦有存取x86應(yīng)用程序的需求。ARM處理器已發(fā)展出移動裝置所需要的節(jié)能應(yīng)用程序，特別是智慧型手機(jī)的應(yīng)用程序。然而，它們不是針對需要嚴(yán)峻運算的應(yīng)用程序而設(shè)計的，此外，在本質(zhì)上，它們并無法實際地直接存取x86軟件的核心。由于Windows軟件在日常生活及商業(yè)界的許多方面仍占有主導(dǎo)地位，非x86架構(gòu)在存取x86應(yīng)用程序的困難確實會造成不便。無論外出或是在辦公室，使用者需要同時擁有二種電腦硬件才能存取ARM所支配的移動裝置應(yīng)用程序以及x86所支配的Windows應(yīng)用程序。

為同步、整合及無縫(seamless)地存取混合的應(yīng)用程序，需要一種跨作業(yè)系統(tǒng)的電腦系統(tǒng)。當(dāng)存取x86架構(gòu)的Windows及ARM智慧型手機(jī)的應(yīng)用程序為許多人的日常生活需求時，對于一種能同時存取二種架構(gòu)的電腦的需求就變得非常實際。目前以x86為基礎(chǔ)的架構(gòu)(和其他一些非x86的架構(gòu))能通過虛擬運算技術(shù)，在同一電腦硬件上同步地執(zhí)行Windows及非Windows的電腦軟件應(yīng)用程序。例如，一x86電腦能安裝Linux、Windows或其他能支援多個客體電腦的主作業(yè)系統(tǒng)，各執(zhí)行所支援的不同數(shù)量的支援作業(yè)系統(tǒng)之一。然而，主機(jī)處理器模擬其他非x86客體作業(yè)系統(tǒng)的指令集會消耗處理電力。盡管這種情形對桌上型電腦是可被接受的，但對智慧型移動裝置而言，考慮到電池壽命的因素，便無法被接受了。