[發明專利]用于性能改善的可重配置圖形處理器

在審

• 申請號: 201180074955.6
• 申請日: 2011-11-21
• 公開（公告）號: CN103959196A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: N·卡布拉塞斯;E·C·薩姆森
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: G06F1/26
• 分類號: G06F1/26;G06F9/44;G06F9/305
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 姬利永

背景

本申請總體上涉及計算機系統中的圖形處理。

圖形處理器在不同的處理條件下運行。在一些情況下，它們可在高功耗模式下以及在低功耗模式下運行。可能令人期望的是，在給定圖形處理器所運行的功耗模式的情況下，獲得最大的可能性能。

附圖簡要說明

圖1是本發明的一個實施例的框圖。

圖2是本發明的另一個實施例的流程圖。

圖3是本發明的一個實施例的示意圖描繪。

圖4是本發明的一個實施例的性能相對于功率預算的假想圖；以及

圖5是一個實施例的功率預算相對于時間的假想圖。

詳細說明

在一些實施例中，圖形處理內核自動對其自身進行重配置以便通過對圖形處理引擎的部分進行動態功率門控來在高功率和低功率包絡中增加或最大化性能。如在此所使用的，功率門控包括激活或去激活內核部分。

盡管將使用平板計算機圖形處理器提供示例，相同的概念應用于任何圖形處理器。

圖形處理內核通常包括執行算數、邏輯和其他操作的多個執行單元。可使用多個采樣器進行紋理處理。采樣器和多個執行單元是子切片(subslice)。可基于目標性能和功率預算在特定的圖形處理內核中包括多個子切片。對子切片進行組合以形成圖形處理切片(slice)。圖形處理內核可包含一個或多個切片。在平板計算機圖形處理內核中，通常使用單個切片以及一個、兩個或三個子切片設計。多切片在客戶端圖形處理器中是常見的。

因此，參見圖1，示出了典型的圖形處理器內核，內核10包括切片編號1(標記為14)，該切片可包括固定功能流水線邏輯16和多個子切片18a和18b。在一些實施例中，可包括更多切片和更多或更少的子切片。圖形處理內核還包括固定功能邏輯12。

一個、兩個和三個子切片設計的功率和性能特征不同，如圖4所示。作為一個示例，性能線性地增加到性能相對于功率耗散的拐點A(例如,大約2.5瓦)。在該拐點以下，圖形處理器在頻率成比例的區域中工作，在該區域中，可在不升高工作電壓的情況下升高圖形處理器頻率。在該拐點以上，圖形處理器頻率僅在電壓也升高時才升高，這通常對功率耗散具有負面影響并且導致性能相對于功率耗散中比頻率成比例區域經歷更平緩的曲線。

可對圖形處理器的子切片中的一個或多個進行功率門控。總體上，子切片越多，性能越高，但是性能間隙隨著可用功率預算的減少而減少并且可能在圖4中存在點B(例如，在大約1.5瓦)，其中單一子切片配置表現得比兩子切片配置更好。這種更優性能是由具有明顯更多泄露功率以及因此更少用于動態功率的空間的更大配置造成的。在低功率預算中，更少用于動態功率的空間可顯著地限制更大配置的頻率和性能，使得其看起來沒有更小配置那么吸引人。

在一些實施例中，功率共享機制可用于實現圖形處理器子切片的高效動態功率門控。當然，代替對子切片功耗進行門控，相同的概念應用于具有多于一個切片的實施例中的任意數量的圖形處理器切片的動態功率門控。

圖形處理器可具有功率共享功能，該功能基本上隨著時間增加(或降低)功率，如圖5所示。在特定的時間點t₁處，可由功率控制單元為圖形處理器內核分配特定低水平的功率預算TDP1，該功率預算迫使圖形處理器在特定頻率f1下運行，該特定頻率是允許圖形處理器不超過其分配功率預算的最大頻率。當功率預算隨著時間增加時，圖形內核可在逐漸更高的頻率下運行。

在子切片功率門控下，功率控制單元事先得知圖形處理器內核可配置有全套的執行單元和子切片或者配置有更少的執行單元和子切片。例如，一個實施例可包括十六個執行單元和兩個子切片并且另一種操作模式可包括八個執行單元和一個子切片。當圖形處理器可用的功率預算很小時，可在更小的內核配置中配置圖形處理器，其中兩個可用子切片之一被功率門控。

總體而言，不是簡單地在任何特定時間點關閉子切片，因為其可能正在執行有效線程。當功率控制單元確定應當對子切片進行功率門控時，立即動作是阻擋新的圖形處理線程被調度到該子切片上。因此，在已經在子切片上執行的線程完成并且子切片變為空閑之前需要一段時間。在一個實施例中，僅當這時對子切片進行實際功率門控。

在功率門控下，當功率預算逐漸增加時，在某一時間點，初始關閉的子切片變為打開。或者，相反地，當處理器從高功率預算變為低功率預算時，可關閉子切片(如圖5所示)。