[發明專利]用于控制多核處理器的門控端的系統和多核處理器

在審

• 申請號: 201210445948.9
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN103810044A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 徐爽
• 申請（專利權）人: 輝達公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;徐丁峰

技術領域

本發明總體涉及多核處理器，并且，更具體地涉及多核處理器和圖形處理單元（GPU）中的門控端的控制技術。

背景技術

隨著計算機技術的發展，用戶在使用計算機過程中通常會涉及到多任務環境，其中游戲等多媒體任務對處理器的性能要求越來越高。傳統的單核通用處理器由于存在性能以及制造工藝等方面的瓶頸，無法滿足日益增長的新業務的計算性能要求。多核處理器在處理能力上相對單核處理器具有明顯優勢。多核處理器技術引入“橫向擴展”方法，將應用劃分為多線程提交給多核處理器中的很多個處理引擎來并行執行，從而為性能問題提供了新的解決方案。GPU是典型的多核處理器，例如Nvidia的GPU構架中具有上千個并行處理引擎（CUDA?Core）。

在多核處理器運行期間，隨著處理任務的不同其上加載的負載會隨著變化。由于多核處理器包括上億個晶體管，因此負載的變化將導致多核處理器中顯著的電流瞬態。通常GPU電流瞬態頻率可能在1KHz~16KHz的范圍內，隨后其導致DC-DC電源穩壓器輸出電感器在對應頻率上抖動。這樣的抖動將由印刷電路板（PCB）放大并轉換成聽覺噪聲。另外，負載突變時可能會導致多核處理器芯片溫度每秒上升6℃。由于這種溫度的急劇上升，多核處理器的芯片封裝可能會因為材料的不同溫度膨脹而破裂。此外，上述產生的電流瞬態還會導致多核處理器中的電壓噪聲。為了解決上述問題，目前通常采用的技術是降低多核處理器的時鐘頻率來降低負載變化的幅度，從而減小相應的影響。但降低多核處理器的時鐘頻率的同時也降低了其處理性能。

因此，本技術領域所需要的是，當多核處理器上的負載發生變化時，可以在保持其處理性能的同時減小負載變化幅度的技術，以解決現有技術中存在的問題。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為了解決上述問題，本發明公開了一種用于控制多核處理器的門控端的系統，包括：脈沖調制發生器，其用于生成控制方波；以及移相器，其用于對所述控制方波進行移相以生成具有不同相位的控制方波，并用于將所述具有不同相位的控制方波分別輸入至所述多核處理器中的多個處理引擎的每一個的門控端。

可選地，所述具有不同相位的控制方波具有彼此不同的相位。

優選地，所述具有不同相位的控制方波的所述相位成等差序列。

在本發明一個優選實施例中，所述系統還包括：狀態監測器，其用于監測所述多核處理器的狀態并根據所監測的狀態生成狀態信息；其中，所述控制方波根據所述狀態信息生成。

在本發明一個優選實施例中，所述狀態監測器包括溫度監測器，其用于監測所述多核處理器的溫度并根據所監測的溫度生成所述狀態信息；并且所述脈沖調制發生器進一步用于根據所述狀態信息計算溫度增長率；其中，當所述溫度增長率高于閾值時，所述控制方波的占空比減小；當所述溫度增長率等于或低于所述閾值時，所述控制方波的所述占空比增大。

在本發明一個優選實施例中，所述狀態監測器包括負載監測器，其用于監測所述多個處理引擎中的至少一個處理引擎的利用率并根據所監測的利用率生成所述狀態信息；其中，所述控制方波的占空比根據所述狀態信息調整，以用于使所述多核處理器的利用率保持在期望值。

在本發明一個優選實施例中，所述狀態監測器包括溫度監測器和負載監測器；其中所述溫度監測器用于監測所述多核處理器的溫度并根據所監測的溫度生成第一狀態信息；所述負載監測器用于監測所述多個處理引擎中的至少一個處理引擎的利用率并根據所監測的利用率生成第二狀態信息；并且所述脈沖調制發生器進一步用于根據所述第一狀態信息計算溫度增長率；其中，當所述溫度增長率等于或者低于閾值時，所述控制方波的占空比根據所述第二狀態信息調整，以用于使所述多核處理器的利用率保持在期望值；當所述溫度增長率高于所述閾值時，所述控制方波的占空比減小。

優選地，所述負載監測器進一步包括：活動處理引擎計數器，其用于監測所述多個處理引擎中的至少兩個處理引擎的利用率并根據所述至少兩個處理引擎的所述利用率計算所述多核處理器的綜合利用率；利用率控制器，其用于根據所述綜合利用率生成所述第二狀態信息。

在本發明一個優選實施例中，所述多個處理引擎劃分為多個分組，所述具有不同相位的控制方波的每一個用于分別輸入至相應分組內的處理引擎的門控端。