[發明專利]用于管理配電的分布式芯片級功率系統和方法

有效

• 申請號: 201310594714.5
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103838910A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: J.R.庫塞爾;M.G.庫普弗施密特;P.E.沙特;R.A.希勒
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張健

技術領域

本發明總體上涉及數據處理，并且具體地說涉及用于處理器架構和其中包含的IP塊的功率管理。

背景技術

功率管理是處理器設計的越來越重要的方面。對于例如移動和電池供電的應用，最小化功耗以最大化電池使用期限經常是關鍵的設計參數。另外，在諸如超級計算機和大規模并行計算機的高性能應用中，成百上千的處理器可以被布置得彼此接近，并且產生大量的熱量并且消耗大量的電力，因此，控制功耗以管理功率和熱量輸出也在這些應用中具有相當大的重要性。

在一些傳統處理架構中，可以在處理器上配置的部件的數量可能超過可以在特定時間被供電的部件的數量，或者，部件的組合功耗可能超過期望的閾值。在這些傳統處理器中，一般需要配電，使得在適當的時間來對于適當的部件供電。在傳統系統中，可以向包括專用于處理器的特定處理任務的多個部件（例如，部件的專用圖形處理單元組）的不同的專用區域配電。然而，這樣的寬粒度配電（power?distribution）一般不能處理單獨部件的迅速改變的功率需求。不能處理部件級的配電一般導致低性能。

一些處理器架構可以包括IP塊，其中，IP塊一般表示一般被用作用于在處理器內的數據處理的構件的同步或異步邏輯設計的可再用單元。通常，IP塊包括邏輯、電池或芯片布局設計的可再用單元，并且可以被認為是可以形成為ASIC芯片設計或FPGA邏輯設計的邏輯核。如此一來，通常，可以將IP塊認為是處理器的部件。

為了處理這樣的情況，如果處理器的每一個部件在消耗最大量的功率，則處理器可以被設計來支持所需的最大功率；然而，被設計來支持所需的最大功率的處理器通常需要更多的專用于功率支持的區域，并且減少可用于處理部件的區域的量。另外，這樣的處理器一般消耗比用于執行處理器所需的所有處理功能實際上所需的更多的功率。

因此，在處理器架構中的配電系統和方法的領域中存在持續的需要。

發明內容

本發明通過下述方式來處理與現有技術相關聯的這些和其他問題：使用向在處理器中的各個IP塊分配的功率令牌來控制處理器的IP塊級的功耗。在這樣的實施例中，可以使用其中向每一個互連的IP塊分發功率令牌的分布式功率管理方法和電路布置來控制處理器的互連的IP塊的功耗。這樣的功率令牌一般對應于一種類型的功耗度量，包括例如運行時間、要執行的指令的數量、要執行的存儲器事務的數量和/或其他這樣的類型的功耗度量。與本發明的實施例一致，每一個IP塊基于在任何給定時間向特定IP塊分配的功率令牌來控制功耗。每當IP塊需要另外的功率時，IP塊可以向至少一個其他的互連的IP塊傳送功率令牌請求，并且IP塊可以接收對于該功率令牌請求的響應，該響應授予一個或多個另外的功率令牌，其中，這樣的另外的功率令牌先前被分配到不同的互連IP塊。每一個IP塊可以基于在所接收的對于功率令牌請求的響應中的向IP塊授予的任何另外的功率令牌來修改功耗。

如此一來，在本發明的實施例中，每一個互連的IP塊可以基于所分配的功率令牌來控制用于互連的IP塊的功耗。而且，每一個互連的IP塊可以在需要時通過下述方式從一個或多個互連的IP塊請求另外的功率令牌：向一個或多個互連的IP塊傳送請求，并且從該一個或多個互連的IP塊接收用于指示對于請求的IP塊授予的另外的功率令牌的響應。因此，本發明的實施例可以通過功率令牌分配和這樣的功率令牌的動態重新分配來控制一個或多個互連的IP塊的功耗。

在附加到本發明并且形成其另一個部分的權利要求中闡述了表征本發明的這些和其他優點和特征。然而，為了更好地明白本發明和通過其使用獲得的優點和目的，應當參考附圖并且參考其中描述了本發明的示例性實施例的伴隨的描述性事項。

附圖說明

圖1是包括在與本發明實施例一致的數據處理中有用的示例性計算機的示例性自動化計算機械的框圖。

圖2是在圖1的計算機中實現的示例性NOC的框圖。

圖3是更詳細圖示來自圖2的NOC的節點的示例性實現方式的框圖。

圖4是圖示來自圖2的NOC的IP塊的示例性實現方式的框圖。

圖5是圖示來自圖2的NOC的互連IP塊的示例性實現方式的框圖。

圖6是圖示可以由圖5的IP塊執行來請求另外的功率的操作序列的流程圖。

圖7是圖示可以由圖5的IP塊執行來向另一個IP塊授予所分配的功率的操作序列的流程圖。

圖8A-E是圖示在圖6和7中所示的操作序列的示例的框圖。