[發(fā)明專(zhuān)利]一種處理器的調(diào)度方法、裝置和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310605367.1
• 申請(qǐng)日: 2013-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103646006A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周光迪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 樂(lè)視致新電子科技（天津）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F15/16
• 分類(lèi)號(hào): G06F15/16;G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 北京恒都律師事務(wù)所 11395
• 代理人: 邸建凱

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及處理器領(lǐng)域，特別地，涉及一種處理器的調(diào)度方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著安卓系統(tǒng)的普及率增加，智能手機(jī)及平板終端中的各色安卓應(yīng)用程序越來(lái)越多，對(duì)系統(tǒng)性、功耗的要求也越來(lái)越高，所以英國(guó)ARM公司為削減CPU（Computer?Processing?Unit）耗電量而推出了“big.LITTLE技術(shù)”。該技術(shù)可相應(yīng)于終端的處理負(fù)荷，使用微架構(gòu)各異的CPU內(nèi)核群（群集），從而兼顧低耗電量和高性能。

原理上來(lái)說(shuō)，只要是指令集架構(gòu)相同的CPU內(nèi)核均可適用big.LITTLE技術(shù)，目前可使用的是Cortex-A15和Cortex-A7的組合。將?ARM?Cortex-A15?MPCore??處理器的處理性能與?Cortex-A7?處理器的節(jié)能效果結(jié)合在一起，在運(yùn)行性能要求較高時(shí)用高處理性能的Cortex-A15執(zhí)行處理，在空閑時(shí)和負(fù)荷較低時(shí)則用電力效率較高的Cortex-A7。可以利用?Cortex-A15?處理器的較高的處理性能來(lái)承擔(dān)繁重的工作負(fù)載，而?Cortex-A7?可以最有效地處理智能手機(jī)的大部分工作負(fù)載。這些操作包括操作系統(tǒng)活動(dòng)、用戶(hù)界面和其他持續(xù)運(yùn)行、始終連接的任務(wù)。使同一應(yīng)用程序軟件在二者之間無(wú)縫切換，為每個(gè)任務(wù)選擇最佳處理器。處理器的處理性能主要包括以下指標(biāo)：

主頻，也就是處理器的時(shí)鐘頻率，或者說(shuō)是處理器的工作頻率。一般說(shuō)來(lái)，一個(gè)時(shí)鐘周期完成的指令數(shù)是固定的，所以主頻越高，處理器的速度也就越快了。

內(nèi)存總線(xiàn)速度或者叫系統(tǒng)總線(xiàn)速度，一般等同于處理器的外頻。內(nèi)存總線(xiàn)的速度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能來(lái)說(shuō)很重要，由于內(nèi)存速度的發(fā)展滯后于處理器的發(fā)展速度，為了緩解內(nèi)存帶來(lái)的瓶頸，所以出現(xiàn)了二級(jí)緩存，來(lái)協(xié)調(diào)兩者之間的差異，而內(nèi)存總線(xiàn)速度就是指處理器與二級(jí)(L2)高速緩存和內(nèi)存之間的工作頻率。??

L1高速緩存，也就是一級(jí)高速緩存。在處理器里面內(nèi)置了高速緩存可以提高處理器的運(yùn)行效率。內(nèi)置的L1高速緩存的容量和結(jié)構(gòu)對(duì)處理器的性能影響較大，不過(guò)高速緩沖存儲(chǔ)器均由靜態(tài)RAM組成，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在處理器管芯面積不能太大的情況下，L1級(jí)高速緩存的容量不可能做得太大。

總之，相對(duì)來(lái)說(shuō)，Cortex-A15的上述指標(biāo)優(yōu)于Cortex-A7。

??至于A7/A15兩種架構(gòu)之間如何協(xié)同工作，負(fù)責(zé)為ARM編寫(xiě)SoC芯片各項(xiàng)功能軟件接口的Linaro組織提供了兩種解決方案，一種是內(nèi)核切換機(jī)制IKS（In-kernel?Switcher），也就是所有核心無(wú)法同時(shí)開(kāi)啟，需要進(jìn)行A7與A15之間的內(nèi)核切換；另一種則是更加完善的異構(gòu)多處理HMP（Heterogeneous?Multi-Processing），可以實(shí)現(xiàn)全部A7與A15的協(xié)同工作。

HMP因?yàn)橐獙?duì)操作系統(tǒng)核心進(jìn)行大幅度修改，技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大，并且存在穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)，需要Linaro社區(qū)和linux社區(qū)的大力支持，商用還有待時(shí)間。

而IKS屏蔽了大部分對(duì)調(diào)度器的修改，在很小的改動(dòng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了A7、A15核心的動(dòng)態(tài)切換，三星目前已有商用產(chǎn)品,三星該處理器當(dāng)中的Cortex-A15四核與Cortex-A7四核采用物理上分開(kāi)的方式；其中A7頻率為200--1200MHz，A15頻率為200--1800MHz。IKS通過(guò)測(cè)量CPU平臺(tái)的工作負(fù)載進(jìn)行內(nèi)核切換。這里的IKS不僅能夠?qū)崿F(xiàn)通常意義上的CPU頻率改變，還包含了在A7/A15兩種完全不同能耗特性的CPU核心間作切換。

　　雖然在物理結(jié)構(gòu)上大小核之間保持獨(dú)立，但是邏輯上每個(gè)A15核心都和A7核心成為一組，每個(gè)組之間都可以根據(jù)負(fù)載大小進(jìn)行“A15工作還是A7工作”這樣的單獨(dú)切換，而不是小的負(fù)載統(tǒng)一由四個(gè)A7承擔(dān)，大的負(fù)載統(tǒng)一由四個(gè)A15承擔(dān)。當(dāng)運(yùn)行在大約8000?DMIPS以下的時(shí)候，LITTLE也就是四核A7工作，此時(shí)CPU平臺(tái)功耗也維持在了非常低的水平；當(dāng)負(fù)載大于8000?DMIPS左右的時(shí)候（或在此之前）big也就是四核A15介入工作，負(fù)載越大介入的A核心數(shù)越多。每組的A15工作時(shí)，該組A7關(guān)閉。從邏輯上我們可以將每個(gè)A7與每個(gè)A15的組合看作是一個(gè)虛擬CPU，每個(gè)虛擬CPU僅允許一個(gè)A7或一個(gè)A15工作。

目前IKS主要還有一些缺陷：?

第一，A7、A15處理器必須配對(duì)，例如如果有4個(gè)A7、就要有4個(gè)?A15。

第二，因?yàn)檎{(diào)度器僅僅通過(guò)測(cè)量CPU平臺(tái)的工作負(fù)載進(jìn)行內(nèi)核切換，因此存在可能將不需要強(qiáng)力CPU的應(yīng)用調(diào)度到A15上運(yùn)行，浪費(fèi)了處理性能。

發(fā)明內(nèi)容