[發明專利]操作系統中的啟發式處理器電力管理

在審

• 申請號: 201580048970.1
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN106662909A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 張琪;A.薩加
• 申請（專利權）人: 微軟技術許可有限責任公司
• 主分類號: G06F1/32
• 分類號: G06F1/32;G06F9/455;G06F11/30;G06F11/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 王興秋,陳嵐

背景技術

計算設備中的電力消耗的管理對于擴展電池的操作能力以及降低總電力消耗而言是重要的，其可以增大用戶安全性并且在財政和環境二者上是有益的，例如通過減少設備的熱覆蓋區（thermal footprint）。甚至對于非移動計算機，當諸如在工具（utility）電力中斷期間依賴于電池備用系統時，降低電力要求對于節省重要全局資源以及延長操作是有益的。然而，基于用戶預期和設備的工作負載和功能，必須對照設備的性能需求來權衡減小電力消耗的愿望。

處理器傳統地使用計算設備中的大部分電力。許多現代處理器還允許在內核、操作系統和/或應用級別下的電力消耗的編程控制。一些處理器可以在表示例如50%、70%或90%處理能力的各種處理器模式之間切換。在較低處理能力模式中，減少了性能（例如，處理器計算速度）和電力消耗二者。

通過例如基于設備的工作負載、用戶性能預期和所監控的處理器性能數據來操控系統中的處理器模式，可以降低設備的總電力消耗而同時維持可接受的性能準則。操控處理器模式可以例如包括，調節處理器性能或者電力使用參數、控制可用于調度設備中的線程的處理器核心的數目、或者將一些處理器或處理器核心置于“休眠”模式中以節約電力或者降低設備溫度。此外，在利用多個處理器和/或虛擬機器的系統中，每一個處理器可以不同地配置以增強效率。

用于增強處理器電力消耗的效率的一些現有策略著重于檢測中央處理單元（CPU）的利用來預測未來需要或者廣義上檢測由系統執行的特定任務或線程的工作負載并且使用先驗或預設的量度以用于使性能要求與設備的工作負載相關聯。一些現有策略可能由于以下限制中的一個或多個而不是最佳的：（1）在使性能要求排他性地或者主要地與特定工作負載相關聯時的可擴展性的困難，因為與現有工作負載共享特性的新類型的工作負載可能由于它們不是與類似現有工作負載相同類型的分類而不能夠受益于現有性能或電力調諧；（2）粗略地基于整個工作負載或任務類型，而不是工作負載內的關鍵高性能時段來確定性能要求；（3）工作負載特定調諧沒有考慮到變化的用戶性能預期，例如用戶對于特定應用或硬件配置應當比其它更好地或者更差地執行的預期；（4）現有工作負載特定調諧系統可能沒有在真實硬件系統和虛擬環境之間轉變；以及（5）現有方案沒有充分地區分重疊的工作負載來確定每一個工作負載的單獨特性，或者現有方案強加顯著執行成本以執行這樣的分析。

發明內容

提供該發明內容來介紹計算設備的基于啟發法的處理器電力管理的概念和技術，其在以下具體實施方式中進一步描述。出于本公開的目的，術語“處理器”可以是指其適用于執行計算設備或系統中的邏輯或算術功能的任何硬件或虛擬實現。例如，除其它之外，“處理器”可以是指以下設備的硬件或虛擬實現：中央處理單元、補充處理器或協同處理器、微處理器、圖形處理單元、存儲器管理單元、數學協同處理器或者信號處理器。本文中討論的技術和設備使得能夠監控處理器使用量度并且基于性能預期和設備的工作負載來均衡性能和電力消耗。處理器電力管理技術可以使用以所觀察的設備內的資源使用的形式的啟發法來調節或者導出處理器管理簡檔和性能要求。

提供該發明內容來以簡化形式介紹以下在具體實施方式中進一步描述的概念的選擇。該發明內容不旨在標識所要求保護的主題的關鍵或必要特征，也不旨在用來幫助確定所要求保護的主題的范圍。術語“技術”例如可以是指如通過以上上下文以及遍及該文檔所準許的（多個）系統、（多個）方法、計算機可讀指令、（多個）模塊、算法、硬件邏輯（例如，現場可編程門陣列（FPGA）、專用集成電路（ASIC）、專用標準產品（ASSP）、片上系統的系統（SOC）、復雜可編程邏輯器件（CPLD））和/或（多個）技術。

附圖說明

參照附圖描述具體實施方式。在圖中，參考標號最左邊的數位標識參考標號第一次出現在其中的圖。在不同圖中的相同參考標號指示相似或等同的項目。

圖1是提供計算設備的基于啟發法的處理器電力管理的說明性計算架構100的框圖。

圖2是根據一些實施例的用于調節CPU電力管理參數的示例算法的流程圖。

圖3是根據一些實施例的所監控的處理器性能量度的示例表格。

圖4是根據一些實施例的用于響應于所監控的處理器性能量度和所監控的用戶性能預期來更新所存儲的CPU電力管理簡檔的示例算法的流程圖。

圖5是并入與單個計算設備相關聯的多個虛擬機器的說明性系統的框圖。