[發明專利]一種功耗調整方法及其裝置

有效

• 申請號: 202110510153.0
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113238648B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 王江勇
• 申請（專利權）人: 成都海光集成電路設計有限公司
• 主分類號: G06F1/3287
• 分類號: G06F1/3287;G06F1/3206
• 代理公司: 北京蘭亭信通知識產權代理有限公司 11667
• 代理人: 趙永剛

本發明提供了一種功耗調整方法及其裝置。該功耗調整方法包括：獲取計算部件的運行狀態信息；根據運行狀態信息，動態調整時鐘門控和/或功率門控對計算部件的空閑等待延時；時鐘門控和/或功率門控根據動態調整后的空閑等待延時，在計算部件空閑時間超過空閑等待延時后，關閉計算部件對應的時鐘信號和/或電源信號。將固定時長的空閑等待延時方式，改進為可動態調整時長的空閑等待延時模式，通過運行情況信息，動態設置空閑等待延時的時長。可在負載變化較輕時減少空閑等待延時的時長，以此降低能耗。在負載變化較大時增大空閑等待延時的時長，以此減少低功耗切換帶來的性能消耗，更好的調整處理器的功耗，改善功率消耗和性能損耗的問題。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，尤其涉及一種功耗調整方法及其裝置。

背景技術

芯片功耗從原理上區分主要有兩大類：靜態功耗(Static?Power)和動態功耗(Dynamic?Power)。動態功耗，主要是由于信號的翻轉引起；而靜態功耗則是由器件在通電狀態下的泄漏電流(Leakage?Current)引起。在芯片實際工作過程中，某些功能或者模塊并不需要一直開啟，當其空閑時關閉其時鐘信號，從而有效減少動態功耗，這便是CG(ClockGating，時鐘門控)的主要功勞。為了進一步減少功耗，更有效的辦法是使用PG(PowerGating，功率門控)，直接斷掉區域供電，靜態功耗將大大減少。CG的優點在于設計簡單，效果顯著，并且當關閉對應的時鐘信號時，保存的數據不會丟失。PG設計則更加復雜，但能耗控制也很顯著，尤其在工作時間遠少于空閑時間的場景，減少靜態功耗更具有意義。PG的缺點在于電源關閉之后數據丟失，恢復需要更多時間來重新配置模塊，從而增大延時。

GPGPU(General-purpose?Computing?On?Graphics?Processing?Units，通用圖形處理器)包含成百上千的核心運算單元，高密度計算資源帶來了高性能的同時也帶來了高能耗。通常高性能計算部件會集成CG和PG來降低能耗。當高性能計算核心空閑時，將會進入CG階段，并且稍后也會進入PG階段，以此最大程度降低能耗。

工作負載決定了高性能計算部件的繁忙和空閑情況，對于工作負載變化的不確定性特點，現有技術通常在計算資源空閑時，不會直接立即進入CG乃至PG階段，而是有一個空閑等待延時，以確保隨后這段時間不會有工作負載到來，在一定程度上避免了性能的損耗。這是因為功能部件或模塊從CG和PG恢復到可工作狀態需要一定時間。目前這個空閑等待延時的時長是固定值，并在整個系統運行過程中不會動態改變。而高性能計算部件空閑時，盡早進入CG和PG狀態對于減低能耗有著重要作用，但由于從低功耗恢復到可用狀態需要一定時間，這會導致計算部件的性能損耗。現有技術中采用固定的空閑等待延時，不能夠很好的對GPGPU的功耗進行調整。

發明內容

本發明提供了一種功耗調整方法及其裝置，以更好的調整處理器的功耗，改善功率消耗和性能損耗的問題。

第一方面，本發明提供了一種功耗調整方法，用于調整處理器中計算部件的功耗。該功耗調整方法包括：獲取計算部件的運行狀態信息；根據運行狀態信息，動態調整時鐘門控和/或功率門控對計算部件的空閑等待延時；時鐘門控和/或功率門控根據動態調整后的空閑等待延時，在計算部件空閑時間超過空閑等待延時后，關閉計算部件對應的時鐘信號和/或電源信號。

在上述的方案中，通過獲取計算部件的運行狀態信息，之后根據運行狀態信息，動態調整時鐘門控及功率門控中一個或兩個門控對計算部件的空閑等待延時，之后由時鐘門控和/或功率門控根據調整后的空閑等待延時，控制計算部件對應的時鐘信號和/或電源信號。將現有技術中采用固定時長的空閑等待延時方式，改進為可動態調整時長的空閑等待延時模式，通過歷史或當前的運行情況信息，動態設置空閑等待延時的時長。在具體應用時，可在負載變化較輕時減少空閑等待延時的時長，以此降低能耗。在負載變化較大時增大空閑等待延時的時長，以此減少低功耗切換帶來的性能消耗，從而更好的調整處理器的功耗，改善功率消耗和性能損耗的問題。綜合考慮能耗和性能的因素，在系統運行時實時讀取獲取性能數據，動態地給時鐘門控和/功率門控設置更為合理的空閑等待延時參數。