[发明专利]调度处理器中的线程的方法和系统

说明书

技术领域

本发明通常涉及处理器技术，更具体地，涉及调度多线程或多核心处理器中的线程的方法和系统。

背景技术

在过去几年，计算机的能耗在集成芯片(IC)并且特别是微处理器的设计中已经成为主要任务。温度直接涉及耗散的能量，这转而与时间间隔内的功耗直接成比例。温度水平决定冷却速率和封装技术选择。例如，近年来，各公司正考虑流体冷却子系统用于它们的高功率耗散机器。涉及功率耗散和温度水平的其它方面是IC的可靠性和封装的成本。

IC的可靠性取决于IC加热的程度和频率。在IC生产线中，测试阶段的IC经历一定的压力以识别不可靠的IC，并且排除它们，因为它们低于预定的质量标准。通常，温度压力用于加速测试故障。许多故障机制可以通过以下方法之一加速：

-温度加速

-电压和电流加速

-湿度加速

温度加速以及电压和电流加速方法在功率耗散观察方面最有影响。具体地，可靠性与温度的关系展现Arrhenius行为，并且电压和电流加速对于最大功耗是重要的。这是因为功率识别即时的电压电流乘积，并且高电流强度是引起IC中的金属线中的电子迁移的主要原因，这导致IC故障。这些故障机制在正常操作中也持续。

温度和功率耗散之间的关系基于封装技术和对于该封装使用的冷却系统。如果选择的封装不能以可接受的速率耗散IC内生成的热量，则通常观察到温度上升。一旦该速率超过极限，在IC中就出现热失控，并且该IC永久故障。如果可以避免到达该速率值，则这将提高器件的可靠性并且也降低封装成本。这对于嵌入式微处理器应用特别重要，其中存在不能违反的空间和功率限制。

功耗具有泄漏的、静态的和动态的成份。CMOS技术中最普通的一种是动态功耗。在传统CMOS电路中不存在静态功耗，但是随着CMOS工艺技术的进一步缩小，泄漏变得越来越重要。

功率消耗和/或耗散的特征在于两个度量：峰值和平均功率。平均功率是影响能量消耗的度量，并且对机器正在执行的工作量有很大程度的依赖，而峰值功率对功率传递网络设计和可靠性有非常重要的影响。如果峰值功率超过集成芯片(IC)中的一定限度，则功率传递网络将出现故障，并且将永久地损坏，导致IC功能故障。

具有最重要的功耗的计算机中的电路或IC是微处理器。微处理器设计和制造主要依赖于CMOS技术。因为所有应用转换为数字，所以微处理器总是在运行和操纵它们。这是微处理器的高功耗的主要原因。这也导致微处理器成为整个机器中的主要易损(crunching)电路。

为了减少功率消耗和耗散，已知两种方式：基于硬件的方式和基于软件的方式。用来解决功率消耗和耗散问题的某些基于软件的方式依赖于用于减少在软件堆栈的若干级别的功耗的热管理方法。

在US20060107262中提供了对于功耗问题的热管理解决方案。US20060107262A1描述了一种用于多核心处理器的线程调度技术，依赖于编译器将线程分类为复杂/高功率或简单/低功率，然后基于定义为减少功率/热强度的标准，调度和分布线程以在不同核心上运行。该解决方案提供来减少独特的多核心处理器中的功耗，并且不适于其中在每个核心上运行超过一个线程的多线程处理器。

对于功耗问题的另一方式是US20030126476中采用的方式。US20030126476提供一种用于超标量体系结构(superscalar)处理器的解决方案。然而，该解决方案不适于多线程或多核心处理器。

US20050278520提供基于放置在分布式处理系统中的每个处理器上的温度传感器的另一解决方案。来自温度传感器的信息用于调度高特性值的任务到最低温度处理器。这样的解决方案只适于处理器的集群，并且不适于线程。

US20056948082中描述的另一解决方案提供这样的方法，其允许程序基于通知事件进行参数改变，以适应温度概况。然而，这些参数改变可能影响硬件配置(频率或电压)，导致更差的性能。此外，该解决方案不提供用于经由调度保持性能的能力，并且不适于多线程或多核心系统。

对于功耗的另一解决方案是US20097596430中描述的解决方案。根据该解决方案，对于多核心系统中的每个核心请求一组温度指标。这些指标用于将工作量调度到替代另一个处理器核心的处理器核心。该解决方案使用不同工作量的混合和匹配来管理温度，并且不适于多线程系统。

因此，需要一种热管理多线程多核心机器的任务调度系统和方法。

发明内容