执行环境切换方法及多核处理器系统技术方案

本发明专利技术提供至少一种执行环境切换方法及多核处理器系统，其中一种执行环境切换方法用于在多个物理处理器之间进行执行环境迁移，其中每个物理处理器映射至对应的逻辑处理器，所述执行环境切换方法包含：将处理器硬件执行环境从第一物理处理器迁移至不同于第一物理处理器的第二物理处理器，其中在迁移之前，第一物理处理器与第二物理处理器分别映射至第一逻辑处理器和不同于第一逻辑处理器的第二逻辑处理器；以及将第一物理处理器重新映射至第二逻辑处理器，并将第二物理处理器重新映射至第一逻辑处理器。本发明专利技术的优点之一在于可提供更加快速的迁移操作，并可在具有更短延迟的同时，简化性能/负载均衡调度算法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于执行环境迁移(contextmigration)的切换方法，更具体地，是有关于能够迁移处理器硬件执行环境和对应于迁移的重映射(remapping)机制的多核处理器系统。
技术介绍
多核处理器系统包括广泛应用于多种电子装置的多个处理器。当前，考虑到使用电池供电的移动装置的需求，发展并开发出了容纳不同尺寸处理器的多核处理器芯片。例如但不仅限于，big.LITTLE技术，该技术不仅可提供高性能，而且可省电。在多个处理器之间，大的处理器属于具有较佳性能并消耗更多能量的大核，而小的处理器具有稍差的性能并消耗较少的能量。相应地，大的处理器能够用于处理具有较重负载(loading)的进程，而小核可用于处理具有较轻负载的进程。然而，很难预测或确定进程的负载，这是因为进程在运行时负载会动态改变。当当前处理器无法处理或执行当前进程时，会需要在多个处理器之间执行进程迁移。换言之，当前进程将从当前处理器切换至另一合适的处理器。此后，在进程迁移操作期间发起热插拔(hot-plug)操作。热插拔操作包括发送处理器间中断(Inter-ProcessorInterrupt,IPI)信息，唤醒合适的处理器，停止另一处理器并同步所有的处理器。然而，当其它处理器在热插拔操作期间停止时，它们的当前进程也会对应推后，从而导致较长的延迟。另外，电子装置的性能也会恶化。同样地，因进程迁移的热插拔操作而发生较长的延迟以及性能降级。r>因此，需要一种能够在多个处理器之间均衡负载的切换方法，相较于上述进程迁移方法可实现更小程度的性能牺牲以及更短时间的延迟。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供至少一种执行环境切换方法及多核处理器系统。根据本专利技术一实施例的执行环境切换方法，用于在多个物理处理器之间进行执行环境迁移，其中每个物理处理器映射至对应的逻辑处理器，所述执行环境切换方法包含：将处理器硬件执行环境从第一物理处理器迁移至不同于所述第一物理处理器的第二物理处理器，其中，在所述迁移之前，所述第一物理处理器与所述第二物理处理器分别映射至第一逻辑处理器和不同于所述第一逻辑处理器的第二逻辑处理器；以及将所述第一物理处理器重新映射至所述第二逻辑处理器，并将所述第二物理处理器重新映射至所述第一逻辑处理器。根据本专利技术一实施例的多核处理器系统，包含：多个物理处理器，其中每个物理处理器映射至多个逻辑处理器中的对应的逻辑处理器，所述多个物理处理器包含第一物理处理器和不同于所述第一物理处理器的第二物理处理器，以及所述多个逻辑处理器包含第一逻辑处理器和不同于所述第一逻辑处理器的第二逻辑处理器；以及处理器执行环境切换器，用于将处理器硬件执行环境从所述第一物理处理器迁移至所述第二物理处理器，其中在所述迁移之前，所述第一物理处理器和所述第二物理处理器映射分别至所述第一逻辑处理器和所述第二逻辑处理器，以及所述处理器执行环境切换器进一步将所述第一物理处理器重新映射至所述第二逻辑处理器，将所述第二物理处理器重新映射至所述第一逻辑处理器。本专利技术所提供的至少一种执行环境切换方法及多核处理器系统，其优点之一在于可以提供更加快速的迁移操作，从而能够满足对急速高性能请求更加准确及快速的需求，并可以在具有更短延迟的同时，简化性能/负载均衡调度算法。附图说明图1A为根据本专利技术一实施例的多核处理器系统的示意图。图1B为在一示例情形中的映射结果的示意图。图2为根据本专利技术一实施例的切换方法的流程图。图3A为根据本专利技术一实施例的多核处理器系统的示意图。图3B为根据本专利技术一实施例的多核处理器系统的另一示意图。图4为根据本专利技术一实施例的多个物理处理器之间的执行环境迁移的切换方法的流程图。图5为根据本专利技术另一实施例的在多个物理处理器之间进行执行环境迁移的切换方法的流程图。具体实施方式在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”及“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电性连接至该第二装置。以下所述为实施本专利技术的较佳方式，目的在于说明本专利技术的精神而非用以限定本专利技术的保护范围，本专利技术的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。请注意，用语“多核处理器系统”可表示多核心系统或多处理器系统，取决于实际设计。换言之，本专利技术所提供的切换方法可用于多核心系统以及多处理器系统中的任意者。例如，关于多核心系统，所有的处理器可位于一个处理器中。对于另一实施例，关于多处理器系统，每个处理器可位于一个处理器中。因此，每个丛集(clusters)可实施为一组处理器。图1A为根据本专利技术一实施例的多核处理器系统10的示意图。多核处理器系统10可以是电子装置的多处理器架构。电子装置可以是诸如蜂窝电话(cellphone)，平板电脑(tabletcomputer)，膝上型电脑(laptopcomputer)或个人数字助理(PersonalDigitalAssistant,PDA)的移动电子装置，或者可以是诸如台式电脑(desktopcomputer)或服务器(server)的电子装置。如图1A所示，多核处理器系统10包括多个物理处理器100A-100D，内核(kernel)调度器(scheduler)200和监测器300。物理处理器100A-100D可以是中央处理单元(CentralProcessingUnits,CPUs)或图形处理单元(GraphicsProcessingUnits,GPUs)。此外，物理处理器100A-100D可以是或进一步包括数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP)，微控制器(Microcontroller,MCU)或与并行处理执行环境有关的多个并行处理器，以实施多核处理器系统10的操作系统(OperatingSystem,OS)，固件，驱动及/或其它应用。此外，物理处理器100A-100D可具有相同或不同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种执行环境切换方法，用于在多个物理处理器之间进行执行环境迁移，其中每个物理处理器映射至对应的逻辑处理器，所述执行环境切换方法包含：将处理器硬件执行环境从第一物理处理器迁移至不同于所述第一物理处理器的第二物理处理器，其中，在所述迁移之前，所述第一物理处理器与所述第二物理处理器分别映射至第一逻辑处理器和不同于所述第一逻辑处理器的第二逻辑处理器；以及将所述第一物理处理器重新映射至所述第二逻辑处理器，并将所述第二物理处理器重新映射至所述第一逻辑处理器。

【技术特征摘要】
2014.12.01 US 62/085,793;2015.07.15 US 14/799,8991.一种执行环境切换方法，用于在多个物理处理器之间进行执行环境迁移，
其中每个物理处理器映射至对应的逻辑处理器，所述执行环境切换方法包含：
将处理器硬件执行环境从第一物理处理器迁移至不同于所述第一物理处理
器的第二物理处理器，其中，在所述迁移之前，所述第一物理处理器与所述第
二物理处理器分别映射至第一逻辑处理器和不同于所述第一逻辑处理器的第二
逻辑处理器；以及
将所述第一物理处理器重新映射至所述第二逻辑处理器，并将所述第二物
理处理器重新映射至所述第一逻辑处理器。
2.根据权利要求1所述的执行环境切换方法，其特征在于，所述处理器硬件
执行环境包含执行环境，事件信号收发器粘接层及调试环境。
3.根据权利要求2所述的执行环境切换方法，其特征在于，所述多个物理处
理器中的每个包含一个或多个通用寄存器，一个或多个控制寄存器，一个或多
个通用定时器以及一个或多个浮点协同处理器，以及将所述执行环境从所述第
一物理处理器迁移至所述第二物理处理器的步骤进一步包含：将所述第一物理
处理器的所述一个或多个通用寄存器，所述一个或多个控制寄存器，所述一个
或多个通用定时器以及所述一个或多个浮点协同处理器的内容移动至所述第二
物理处理器的对应部分。
4.根据权利要求3所述的执行环境切换方法，其特征在于进一步包含：
在将所述第一物理处理器的所述一个或多个控制寄存器的所述内容移动至
所述第二物理处理器的所述一个或多个控制寄存器之前，修改所述第一物理处
理器的该一个或多个控制寄存器的所述内容，以适合所述第二物理处理器的执
行。
5.根据权利要求2所述的执行环境切换方法，其特征在于，所述事件信号收
发器粘接层包含接口分配器，以及所述多个物理处理器中的每个具有耦接于所
述事件信号收发器粘接层的所述接口分配器的异步事件接口，以及将所述事件
信号收发器粘接层从所述第一物理处理器迁移至所述第二物理处理器的步骤进
一步包含：重新配置所述事件信号收发器粘接层的所述接口分配器。
6.根据权利要求2所述的执行环境切换方法，其特征在于，所述多个物理处
理器中的每个具有耦接于调试器的一个或多个调试寄存器，以及将所述调试环

\t境从所述第一物理处理器迁移至所述第二物理处理器的步骤进一步包含：将所
述第一物理处理器的所述一个或多个调试寄存器的内容移动至所述第二物理处
理器的所述一个或多个调试寄存器。
7.根据权利要求1所述的执行环境切换方法，其特征在于，在执行将所述处
理器硬件执行环境从所述第一物理处理器迁移至所述第二物理处理器的步骤
时，直接或者间接地将所述处理器硬件执行环境从所述第一物理处理器迁移至
所述第二物理处理器。
8.根据权利要求2所述的执行环境切换方法，其特征在于，将所述处理器硬
件执行环境从所述第一物理处理器迁移至所述第二物理处理器的步骤进一步包
含：
将所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环境的内容从所述第一
物理处理器保存至存储器；以及
从所述存储器中将已保存的所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调
试环境的所述内容重新加载至所述第二物理处理器。
9.根据权利要求8所述的执行环境切换方法，其特征在于，将所述处理器硬
件执行环境从所述第一物理处理器迁移至所述第二物理处理器的步骤进一步包
含：
在保存所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环境的所述内容的
步骤和重新加载已保存的所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环境
的所述内容的步骤之间，将所述第一物理处理器从所述多个物理处理器的对称
式多重处理执行环境中分离；以及
在重新加载已保存的所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环境
的所述内容的步骤之后，将所述第二物理处理器加入所述多个物理处理器的所
述对称式多重处理执行环境。
10.根据权利要求9所述的执行环境切换方法，其特征在于进一步包含：
在保存所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环境的步骤之前，
停止异步事件服务；
在重新加载已保存的所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环境
的所述内容的步骤和将所述第二物理处理器加入所述对称式多重处理执行环境
的步骤之间，将所述事件信号收发器粘接层从所述第一物理处理器迁移至所述
第二物理处理器；以及
在将所述第二物理处理器加入所述对称式多重处理执行环境的步骤之后，
启动所述异步事件服务。
11.根据权利要求8所述的执行环境切换方法，其特征在于，将所述处理器
硬件执行环境从所述第一物理处理器迁移至所述第二物理处理器的步骤进一步
包含：在重新加载已保存的所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环
境的所述内容的步骤之前，对所述第二物理处理器上电。
12.根据权利要求2所述的执行环境切换方法，其特征在于，将所述处理器
硬件执行环境从所述第一物理处理器迁移至所述第二物理处理器的步骤进一步
包含：将所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环境的内容从所述第
一物理处理器直接加载至所述第二物理处理器。
13.根据权利要求12所述的执行环境切换方法，其特征在于，将所述处理器
硬件执行环境从所述第一物理处理器迁移至所述第二物理处理器的步骤进一步
包含：
在加载所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环境的所述内容的
步骤之前，将所述第一物理处理器从所述多个物理处理器的对称式多重处理执
行环境中分离；以及
在加载所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环境的所述内容的
步骤之后，将所述第二物理处理器加入所述多个物理处理器的所述对称式多重
处理执行环境。
14.根据权利要求13所述的执行环境切换方法，其特征在于进一步包含：
在加载所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环境的所述内容的
步骤之前，停止异步事件服务；
在加载所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环境的步骤和将所
述第二物理处理器加入所述对称式多重处理执行环境的步骤之间，将所述事件
信号收发器粘接层从所述第一物理处理器迁移至所述第二物理处理器；以及
在将所述第二物理处理器加入所述对称式多重处理执行环境的步骤之后，
启动所述异步事件服务。
15.根据权利要求12所述的执行环境切换方法，其特征在于，将所述处理器
硬件执行环境从所述第一物理处理器迁移至所述第二物理处理器的步骤进一步
包含：在加载所述第一物理处理器的所述执行环境和所述调试环境的所述内容
的步骤之前，对所述第二物理处理器上电。
16.根据权利要求1所述的执行环境切换方法，其特征在于进一步包含：
监测所述多个物理处理器的加载，计算功率性能及能量消耗中的一个或多
个；以及
根据监测到的结果执行所述迁移。
17.根据权利要求1所述的执行环境切换方法，其特征在于，所述多个物理
处理器为中央处理单元或图形处理单元。
18.根据权利要求1所述的执行环境切换方法，其特征在于进一步包含：
在将所述处理器硬件执行环境从所述第一物理处理器迁移至所述第二物理
处理器的同时，将另一处理器硬件执行环境从第三物理处理器迁移至第四物理
处理器。
19.根据权利要求1所述的执行环境切换方法，其特征在于，所述第一物理
处理器和所述第二物理处理器具有相同或者不同的结构及/或尺寸。
20.一种多核处理器系统，包含：
多个物理处理器，其中每个物理处理器映射至多个逻辑处理器中的对应的
逻辑处理器，所述多个物理处理器包含第一物理处理器和不同于所述第一物理
处理器的第二物理处理器，以及所述多个逻辑处理器包含第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：林郁腾，黄万庆，林裕斌，郑秦辉，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71