用于在时钟源的时钟网格的自动时钟门控的方法和系统技术方案

公开了用于在时钟源的时钟网格的自动时钟门控的方法和系统。用于通过在时钟源实施时钟门控来进行功率管理的系统和方法。在方法中，在处理单元的核心的经钟控部件内检测关键停顿情形。核心包括通过由时钟网格所分配的时钟信号在操作中进行同步的一个或多个经钟控部件。在关键停顿情形期间时钟网格被时钟门控以中止时钟信号分配到核心。

【技术实现步骤摘要】
用于在时钟源的时钟网格的自动时钟门控的方法和系统
技术介绍
高频微处理器以及其他计算引擎通常使用时钟网格(代替时钟树)作为全局时钟 分配机制以减少时钟不确定性并使更多额定时钟周期可用于计算。另一方面，当时钟树用于时钟分配时，大部分全局时钟分配网络可被相对容易地 门控，从而以相对局部的方式大量消除全局时钟分配(有功/动态)功率。然而在另一方面，出于功率管理的目的，当与时钟树相比较时，时钟网格不易被门 控。尽管当活动时时钟网格具有频率优势并因此具有概念上的能量效率优势，但是当微处 理器不活动时，诸如当等待处理器没有其则不可继续的、来自存储器的信息时，时钟网格具 有一些功率缺点。也就是说，功率被时钟的分配和处理器电路部分地消耗。时钟网格依靠其全局地处于“on (打开)”来减少偏差(skew)。由于其配置，比起 当使用时钟树时可能的情况，传统的时钟门控被迫时钟门控得更接近“叶”。由于比起相 应生成树，网格典型地具有更多电容和晶体管，所以针对由时钟网格所钟控的电路，较多功 率被潜在地消耗和/或浪费。在这种不活动的情况下，即使所有单元被局部时钟门控，全 局时钟网格可能消耗数百毫瓦，然而处理器由于这种对存储器未命中的性质或等同的停顿 (stalling)情形仍无法取得进展。在一些情况下，可使用功率管理软件控制来管理时钟网格。例如，针对受限的关键 (critical)情形，可通过使用显式软件功率管理指令和序列来处置时钟网格的有功时钟功 率。例如，可通过显式地进入软件控制之下的低功率状态来达成通过软件控制的功率管理。 经软件控制的低功率状态可在源处门控时钟网格。然而，经软件控制的功率管理解决方案不帮助在动态和/或关键情形下节省功 率，因为当存在关键情形时软件无法以及时的方式识别。例如，经软件控制的管理解决方案 无法确定指令分支何时将进行误预测并随后在较低级高速缓存或底层的存储器系统中搜 索适当的指令和/或数据。
技术实现思路
公开了用于实施功率管理的方法和系统。方法包括在时钟源实施时钟门控。具体 来讲，在处理单元的核心的基于硬件的经钟控部件内检测关键停顿情形。核心包括通过由 时钟网格所分配的时钟信号在操作中进行同步的一个或多个经钟控部件。在关键停顿情形 期间，时钟网格在供应时钟信号给核心的根分支处被时钟门控以中止时钟信号遍及核心的 分配。在另一个实施例中，公开了用于功率管理的另一个方法。方法包括检测指令何时 从处理单元的核心的经钟控部件发送。指令与响应相关联，其中在等待响应的接收之际，核 心中的数据的处理是中止的或不活动的。在一些示例中，响应从存储器系统返回。核心包括 通过由时钟网格所分配的时钟信号在操作中进行同步的一个或多个经钟控部件。方法包括 开始计数器。计数器增加，诸如，每个时钟周期计数器增加一。针对响应，事务经监视。例 如，针对对指令的响应，来自存储器系统的事务经监视。方法包括确定在检测到响应之前计数器何时达到阈值。如果在响应的检测之前计数器达到阈值，方法包括在关键停顿情形期 间时钟门控时钟网格以中止时钟信号分配到核心。在又一个实施例中，公开了用于功率管理的设备。设备包括用于提供时钟信号的 时钟源。设备还包括用于将时钟信号分配到处理单元的核心的时钟网格。核心包括通过由 时钟信号在操作中进行同步的一个或多个经钟控部件。包括基于硬件的监视器，用于检测 核心的经钟控部件内的关键停顿情形。在一个实施例中，经钟控部件包括基于硬件的监视 器。设备包括时钟网格控制单元，用于在关键停顿情形期间在时钟网格的根分支处时钟门 控时钟网格以中止时钟信号遍及核心的分配。根分支将时钟信号分配到核心。在阅读接下来各种附图中所示出的实施例的详细描述之后，本领域普通技术人员 将理解本公开的各种实施例的这些和其他目的和优点。【附图说明】附图被包括在本说明书中并形成本说明书的一部分，其中类似数字描绘类似元 素，附图示出本公开的实施例，并且与描述一起用来解释本公开的原理。图1描绘根据本公开的一个实施例的、适合于实现所呈现的方法的示例性计算机 系统的框图。图2是根据本公开的一个实施例的、用于将指令处理为一系列非独立步骤的处理 器的示例性核心的示例性指令管线的图。图3是根据本公开的一个实施例的、配置为通过当检测关键停顿情形时时钟门控 时钟源以中止时钟信号的分配来实施功率管理的设备的框图。图4是根据本公开的一个实施例的、示出用于通过当检测关键停顿情形时时钟门 控时钟源以中止时钟信号的分配来实施功率管理的方法的流程图。图5是根据本公开的一个实施例的、示出用于通过当在指令已发送之后并且在已 检测或接收对指令的响应之前计数器已达到阈值时时钟门控时钟源以中止时钟信号的分 配来实施功率管理的方法的流程图。【具体实施方式】现在将对本公开的各种实施例进行详细参考，其示例在附图中示出。虽然结合这 些实施例加以描述，但应理解其并不意图将本公开限定于这些实施例。相反，本公开意在涵 盖可包括在如所附的权利要求所定义的本公开的精神和范围内的替代、修改以及等同物。 此外，在本公开接下来的详细描述中，阐述了大量具体细节以提供对本公开的彻底理解。然 而，应理解的是本公开可在没有这些具体细节的情况下加以实施。在其他实例中，未详细描 述公知的方法、过程、部件和电路以避免对本公开的各方面内容造成不必要的混淆。接下来的一些详细描述部分以过程、逻辑块、处理以及对计算机存储器内的数据 位的操作的其他象征性表示来呈现。这些描述和表示是由数据处理领域技术人员用来向本 领域的其他技术人员最有效地传达他们工作的实质所使用的手段。在本申请中，过程、逻辑 块、进程等等，被设想为得出期望结果的步骤或指令的自洽序列。步骤利用物理量的物理操 纵。通常，尽管不是必要地，这些量采用能在计算机系统中被存储、转移、组合、比较和另外 操纵的电或磁信号的形式。已经证明，主要是出于共同使用的原因，将这些信号称为事务、位、值、元素、符号、字符、样本、像素等等有时是方便的。然而，要牢记的是，所有的这些和类似的术语都要与适当的物理量相关联，且仅仅 是应用于这些量的便捷标签。除非特别声明，否则在下面的论述中很明显，应意识到贯穿本 公开，利用术语诸如“识别”、“确定”、“监视”、“门控”等等的讨论，指的是计算机系统或类似 的电子计算设备或处理器(如图1的系统100和图3的微架构300)的动作与处理(分别如图 4和5的流程400和500)。计算机系统或类似的电子计算设备对计算机系统存储器、寄存 器或其他这类信息存储、传输或显示设备内以物理(电子)量表示的数据进行操纵和转换。图4和5是根据本专利技术的实施例的、用于处理数据的计算机实现的方法的示例的 流程图。虽然在流程图中公开了具体步骤，但这种步骤是示例性的。也就是说，本专利技术的实 施例适合于实施各种其他步骤或在流程图中所叙述的步骤的变形。本文所描述的本专利技术的实施例在配置为用于监视和执行指令的基于硬件的部件 的上下文内经讨论。也就是说，本专利技术的实施例在硬件设备或微架构内实现，并配置为出于 功率管理的目的监视关键停顿情形以及实施适当的时钟门控。本文描述的其他实施例可一般围绕着存在于某形式的计算机可读存储介质上的 计算机可执行指令加以讨论，诸如由一台或多台计算机或其他设备执行的程序模块。以示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于功率管理的方法，包括：在处理单元的核心的经钟控部件内检测关键停顿情形，其中所述核心包括通过由时钟网格所分配的时钟信号在操作中进行同步的一个或多个经钟控部件；以及在所述关键停顿情形期间，时钟门控所述时钟网格以中止所述时钟信号分配到所述核心。

【技术特征摘要】
2012.08.15 US 13/586,5171.一种用于功率管理的方法，包括:在处理单元的核心的经钟控部件内检测关键停顿情形，其中所述核心包括通过由时钟网格所分配的时钟信号在操作中进行同步的一个或多个经钟控部件；以及在所述关键停顿情形期间，时钟门控所述时钟网格以中止所述时钟信号分配到所述核心。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测包括:在基于硬件的监视器处检测所述关键停顿情形，其中所述经钟控部件包括所述基于硬件的监视器。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述检测关键停顿情形包括:在所述监视器处检测管线的清洗，其中所述核心包括包括所述经钟控部件中的一个或多个的所述管线，并且其中所述经钟控部件包括1-高速缓存；检测1-高速缓存未命中；以及检测L-2未命中。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述时钟门控包括:在所述时钟网格的根分支处门控所述时钟信号，其中所述根分支将所述时钟信号分配到所述核心。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述时钟门控包括:发送指令到时钟控制单元 以时钟门控所述时钟信号，其中所述时钟控制单元位于所述时钟网格的未中止的分支上。6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括:确定强制造成所述关键停顿情形的指令的事务标识符；结合来自存储器的所述时钟网格控制单元响应，监视所述事务标识符；确定响应包括所述事务标识符；以及对所述时钟网格解除时钟门控以使能所述时钟信号分配到所述核心。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述对所述时钟网格解除时钟门控进一步包括: 在所述存储器和所述核心之间的同步接口中，在所述响应被传递到所述核心之前对所述时钟网格解除时钟门控。8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括:临时地对所述时钟网格解除时钟门控以临时地使能所述时钟信号分配到所述核心，用于处理指向所述核心的经选择的传入的事务。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述关键停顿情...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉列尔莫·胡安·罗扎斯，
申请(专利权)人：辉达公司，
类型：发明
国别省市：