DE69803705T2

DE69803705T2 - Nicht-beeinflussende leistungsüberwachung

Info

Publication number: DE69803705T2
Application number: DE69803705T
Authority: DE
Inventors: Daniel P. Mann
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 1998-05-05
Filing date: 1998-11-23
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2018-11-24
Also published as: WO1999057640A1; KR20010043286A; US6275782B1; JP2002513967A; US6415243B1; EP1076855A1; DE69803705D1; EP1076855B1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft die Leistungsüberwachung bei IC-Schaltungen.

Technischer Hintergrund

Im IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 38, Nr. 2, Februar 1995, Seite 371 bis 372 ist unter dem Titel "Self-Adjusting Utilization Monitor" ein Hardware- Mechanismus beschrieben, der Betriebs-Messungen ermöglicht, die kontinuierlich ohne Software-Beteiligung vorgenommen werden. Der Mechanismus weist ein Zählregister auf, das einen Gesamt-Zählwert hält. Ein EIN-Register hält einen Wert, der dem Betrag der Zeit entspricht, während derer das gemessene Signal aktiv ist, und ein AUS-Register hält einen Wert, der dem Betrag der Zeit entspricht, während derer das gemessene Signal inaktiv ist. Das Zählregister wird auf die Hälfte seines Maximalwerts initialisiert, und die EIN- und AUS- Register werden auf einen beliebigen, nicht null betragenden Wert initialisiert. Für jeden Zyklus, zu dem das gemessene Signal aktiv ist, wird das EIN- Register dem Zählregister hinzugefügt, und für jeden Zyklus, zu dem das gemessene Signal inaktiv ist, wird das AUS-Register von dem Zählregister subtrahiert. Wenn das Zählregister überströmt oder unterströmt, wird das Zählregister auf die Hälfte seines Maximalwerts rückgesetzt, und die EIN- und AUS- Register werden durch Selbsteinstellung eingestellt.
Die meisten Mikroprozessoren, die in Tischcomputersystemen verwendet werden, sind mit Leistungsüberwachungszählern versehen. Diese Zähler ermöglichen ein Überwachen und Messen der Prozessorleistungsparameter. Diese Information ist nützlich für das Leistungseinstellen. Bei derzeitigen Techniken werden typischerweise zwei Zähler verwendet, die gleichzeitig das Auftreten im voraus spezifizierter Ereignisse aufzeichnen. Wenn einer der Zähler überströmt, wird das Zählen gestoppt und ein Interrupt erzeugt. Zum Analysieren der gesammelten Daten wird Nachverarbeitungs-Software verwendet.
Typischerweise werden zwei große Zähler von z. B. 40 Bit oder mehr für das Ereignis-Zählen verwendet. Das Lesen und das Beschreiben der Zähler kann generell von einem im Register liegenden Adressraum her erfolgen. Die Zähler können zum Messen von Parametern wie z. B. der Anzahl von Datenlesevorgängen, die als Treffer in dem Cachespeicher eingehen, konfiguriert sein. Wenn die Zähler zum Bestimmen von Cache-Treffern konfiguriert sind, wird der erste Zähler zum Aufzeichnen der Anzahl von Cache-Treffern programmiert, und der zweite Zähler wird zum Aufzeichnen der Anzahl der durchgeführten tatsächlichen Daten-Lesevorgänge programmiert. Das Verhältnis der beiden Zahlen ergibt die Cache-Treffer-Rate für Leseoperationen. Die gemessenen Leistungsparameter bilden einen guten Schätzwert für die zukünftige Leistung. Die tatsächliche Leistung zu irgendeinem Zeitpunkt kann beträchtlich von dem gemessenen Schätzwert abweichen. Mit der typischen Verwendung zweier großer Zähler wird kein Versuch unternommen, diese Abweichung von dem Mittelwert zu messen.
Wenn einer der Zähler seinen Grenzwert erreicht, stoppt das Überstrom-Signal sämtliche Zählvorgänge und erzeugt ein Interrupt. Die Sofware-Interrupt- Handhabungsvorrichtung zeichnet dann die Zählwerte auf, und schließt die Nach-Datenverarbeitung und sämtliche weitere Unterstützungsarbeit ab.
Die Größe der Zähler ist wichtig. Je größer der Zähler ist, desto weniger häufig wird ein Interrupt erzeugt. Derartige Interrupt sind unerwünscht, da sie in den normalen Prozessorbetrieb eindringen. Ein größerer Zähler resultiert somit in einer größeren Datenmittelwertbildung. Somit können vorübergehende Fluktuationen in der Cache-Treffer-Rate nicht beobachtet werden. Derartige vorübergehende Fluktuationen können von Interesse sein oder auch nicht.
Bevor eine Leistungsüberwachung durchgeführt werden kann, muss eine Interrupt-Handhabungsvorrichtung installiert sein, um das Zähler-Überströmen zu handhaben. Selbstverständlich kann der Überstrom durch die Verwendung extrem großer Zähler vermieden werden. Extrem große Zähler können jedoch teuer in der Implementierung sein, unzuverlässig sein oder in der Erstellung der gewünschten Analyse versagen. Es wäre wünschenswert, die Leistungsparameter in einer IC-Schaltung wie z. B. einem Prozessor zu überwachen, ohne zwei große Zähler vorsehen zu müssen, ohne ein Zähler-Überströmen handhaben zu müssen und ohne Software-Interrupt-Handhabungsvorrichtungen vorsehen zu müssen. Es wäre ferner wünschenswert, ein Eindringen der Leistungsüberwachung in das normale Funktionieren des Prozessors in dem System zu vermeiden.

Offenbarung der Erfindung

Somit bietet die Erfindung eine neue Technik zum Sammeln und Analysieren von Leistungsdaten bei einem Mikroprozessor oder Mikro-Controller oder einer anderen IC-Schaltung. Mit dieser Technik werden die Beschränkungen vermieden, die bei eventuell überströmenden Zählern fester Größe unvermeidbar auftraten.
Gemäß einer ersten Ausführungsform enthält eine IC-Schaltung einer Leistungsüberwachungsschaltung mit einer adaptiven Addier-Schaltung, die zum Empfang eines ersten Eingangssignals, das einen Leistungsparameter der IC- Schaltung angibt, und zum Erzeugen eines Zählwerts als Messwert des Leistungsparameters ausgelegt ist. Die adaptive Addier-Schaltung enthält einen Zufallszahlen-Generator, der eine Zufallszahl erzeugt, eine Zählschaltung, die den Zählwert erzeugt, und eine Komparatorschaltung, die zum Vergleichen der Zufallszahl und des Zählwerts und zum Ausgeben eines dies angebenden Vergleichssignals ausgelegt ist, wobei das Vergleichssignal als Aufwärts-/Abwärts- Zählsignal an den Zähler ausgegeben wird. Die adaptive Addier-Schaltung enthält ferner eine zum Empfangen des gerade gemessenen Leistungsparameters und des Vergleichssignals ausgelegte erste Logikschaltung zum Steuern des Betriebs der Zählschaltung. Die erste Logikschaltung gibt ein erstes Steuersignal aus, das zum Steuern des Betriebs der Zählschaltung verwendet wird. Die Zählschaltung reagiert auf ein Aufwärts- oder Abwärts-Zählsignal, wenn das erste Eingangssignal und das Vergleichssignal unterschiedliche Werte aufweisen, und die Zählschaltung zählt nicht, wenn das erste Eingangssignal und das Vergleichssignal den gleichen Wert aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung enthält ein Verfahren zum Messen eines Leistungsparameters in einer IC-Schaltung die folgenden Schritte: Ausgeben eines ersten Eingangssignals, das den Leistungsparameter angibt, an eine adaptive Addier-Schaltung; und Bestimmen eines Zählwerts in der adaptiven Addier-Schaltung als Messwert für den Leistungsparameter. Das Verfahren enthält ferner die Schritte des Erzeugens einer Zufallszahl in einer Zufallszahlen-Generatorschaltung, das Bereitstellen einer Zählschaltung zum Erzeugen des Zählwerts, und das Vergleichen der Zufallszahl und des Zählwerts und Ausgeben eines Vergleichssignals. Das Vergleichssignal wird als ein erstes Steuersignal an die Zählschaltung ausgegeben. Das Verfahren enthält ferner den Schritt des logischen Kombinierens des Leistungsparameters und des Vergleichssignals zwecks Erzeugens eines zweiten Steuersignals zum Steuern des Betriebs der Zählschaltung.
Diese Aufgaben werden vorteilhafterweise grundlegend durch Anwendung der in den unabhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst.
Weitere Merkmale sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und eine bessere Veranschaulichung ihrer zahlreichen Aufgaben, Merkmale und Vorteile ergibt sich für Fachleute anhand der beigefügten Zeichungen.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer IC-Schaltung, in der die vorliegende Erfindung enthalten ist.
Fig. 2 zeigt eine adaptive Addier-Schaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 3 zeigt ein Schaubild gemessener und eingegebener Testdaten bei einer adaptive Addier-Schaltung mit einem Acht-Bit-Zähler, der einen Eingangs-Datenstrom mit einer Wahrscheinlichkeit von 25% misst.
Fig. 4 zeigt ein Schaubild gemessener und eingegebener Testdaten bei einer adaptive Addier-Schaltung mit einem Acht-Bit-Zähler, der einen Eingangs-Datenstrom mit einer Wahrscheinlichkeit von 78% misst.
Fig. 5 zeigt ein Schaubild gemessener und eingegebener Testdaten bei einer adaptive Addier-Schaltung mit einem Zwölf-Bit-Zähler, der einen Eingangs-Datenstrom mit einer Wahrscheinlichkeit von 78% misst.
Fig. 6 zeigt einen Pseudozufallszahlengenerator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 7 zeigt eine zusätzliche Ausführungsform der Erfindung, bei der eine IC- Schaltung eine adaptive Addier-Schaltung, der mehrere Leistungsparameter zugeführt werden, ein Wählregister zum Wählen eines Leistungsparameters, einen Abtastzähler und einen Eingangs-/Ausgangs- Port aufweist.

Arten der Ausführung der Erfindung

Gemäß Fig. 1 weist eine IC-Schaltung 101, bei der es sich um einen Mikroprozessor oder Mikro-Controller mit darauf angeordnetem Prozessor handeln kann, eine funktionale Logik 103 wie z. B. einen On-chip-Cachespeicher, eine Leistungsdetektionsschaltung 105, die Leistungsdaten detektiert, z. B. daraufhin ob ein Cache-Treffer erfolgt ist, und eine Leistungsüberwachungsschaltung 107 auf. Der Typ der Leistungsdaten, die bei der IC-Schaltung 107 gemessen werden, ist naturgemäß beliebig; dies kann die Cache-Treffer-Rate oder die Anzahl von Zyklen zum Lesen des Speichers sein. Diese Parameter variieren während der Programmausführung.
Als Beispiel sei angenommen, dass bei jedem Speicherzugriff ein On-chip- Cachespeicher die angeforderten Daten erfolgreich ausgeben kann oder auch nicht. Die Abfolge von Treffer- und Fehlgänger-Daten kann durch die Leistungsdetektionsschaltung 105 bestimmt werden und als einfacher 1- oder 0- Bit-Strom an die Leistungsüberwachungsschaltung 107 ausgegeben werden. Die Wahrscheinlichkeit einer 1 ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Treffers. Um die Cache-Hit-Leistung zu messen, kann eine Leistungsüberwachungsschaltung wie die in Fig. 2 gezeigte verwendet werden, um den Wahrscheinlichkeitsstrom zu integrieren und die relevante Wahrscheinlichkeit eines Cache-Treffers oder anderer auftretender Leistungsparameter zu bestimmen.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer adaptiven Addier-Schaltung, die als Leistungsüberwachungsschaltung 107 verwendet wird. Ein Zähler 201 gibt einen Zählwert aus, der in dem Komparator 203 mit einer Zufallszahl verglichen wird, die in einer Zufallszahlgeneratorschaltung 205 erzeugt wird. Falls der Zählwert größer als die oder gleich der Zufallszahl ist, wird eine 1 erzeugt. Größere Zählerwerte unterliegen einer höheren Wahrscheinlichkeit, ein 1- Ausgangssignal aus dem Komparator zu erzeugen, als dies bei kleineren Zählerwerten der Fall ist. Das aus dem Komparator ausgegebene Vergleichssignal 204 wird als Aufwärts-/Abwärts-Zählsignal zurück an den Zähler 201 übermittelt. Wenn der Komparator anzeigt, dass der Zählwert größer ist als die Zufallszahl, konfiguriert das Vergleichssignal 204 den Zähler 201 als einen Abwärts-Zähler, und wenn der Zählwert kleiner ist als die Zufallszahl, konfiguriert das Vergleichssignal 204 den Zähler als Aufwärts-Zähler.
Das Vergleichssignal 204 wird mit dem interessierenden Eingangsdatenstrom verglichen. Der Eingangsdatenstrom weist seriell ausgegebene Abtastsignale der zu messenden Leistungsparameter auf (z. B. die Cache-Treffer- Information), die von der Leistungsdetektionsschaltung 105 ausgegeben werden. Diese beiden stochastischen Datenströme (Vergleichssignal- und Eingangsdatenstrom) werden verglichen, um festzustellen, welcher von ihnen mit größter Wahrscheinlichkeit eine 1 aufweist. Dies wird erzielt, indem die beiden Datenströme in einem XOR-Gatter 207 einem XOR-Vorgang unterzogen werden. Wenn sich die Datenströme voneinander unterscheiden, existiert eine Differenz in der Wahrscheinlichkeit. Die Wahrscheinlichkeitsinformation wird zurückgeführt, um den Zählerwert entsprechend dem Komparator-Ausgangssignal zu erhöhen oder abzusenken. Bei der gezeigten Ausführungsform wird das Feedback-Signal erzeugt, indem das Taktsignal 209 und das Ausgangssignal von dem XOR-Gatter 207 in einem AND-Vorgang zusammengeführt werden, um ein gegattertes Taktsignal 210 an den Zähler auszugeben. Folglich wird mit jedem neuen Vergleich der Zähler dahingehend eingestellt, dass er einen Wahrscheinlichkeitsstrom (aus dem Komparator) erzeugt, der zu dem Eingangsdatenstrom passt.
Tabelle 1 zeigt die Arbeitsweise des Zählers:
Die adaptive Addier-Schaltung integriert effektiv den Wahrscheinlichkeitsstrom. Der Wahrscheinlichkeitsstrom des zu messenden Parameters wird in einen Digitalwert konvertiert, der in dem Zähler gehalten wird. Der Zählerwert repräsentiert die Wahrscheinlichkeit des Parameters, der gemessen wird.
Das Verfahren des Messens der Wahrscheinlichkeit bietet mehrere Vorteile gegenüber dem Doppelzähler-Verfahren. Beispielsweise besteht keine Möglichkeit eines Überströmens und somit auch keine Notwendigkeit einer Überstrom- Handhabungsvorrichtung. Zudem kann der Zähler zu jedem Zeitpunkt gelesen werden, um einen Messwert der derzeitigen Wahrscheinlichkeit zu erhalten.
Wenn die Anzahl der von dem Zähler und dem Zufallszahlengenerator verwendeten Bits ansteigt, wird die Wahrscheinlichkeits-Auflösung verbessert. Beispielsweise erzeugt ein 8-Bit-Zähler eine Wahrscheinlichkeits-Auflösung von 0,39% (1/255). Ein Erhöhen der Wahrscheinlichkeit verlangsamt jedoch den Integrationsprozess. Dies resultiert darin, dass eine größere Anzahl von Abtastsignalen erforderlich ist, bevor ein guter Schätzwert der Wahrscheinlichkeit erhalten werden kann.
Fig. 8 zeigt eine für 8 Bit ausgelegte adaptive Addier-Schaltung, die zum Messen eines Eingangsdatenstroms mit einer Wahrscheinlichkeit von 25% verwendet wird. Die adaptive Addier-Schaltung startet mit einem Initialwert von 50%. Während die Eingangsdaten abgetastet werden, bewegt sich der Zählwert der adaptiven Addier-Schaltung zu dem erwarteten Wert hin. Nach ungefähr 500 Abtastwerten verfolgt die adaptive Addier-Schaltung den Eingangsdatenstrom eng. Dies zeigt, dass bereits nach 500 Abtastwerten der Zähler gelesen werden kann, um einen annehmbaren Schätzwert der zu messenden Leistungsparameter zu liefern.
Während der Erzeugung der präsentierten Daten wurde der Eingangsdatenstrom über ein Gleitfenster von 250 Abtastwerten einer Mittelwertbildung unterzogen. Somit repräsentiert jeder Punkt, der in Fig. 3-5 als Eingangstestdatenwert repräsentiert ist, den Mittelwert von mindestens 250 Abstastwerten (oder weniger, falls die Anzahl von Daten-Abtastwerten weniger als 250 beträgt. Folglich zeigen die Schaubilder, wie schnell der gemessene Wert einen vertretbaren Schätzwert des Gleitfenster-Mittelwerts von 250 Abtastwerten erzeugt. Wenn das Fenster kleingehalten wird, unterstützt dies das Beobachten vorübergehender Fluktuationen sowohl bei den erzeugten Testdaten als auch bei der Reaktion der adaptiven Addier-Schaltung.
Fig. 4 zeigt die für 8 Bit ausgelegte adaptive Addier-Schaltung, die zum Messen eines Eingangsdatenstroms mit einer Wahrscheinlichkeit von 78% verwendet wird. Der 8-Bit-Zähler lag ursprünglich auf einem Wert von 128, was eine Wahrscheinlichkeit von 50% repräsentiert (128/256). Wiederum erzeugt nach 500 Abtastsignalen der Zähler einen guten Schätzwert beim Verfolgen der Eingangsdaten.
Die Zeit, die der Zähler der adaptiven Addier-Schaltung benötigt, um von seiner derzeitigen Position zu einem guten Schätzwert der Leistungsdaten zu gelangen, hängt von der Anzahl der vom Zähler verwendeten Bits ab. Ein 8-Bit- Zähler benötigt nur 256 Takte, um über seinen vollen Bereich hinweg zu inkrementieren. Ein 12-Bit-Zähler benötigt nur 4096 Takte, um seinen vollen Bereich abzudecken. Die zusätzlichen 4 Bits der Wahrscheinlichkeits-Auflösung erfordern 16 mal mehr Takte, um den vollen Zählbereich zu erreichen. Dies steht in direktem Zusammenhang mit der Anzahl von Abtastwerten, die zum Messen eines Leistungsparameters erforderlich sind. Eine größere Auflösung erfordert eine größere Anzahl von Abtastwerten, um eine Messung mit ähnlicher Zuverlässigkeit zu erzielen.
Fig. 5 zeigt eine für 12 Bit ausgelegte adaptive Addier-Schaltung, die zum Messen eines Eingangsdatenstroms mit einer Wahrscheinlichkeit von 78% verwendet wird. Der Zähler wurde auf eine Wahrscheinlichkeit von 50% initialisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass ungefähr 10.000 Abtastwerte erforderlich waren, bevor die eingegebenen und die gemessenen Wahrscheinlichkeitsströme konvergieren.
Die größere adaptive Addier-Schaltung bietet eine größere Messungs-Auflösung; zum Messen von On-chip-Leistungsparametern kann jedoch ein 8-Bit- Zähler adäquat sein. Die kleinere adaptive Addier-Schaltung bietet den Vorteil, dass sie schneller zu dem erforderlichen Wert konvergiert und lokale Fluktuationen des Eingangsdatenstroms besser verfolgt.
Die bislang beschriebenen Leistungsparameter, z. B. die Cache-Treffer-Information, können leicht durch ein einzelnes Bit repräsentiert werden. Andere Parameter benötigen jedoch mehr als ein 1 Bit. Parameter wie etwa die Anzahl von Zyklen, die zum Zugriff auf den externen Speicher benötigt werden, oder die Anzahl von Takten, während die Pipeline blockiert ist, erfordern mehr Bits. Diese Parameter müssen in einen Impulsstrom konvertiert werden, der mehrere Bits enthält.
Das nachstehende Beispiel zeigt die Weise, in der mehrere Bits verwendet werden können, um einen Leistungsparameter zu messen, dessen Wert im Bereich zwischen 0 und 4 liegt. Dies verlangt 4 serielle Bits, wie im folgenden gezeigt.
Falls ein zu messender Parameter 1 Zyklus beträgt, dann wird ein serielles Bit von vier gesetzt. Falls ein zu messender Parameter z. B. 3 Zyklen beträgt, dann werden 3 Bits des 4-Bit-Impulsstroms auf eins gesetzt. Dieser Impulsstrom wird seriell in die adaptive Addier-Schaltung getaktet. Es existiert kein synchrones Erfordernis, der adaptiven Addier-Schaltung Daten zu präsentieren. Neue Parameterdaten können zu jeder Zeit abgetastet werden und in die adaptive Addier-Schaltung getaktet werden.
Unterschiedliche Parameter tendieren dazu, unterschiedliche Wertbereiche zu haben. Bei dem obigen Beispiel existiert ein Werbereich von 0 bis 4, jedoch kann ein anderer Parameter einen Wertbereich von 0 bis 16 aufweisen. Es besteht keine Notwendigkeit, dass sämtliche Parameter auf den gleichen Datenbereich beschränkt sind. Das Einstellen der Anzahl der für jeden Parameterdatenbereich verwendeten Daten-Bits trägt dazu bei, die beschränkte Wahrscheinlichkeits-Auflösung der adaptiven Addier-Schaltung in der bestmöglichen Weise zu nutzen.
Eine für 8 Bit ausgelegte adaptive Addier-Schaltung kann einen Parameter im Bereich 0 bis 4 messen und dann später dazu verwendet werden, einen Parameter mit einem Datenbereich von 0 bis 16 zu messen. In sämtlichen Fällen bestimmt die adaptive Addier-Schaltung die Wahrscheinlichkeit, dass der Datenstrom 1 ist. Für einen Wertbereich von 0 bis 4 repräsentiert ein Wahrscheinlichkeitswert von 75% einen Messwert 3 (wobei 100% den Wert 4 ergeben).
Wenn ein Abtastwert von z. B. 3 gesetzt wird, können beliebige 3 Bits gesetzt werden. Die Reihenfolge ist nicht von Bedeutung. Eine Variation dahingehend, welche Bits zum Repräsentieren des Abtastwerts gesetzt werden, kann jedoch einen gewissen kleinen Vorteil hinsichtlich der Reduzierung von Unstimmigkeiten des Zählerbetriebs haben.
Der Betrieb des adaptive Addier-Schaltung erfolgt unter Verwendung eines Zufallszahlengenerators. Ein Pseudozufallszahlengenerator wie etwa der in Fig. 6 als Beispiel gezeigte Pseudozufallszahlengenerator kann zu diesem Zweck verwendet werden. Eine Maximal-Länge (m-Sequenz) kann erzeugt werden, indem ausgewählte Stufen eines n-Stufen-Schieberegister zurückgeführt werden. Die erforderlichen Stufen sind vom Typ modulo-2 und werden zum Erzeugen des Eingangssignals für die erste Stufe kombiniert und verwendet. Bei den Testdaten gemäß Fig. 3, 4 und 5 wird ein 31-Bit-Schieberegister gemäß Fig. 6 verwendet, wobei ein Feedback-Signal von den Stufen 6 und 31 abgenommen wird, in dem XOR-Gatter 603 einem XOR-Vorgang unterzogen wird und an den Eingang des Schieberegisters ausgegeben wird. Die obersten 8 oder 12 Bits werden zum Bilden der erforderlichen Zufallszahl verwendet. Es können auch Schieberegister mit einer anderen (von 31 Bits abweichenden) Größe verwendet werden.
Die adaptive Addier-Schaltung kann darin unterstützt werden, auf dem erforderlichen Wert zu konvergieren, indem Zufallszahlen verwendet werden, die korrelieren. Dies kann dadurch erreicht werden, dass aufeinanderfolgende Stufen des Schieberegisters verwendet werden und das Bit höchster Signifikanz (MSB) invertiert wird. Somit wird das MSB der derzeitigen Zufallszahl beim Ausgeben invertiert, während der nichtinvertierte Wert das dem MSB nächste Bit der nächsten Zufallszahl wird.
Es existieren typischerweise mehrere interessierende Leistungsparameter, aber es ist nicht nötig, dass jedem zu messenden Parameter eine adaptive Addier-Schaltung zugeordnet ist. Ein ökonomisch zweckmäßigerer Ansatz ist in Fig. 7 gezeigt, in der eine einzelne adaptive Addier-Schaltung 701 einen Bit- Strom über einen Eingangsmultiplexer 703 empfängt. Dies macht es möglich, einen der mehreren Parameter zur Messung zu wählen. Das Wählregister 703 steuert die Wahl der zu messenden Leistungsparameter.
Gemäß einer Ausführungsform ist die adaptive Addier-Schaltung an einer IC- Schaltung angeordnet, die einen Mikroprozessor aufweist. In diesem Fall sollten das Wählregister 705, das die Parameter-Wahl steuert, und die adaptive Addier-Schaltung für den Prozessor zugänglich sein. Das Wählregister und der Zähler könnten in das Register, den I/O oder den Speicheradress-Raum abgebildet sein. Zusätzlich können diese Register von einem On-chip Software Development Port (SDP) zugänglich sein, bei dem es sich um einen Eingangs-/ Ausgangs-Port handelt, der einen Test- und Entstörungszugriff auf interne Register des Prozessor ermöglicht, wie auf dem Gebiet bekannt ist. Über den SDP kann ein mit dem Eingangs-/Ausgangs-Port verbundener (nicht gezeigter) Host-Computer die Leistungsparameter störungsfrei untersuchen. Es besteht keine Notwendigkeit, die Anwendungsfunktion des Zielsystems oder die Betriebssystem-Software zu instrumentalisieren, und es ist keine Interrupt- Handhabungsvorrichtung erforderlich.
Nach dem Setzen des Wählregisters verlangt eine für 8 Bit ausgelegte adaptive Addier-Schaltung typischerweise, dass ungefähr 500 oder mehr Abtastwerte abgenommen werden, bevor angenommen wird, dass die adaptive Addier- Schaltung den neuen Eingangsdatenstrom mit einem hinreichenden Grad an Genauigkeit verfolgt hat. Um diese Annahme zu unterstützen, bietet der Abtastzähler 709 die Fähigkeit, zu bestimmen, wann angenommen werden kann, dass die adaptive Addier-Schaltung den neuen Eingangsdatenstrom verfolgt hat. Der Abtastzähler 709 kann rückgesetzt werden, wenn das Registerwähl- Eingangssignal aktualisiert wird. Der Abtastzähler kann dann über den Software Development Port oder von dem Prozessor her aktualisiert werden, bevor auf den Zähler der adaptiven Addier-Schaltung zugegriffen wird, um zu gewährleisten, dass eine ausreichende Anzahl von Abtastsignalen an den Zähler der adaptiven Addier-Schaltung ausgegeben worden ist, so dass der Zählerwert die tatsächlichen Daten verfolgt. Der Abtastzähler sollte groß genug sein, um die Größe des Zählers in der adaptiven Addier-Schaltung zu reflektieren. Somit muss, falls der Zähler in der adaptiven Addier-Schaltung 12 Bits beträgt, der Abtastzähler auf 10.000 oder höher zählen, um zufriedenstellend anzugeben, wann die gemessenen Daten mit den Eingangsparameterdaten konvergieren. Überstrom-Hinweise in dem Abtast-Zähler können verwendet werden, um anzuzeigen, dass eine ausreichende Zahl von Parameter-Abtastwerten seitens der adaptiven Addier-Schaltung empfangen worden ist.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Leistungsparametern können die gemessenen Leistungsparameter eine Bus-Verwendung durch den Prozessor enthalten. Gemäß einer Ausführungsform bildet eine Leistungsdetektionsschaltung die durch den Prozessor erfolgende Bus-Verwendung in ähnlicher Weise wie die Cache-Treffer ab. Beispielsweise wird für jeden Bus-Zyklus eine "1" an die Leistungsüberwachungsschaltung ausgegeben, um anzuzeigen, dass der Prozessor der Bus-Master für den Zyklus war, und eine "0" zeigt an, das ein externer Bus-Master über den Bus verfügte. Dann kann die Wahrscheinlichkeit bestimmt werden, dass der Prozessor der Bus-Master war.
Die hier gegebene Beschreibung der Erfindung hat veranschaulichenden Charakter und ist nicht als Beschränkung der in den folgenden Ansprüchen aufgeführten Erfindung zu verstehen. Auf der Basis der obigen Beschreibung können Variationen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der in den folgenden Ansprüchen aufgeführten Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Vorrichtung zum Messen eines Leistungsparameter einer IC-Schaltung (101), mit:

einer Leistungsüberwachungsschaltung (107) mit einer adaptiven Addier- Schaltung (701), die zum Empfang eines ersten Eingangssignals, das einen Leistungsparameter der IC-Schaltung (101) angibt, und zum Erzeugen eines Zählwerts ausgelegt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Addier-Schaltung (701) den Zählwert als einen Wahrscheinlichkeits-Messwert des Leistungsparameters erzeugt, und mit:

eine Zufallszahlen-Generator (205), der eine Zufallszahl erzeugt;

eine Zählschaltung (201), die den Zählwert erzeugt;

eine Komparatorschaltung (203), die zum Vergleichen der Zufallszahl und des Zählwerts und zum Ausgeben eines dies angebenden Vergleichssignals (204) ausgelegt ist; und

eine zum Empfangen des Leistungsparameters und des Vergleichssignals (204) ausgelegten erste Logikschaltung (207) zum Steuern des Betriebs der Zählschaltung (201).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Logikschaltung (207) ein erstes Steuersignal ausgibt, das den Betrieb der Zählschaltung (201) steuert, und bei der das Vergleichssignal (204) als Abwärts-/Aufwärts- Zählsignal an die Zählschaltung (201) ausgegeben wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Zählschaltung (201) auf ein Aufwärts- oder Abwärts-Zählsignal reagiert, wenn das erste Eingangssignal und das Vergleichssignal (204) unterschiedliche Werte aufweisen, und bei der die Zählschaltung (201) nicht zählt, wenn das erste Eingangssignal und das Vergleichssignal (204) den gleichen Wert aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, ferner mit einer zweiten Logikschaltung, die zum Empfang des ersten Steuersignals und eines Taktsignals ausgelegt ist und die ein gegattertes Taktsignal an die Zählschaltung (201) ausgibt, um die Zählschaltung (201) entsprechend dem Wert des Vergleichssignals (204) selektiv zu aktivieren.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Leistungsparameter ein Parameter ist, der die Bus-Benutzung eines mit der IC- Schaltung (101) verbundenen Busses und/oder einen Cache-Hit oder -Miss betrifft.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit einer Einrichtung (703) zum Wählen eines Leistungsparameters unter mehreren Leistungsparametern als erstes Eingangssignal, und wobei diese Vorrichtung aufweist:

eine Wählschaltung (703), die mehrere Leistungsparameter empfängt, wobei die Wählschaltung (703) mit der adaptiven Addier-Schaltung (701) verbunden ist, um einen gewählten Leistungsparameter unter den Leistungsparametern als das erste Eingangssignal zu erzeugen;

ein programmierbares Wähl-Register (705), das zum Steuern der Wählschaltung (703) ausgelegt ist, wobei das Wähl-Register (705) so programmierbar ist, dass es einen der Leistungsparameter als das erste Eingangssignal wählt.

7. Verfahren zum Messen eines Leistungsparameters einer IC-Schaltung (101), mit den folgenden Schritten:

Ausgeben eines ersten Eingangssignals, das den Leistungsparameter angibt, an eine adaptive Addier-Schaltung (701); und

Bestimmen eines Zählwerts in der adaptiven Addier-Schaltung (701);

dadurch gekennzeichnet, dass der Zählwert als ein Wahrscheinlichkeits- Messwert des Leistungsparameters bestimmt wird, und dass das Bestimmen des Zählwerts folgende Schritte umfasst:

Erzeugen einer Zufallszahl in einer Zufallszahlen-Generatorschaltung (205);

Bereitstellen einer Zählschaltung (201) zum Erzeugen des Zählwerts;

Vergleichen der Zufallszahl und des Zählwerts und Ausgeben eines dies angebenden Vergleichssignals (204); und

logisches Kombinieren des Leistungsparameters und des Vergleichssignals (204) zum Steuern des Betriebs der Zählschaltung (201).

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Vergleichssignal (204) als ein erstes Steuersignal an die Zählschaltung (201) ausgegeben wird, und bei dem in dem Schritt des logischen Kombinierens ein zweites Steuersignal zum Steuern des Betriebs der Zählschaltung (201) erzeugt wird, und bei dem das Ausgeben des ersten Steuersignals an die Zählschaltung (201) ferner die folgenden Schritte umfasst:

Ausgeben des Vergleichssignals (204) an die Zählschaltung (201) als ein Aufwärts-/Abwärts-Zählsignal, wobei die Zählschaltung (201) abwärts zählt, wenn der Zählwert größer ist als die Zufallszahl sowie das erste Eingangssignal einen ersten Wert aufweist, und die Zählschaltung (201) aufwärts zählt, wenn der Zählwert kleiner ist als die Zufallszahl sowie das erste Eingangssignal einen zweiten Wert aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem Ausgeben des zweiten Steuersignals ferner die folgenden Schritte umfasst:

logisches Kombinieren des Vergleichssignals (204) und eines Taktsignals zwecks Ausgeben eines gegatterten Taktsignals an die Zählschaltung (201), wobei das gegatterte Taktsignal entsprechend dem Wert des Vergleichssignals (204) und des Taktsignals die Zählschaltung selektiv aktiviert.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, ferner mit den folgenden Schritten:

Zählen einer Anzahl von Abfragewerten des seitens der adaptiven Addier- Schaltung (701) empfangenen Leistungsparameters, und Ausgeben eines dies angebenden Abfragewert-Zählwerts; und

entsprechend dem Abfragewert-Zählwert, Bestimmen, wann auf den Zählwert als gültiger Leistungsparameter zugegriffen werden soll.