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TW201403299A - 中央處理器控制方法 - Google Patents

中央處理器控制方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭露一種中央處理器控制方法，適用於中央處理器，其中中央處理器之操作頻率在一般操作下具有正常操作頻率，中央處理器控制方法包括：根據匯集平台電源管理技術將複數第一工作任務結合為第一連續工作任務；當接收到上述第一連續工作任務時，將中央處理單元由休眠模式切換至操作模式；將中央處理器之操作頻率由正常操作頻率提昇至第一操作頻率，並以第一操作頻率處理第一連續工作任務；以及當第一連續工作任務處理完成後，將中央處理器設為休眠模式，其中第一操作頻率的工作頻率係高於正常操作頻率的工作頻率。

Description

中央處理器控制方法
本發明主要為一種中央處理器控制方法，特別係用於中央處理器之溫度管理。
一般來說，傳統的中央處理單元為了達到更好的效能時，會提昇其功率來執行相關操作，然而隨著功率的提升也會造成中央處理器的溫度快速的上升，為了降低其溫度是必須要降低其功率，因此需要一種能夠維持處理單元的效能並同時降低溫度的處理單元控制方法。
本發明揭露一種中央處理器控制方法，適用於一中央處理器，其中上述中央處理器之操作頻率在一般操作下具有一正常操作頻率，上述方法包括：根據匯集平台電源管理(CPPM，Converged Platform Power Management)技術將複數第一工作任務結合為一第一連續工作任務；當接收到上述第一連續工作任務時，將上述中央處理單元由一休眠模式切換至一操作模式；將上述中央處理器之操作頻率由上述正常操作頻率提昇至一第一操作頻率，並藉由上述第一操作頻率處理上述第一連續工作任務；當上述第一連續工作任務處理完成後，將上述中央處理器設為上述休眠模式。
本發明揭露一種中央處理器控制方法，適用於一中央 處理器，上述方法包括：設定上述中央處理器之一溫度臨界值；根據上述溫度臨界值判斷一最大可處理負載量；根據匯集平台電源管理(CPPM，Converged Platform Power Management)技術將複數第一工作任務結合為一第一連續工作任務；判斷上述第一連續工作任務之一負載量是否大於上述最大可處理負載量；當上述第一連續工作任務之上述負載量大於上述最大可處理負載量時，將上述第一連續工作任務中之一超載部分之上述第一工作任務移出上述第一連續工作任務；當接收到上述第一連續工作任務時，將上述中央處理單元由一休眠模式切換至一操作模式，以及處理上述第一連續工作任務；當上述第一連續工作任務處理完成後，將上述中央處理器設為上述休眠模式。
以下敘述顯示許多藉本發明完成之實施例。其敘述用以說明本發明之基本概念並不帶有限定之含意。本發明之範圍在後附之申請專利範圍中有最佳的界定。
為了降低電腦或是電子裝置在操作時所產生的熱能，一般來說，通常會以使用較低操作功率的中央處理器或是降低中央處理器的操作功率來完成，然而工作效能卻也因此被降低。為了改善電子裝置在高功率操作時所產生的過熱溫度，以及維持中央處理器的高效能，本發明提供一種中央處理器的操作方法，藉由對工作任務的安排以及中央處理器工作模式的設定改善上述問題。
在一般的電子裝置或是電腦系統中，其系統要進行操 作(例如，資料的傳送接收或是程序的執行)時會發出通知信號至系統中的中央處理器裝置，當中央處理器接收到通知信號時，則立即根據通知信號的工作任務內容執行對應的程序。舉例來說，第1A圖係顯示一傳統的工作任務流量狀態圖，用以表示中央處理器隨著時間所接收到的工作任務，其中橫軸表示為時間軸，縦軸表示為工作任務的所需的功率消耗，而時間軸上的長條圖係表示工作任務A1~A4以及a1~a8以及其功率消耗。如第1A圖所示，當中央處理器接收到工作任務時，此時中央處理器將切換為操作狀態，並根據其工作任務作對應的處理，另一方面，二個工作任務之間的空白處，中央處理器則切換為休眠狀態。可以注意到，在第1A圖中，由於各個工作任務為離散的分布，因此當中央處理器完成一個工作任務進入休眠模式之後，又會在短時間內被喚醒以繼續另一個工作任務，休眠的時間相當零散，消耗的功率也因此增加。
為了降低中央處理器短時間內重複被喚醒所產生的不必要功率消耗，英特爾公司提出了匯集平台電源管理(CPPM，Converged Platform Power Management)技術對工作任務進行整合排程，並應用於電腦系統中的電源管理。根據匯集平台電源管理(以下稱CPPM)的技術，將中央處理器切換至操作模式以執行工作任務之前，將系統中所接收到的複數個通知信號或工作任務暫存，並以固定的週期將複數個工作任務先整合為一連續的工作任務，接著，再將中央處理器切換至操作模式以執行的連續工作任務，如第1B圖所示。由第1B圖中可以發現，隨著工作任務a1~a8 的結合並連續的執行，也減少了反覆將中央處理器喚醒以及休眠的切換次數，進而減少功率的消耗。需注意到，在此實施例中，工作任務的結合方式僅用以說明，在一些實施例中工作任務的安排以及結合方式可更進一步的根據不同工作任務的重要性以及工作任務的可延遲時間來決定，例如，在第1A圖以及第1B圖中的工作任務A1~A4，表示系統進行的中斷操作，由於其重要性以及不可延遲性，一般來說並不會作變動。此外，在一些實施例中，當工作任務的可延遲時間較短，則在結合工作任務時會優先處理。
第2圖係根據本發明一實施例之一中央處理器控制流程圖。在步驟S202中，根據匯集平台電源管理(CPPM，Converged Platform Power Management)技術將所接收到的複數工作任務結合為一個連續工作任務，接著於步驟S204中，更根據所結合的連續工作任務的負載量來對中央處理器進行超頻(overclocking)，舉例來說，當所結合的連續工作任務的負載量較大時，操作頻率則設為較高，而連續工作任務的負載量較低時，操作頻率則設為較低。另外，在一些實施例中，更可根據使用者設定的溫度臨界值來決定中央處理器的操作頻率，以求得最低可完成連續工作任務且完成時不超過溫度臨界值的操作頻率。
接著，在步驟S206中，中央處理器則於操作模式下超頻至所設定的操作頻率對連續工作任務中的各個工作任務進行處理，當處理完成後則進入步驟S208，此時中央處理器則切換回休眠模式，並在步驟S210中判斷是否接收到下一個工作任務或連續工作任務，當接收到下一個工作任務 或連續工作任務則回到步驟S202，當沒有接收到下一個工作任務或連續工作任務時則將中央處理器維持於休眠模式。
第3圖係顯示之本發明第2圖所示一中央處理器控制實施例的工作任務流量狀態圖。藉由對比第3圖與第1B圖可知，由於中央處理器在處理連續的工作任務時更根據連續工作任務的負載量來提昇操作頻率，因此在第3圖中處理連續工作任務的消耗功率更高。雖然隨著操作頻率的上升使得中央處理器溫度上升的速率也隨之增加，然而操作頻率的上升亦加速了連續工作任務的處理速度，進而可以提前進入休眠模式，且由於在休眠模式時，中央處理器不進行操作，不再產生熱能並且持續的散熱，因此藉由延長中央處理器進入休眠模式的時間延長，反而更能降低系統的溫度。
以下更藉由第4圖來比較第3圖與第1B圖之中央處理器控制實施例，其中，第4圖(A)係顯示第1B圖之任務流量狀態而第4圖(B)則顯示第1B圖任務流量狀態之控制實施例中所對應之溫度變化圖。第4圖(C)係顯示第3圖之任務流量狀態而第4圖(D)則顯示第3圖任務流量狀態之控制實施例中所對應之溫度變化圖。
根據第4圖中的(A)(B)可知，於第1B圖任務流量狀態之控制實施例中，在時間點t0時，中央處理器切換至操作模式並開始執行連續工作任務，中央處理器的溫度從溫度TL1開始上升，接著在時間點t2時溫度上升到溫度TU1，同時連續工作任務處理完成並進入休眠模式，由於系統或中 央處理器本身的散熱裝置的運作，中央處理器的溫度則會隨著時間而下降，當中央處理器下一個被喚醒切換至操作模式的時間點t3時下降回溫度TL1。另一方面，第4圖(C)(D)可知，於第3圖任務流量狀態之控制實施例中，相同的在時間點t0時，中央處理器切換至操作模式並開始執行連續工作任務，中央處理器的溫度從溫度TL2開始上升，然而不同於第1B圖的實施例的是，在時間點t1時溫度上升到溫度TU2，同時連續工作任務就已處理完成並進入休眠模式，由於系統或中央處理器本身的散熱裝置的運作，溫度則會隨著時間而下降，而當中央處理器下一個被喚醒切換至操作模式的時間點t3時下降回溫度TL2。由於時間點t1早於時間點t2，因此中央處理器進入休眠模式的時間延長，而中央處理器的溫度也下降到比溫度TL1還更低的TL2。
雖然隨著操作頻率的上升使得中央處理器溫度上升的速率也隨之增加，然而可以注意到在第3圖中連續工作任務處理完成與下一個連續工作任務之間的間隔時間t1~t3比起第1B圖連續工作任務處理完成與下一個連續工作任務之間的間隔時間t2~t3還要來的長，由於在休眠模式時，中央處理器不再進行操作，不再產生熱能並且持續的散熱，因此藉由延長中央處理器進入休眠模式的時間延長，反而更能降低系統的溫度。
為了讓系統以及中央處理器的溫度能更有效管理，在本發明一些實施例中更設定一個溫度臨界值來限制中央處理器的操作。如第5圖中係顯示根據本發明中央處理器控制之方法實施例之流程圖。在步驟S502中，設定中央處理 器的溫度臨界值，例如可根據系統的操作性能來決定其溫度臨界值，或是依據使用者的設計來決定其溫度臨界值。於步驟S504中，根據CPPM技術將所接收到的複數工作任務結合為一個連續工作任務，並且在步驟S506中，根據上述溫度臨界值判斷最大可處理負載量，接著於步驟S508中判斷所結合的連續工作任務之負載量是否大於該最大可處理負載量，當所結合的連續工作任務之負載量大於該最大可處理負載量時，則繼續步驟S510，反之，當所結合的連續工作任務之負載量不大於該最大可處理負載量時，則繼續步驟S512。
於步驟S510中，將連續工作任務中之超載部分之工作任務移出該連續工作任務，並移入下一次的工作任務之中。於步驟S512中，則根據所結合的連續工作任務之工作負載量以及溫度臨界值來決定中央處理器之操作頻率。舉例來說，在中央處理器對連續工作任務進行處理之前，可先估計出最低可完成該連續工作任務且完成時不超過溫度臨界值的操作頻率。接著，在步驟S514中，中央處理器則超頻至所設定的操作頻率對連續工作任務中的各個工作任務進行處理，當處理完成後則進入步驟S516，將中央處理器則切換回休眠模式，並在步驟S518中判斷是否接收到下一個工作任務或連續工作任務，當接收到下一個工作任務或連續工作任務則回到步驟S504，當沒有接收到下一個工作任務或連續工作任務時則將中央處理器維持於休眠模式
需注意到，在連續工作任務中之超載部分之工作任務被移入至下一次的連續工作任務之中的情況下，在步驟 S518時則會判斷接收到下一個工作任務，並回到步驟S504時，繼續根據CPPM技術將新接收到的複數工作任務以及前一次連續工作任務中之超載部分之工作任務結合為一個連續工作任務，再繼續步驟S506到S518之流程。由於超過負載的工作任務被安排至下一個週期完成，因此更能避免中央處理器在執行相關程序時，溫度超出使用者所設定的溫度臨界值。
本發明雖已敘述較佳之實施例如上，但因了解上述所揭露並非用以限制本發明實施例。相反地，其涵蓋多種變化以及相似的配置(熟知此技術者可明顯得知)。此外，應根據後附之申請專利範圍作最廣義的解讀以包含所有上述的變化以及相似的配置。
A1-A4、a1-a8‧‧‧工作任務
t0、t1、t2、t3‧‧‧時間點
task 1‧‧‧工作任務
TL1、TL2、TU1、TU2‧‧‧溫度
由閱讀以下詳細說明及配合所附圖式之舉例，可更完整地了解本發明所揭露，如下：第1A圖係顯示一中央處理器之一控制實施例的工作任務流量狀態圖；第1B圖係顯示一中央處理器之另一控制實施例的工作任務流量狀態圖；第2圖係顯示根據本發明中央處理器控制之方法實施例之流程圖；第3圖係顯示之本發明第2圖所示一控制實施例的工作任務流量狀態圖；第4圖係顯示之本發明第1B圖以及第3圖所示之控制實施例的工作任務流量狀態圖以及溫度狀態圖；以及第5圖係顯示根據本發明中央處理器控制之方法實施例之流程圖。

Claims (9)

  1. 一種中央處理器控制方法，適用於一中央處理器，其中上述中央處理器之操作頻率在一般操作下具有一正常操作頻率，上述方法包括：根據匯集平台電源管理(CPPM，Converged Platform Power Management)技術將複數第一工作任務結合為一第一連續工作任務；當接收到上述第一連續工作任務時，將上述中央處理單元由一休眠模式切換至一操作模式；將上述中央處理器之操作頻率由上述正常操作頻率提昇至一第一操作頻率，並藉由上述第一操作頻率處理上述第一連續工作任務；以及當上述第一連續工作任務處理完成後，將上述中央處理器設為上述休眠模式；其中上述第一操作頻率的工作頻率係高於上述正常操作頻率的工作頻率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之中央處理器控制方法，更包括：設定上述中央處理器之一溫度臨界值；以及根據上述第一連續工作任務之一負載量以及上述溫度臨界值決定上述第一操作頻率。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之中央處理器控制方法，更包括：根據上述溫度臨界值判斷一最大可處理負載量；判斷上述第一連續工作任務之上述負載量是否大於上 述最大可處理負載量；以及當上述第一連續工作任務之上述負載量大於上述最大可處理負載量時，將上述第一連續工作任務中之一超載部分之上述第一工作任務移出上述第一連續工作任務。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之中央處理器控制方法，更包括：當上述第一連續工作任務處理完成並且上述中央處理器進入上述休眠模式後，根據匯集平台電源管理技術將複數第二工作任務以及上述超載部分之上述第一工作任務結合為一第二連續工作任務；當接收到上述第二連續工作任務時，將上述中央處理單元由上述休眠模式切換至上述操作模式；將上述中央處理器之操作頻率由上述正常操作頻率提昇至一第二操作頻率，藉由上述第二操作頻率處理上述第二連續工作任務；以及當上述第二連續工作任務處理完成後，將上述中央處理器設為上述休眠模式；其中上述第二操作頻率的工作頻率係高於上述正常操作頻率的工作頻率。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之中央處理器控制方法，其中上述中央處理器使用上述第一操作頻率將上述第一連續工作任務處理完成之時間點與開始接收到上述第二連續工作任務之時間點之間具有一第一間隔時間，而使用上述正常頻率將上述第一連續工作任務處理完成與接收到上述第二連續工作任務之間具有一第二間隔時間，其中上 述第一間隔時間小於上述第二間隔時間。
  6. 一種中央處理器控制方法，適用於一中央處理器，上述方法包括：設定上述中央處理器之一溫度臨界值；根據上述溫度臨界值判斷一最大可處理負載量；根據匯集平台電源管理(CPPM，Converged Platform Power Management)技術將複數第一工作任務結合為一第一連續工作任務；判斷上述第一連續工作任務之一負載量是否大於上述最大可處理負載量；當上述第一連續工作任務之上述負載量大於上述最大可處理負載量時，將上述第一連續工作任務中之一超載部分之上述第一工作任務移出上述第一連續工作任務；當接收到上述第一連續工作任務時，將上述中央處理單元由一休眠模式切換至一操作模式，以及處理上述第一連續工作任務；以及當上述第一連續工作任務處理完成後，將上述中央處理器設為上述休眠模式。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之中央處理器控制方法，其中上述中央處理器之操作頻率在一般操作下具有一正常操作頻率，以及上述方法更包括：根據上述第一連續工作任務之上述負載量以及上述溫度臨界值決定一第一操作頻率；以及當上述中央處理器切換至上述操作模式時，將上述中央處理器之操作頻率由上述正常操作頻率提昇至上述第一 操作頻率，並藉由上述第一操作頻率處理上述第一連續工作任務；其中上述第一操作頻率的工作頻率係高於上述正常操作頻率的工作頻率。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之中央處理器控制方法，更包括：當上述第一連續工作任務處理完成並且上述中央處理器進入上述休眠模式後，根據匯集平台電源管理技術將複數第二工作任務以及上述超載部分之上述第一工作任務結合為一第二連續工作任務；當接收到上述第二連續工作任務時，將上述中央處理單元由上述休眠模式切換至上述操作模式；將上述中央處理器之操作頻率由上述正常操作頻率提昇至一第二操作頻率，藉由上述第二操作頻率處理上述第二連續工作任務；以及當上述第二連續工作任務處理完成後，將上述中央處理器設為上述休眠模式；其中上述第一操作頻率的工作頻率係高於上述正常操作頻率的工作頻率。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之中央處理器控制方法，其中上述中央處理器使用上述第一操作頻率將上述第一連續工作任務處理完成之時間點與開始接收到上述第二連續工作任務之時間點之間具有一第一間隔時間，而使用上述正常頻率將上述第一連續工作任務處理完成與接收到上述第二連續工作任務之間具有一第二間隔時間，其中上 述第一間隔時間小於上述第二間隔時間。
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