CN108334405A - 频率异构cpu，频率异构实现方法、装置及任务调度方法 - Google Patents

Abstract

一种频率异构CPU，频率异构实现方法、装置及任务调度方法，所述CPU包括具有多个核心，所述多个核心的功能相同，但硬件的工作频率有多种。所述频率异构实现方法包括：在CPU启动后，确定所述多个核心预设的工作频率，所述多个核心预设的工作频率有多种；将所述多个核心的工作频率设置为各自预设的工作频率且在工作过程中保持在所述设置的工作频率上。所述任务调度方法包括：计算机的操作***接收到任务后，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心；所述操作***将所述任务调度到确定的所述核心上运行。本申请的频率异构的CPU可以稳定地提供差异化的运算性能，操作***可以将业务调度到工作频率与其匹配的核心，满足业务对性能的差异化要求。

Description

频率异构CPU，频率异构实现方法、装置及任务调度方法

技术领域

本发明涉及计算机领域，更具体地，涉及到具有多个核心(Core)的CPU，核心频率的设置方法、装置及任务调度方法。

背景技术

核心(Core)是每个CPU内部都有独立的运算单元，该单元从物理上是独立的，具有独立的资源。在一个示例中，CPU内部从物理位置上划分为GPU，4个核心，共享的L3缓存(cache)，内存控制器等等部件。每个核心既有自己独立的资源，比如L1/L2cache、寄存器、运算部件，工作频率等，也有一些共享的资源，比如L3cache，uncore时钟等。就X86CPU而言，每个核心所占的物理大小也是一样。

目前的X86CPU支持功能相同的多个核心，这些核心之间既有自己独占的资源，也有共享的资源。在软件上通过对不同的核心进行不同的配置，使每个核心的频率可以独立控制和设置，但同时又受限于整个CPU的状况(比如温度，散热，功耗等)。每个核心可以保证一个基准的频率，在适当的情况下，可以达到一个更高的频率，并且可以在更高的频率持续一段时间直到某些条件被触发(比如温度过高，功耗超过TDP等)。例如，Per Core P-State的方案利用的是CPU内部剩余的headroom(功耗，散热等)是多少来确定一个可以保证的频率，这个频率比基准频率高但是比最高频率要低，是相对折中的方案。另外，也受制于同一个CPU上其他核心的负载以及整个CPU的散热、功耗所影响，多个核心之间是自由竞争的关系，所以对于核心是否可以工作在更高的频率，以及可以持续多久是没有保证的。

这种方案在普通的应用中可以满足要求，但是本发明的发明人经研究发现，这种多核CPU在一些对业务有持续的差异性要求的情况下性能不稳定。例如，在云计算的场景下，与普通机房不同的是，其网络服务、存储服务需要软件实现，在一个去计算的***中，软件需要完成的任务包括网络服务、存储服务、普通服务等等。其中网络服务和存储服务需要有更好的运算性能如要求更高的运算速度，而普通服务并不需要有那么高的运算性能。更好的运算性能产生了对核心的工作频率的更高要求。但采用相关技术中的X86CPU，虽然其某些核心可以达到较高的频率，但是并不能够保证这些核心持续地工作在该较高的频率上，可能因为普通服务的负荷较重，运行普通服务任务的核心功耗增大，导致CPU整体的功耗变大，而不得不将运行存储服务的核心的工作频率降下来。因此现有的CPU仍需要改进。

发明内容

本发明实施例提供了一种频率异构的CPU，所述CPU包括具有多个核心，其特征在于，所述多个核心的功能相同，但硬件的工作频率有多种。

本发明实施例还提供了一种实现CPU频率异构的方法，所述CPU包括多个核心，所述方法包括：

在CPU启动后，确定所述多个核心预设的工作频率，所述多个核心预设的工作频率有多种；

将所述多个核心的工作频率设置为各自预设的工作频率且在工作过程中保持在所述设置的工作频率上。

本发明实施例还提供了一种实现CPU频率异构的装置，所述CPU包括多个核心，所述装置包括：

频率确定模块，设置为：在所述CPU启动后，确定所述多个核心预设的工作频率，所述多个核心预设的工作频率有多种；

频率设置模块，设置为：将所述多个核心的工作频率设置为各自预设的工作频率且在工作过程中保持在所述设置的工作频率上。

上述方案可以用硬件或软件方式提供一种频率异构的CPU，可以稳定地提供差异化的运算性能。

本发明实施例还提供了一种任务调度方法，应用于计算机，所述计算机的CPU包含的多个核心具有多种工作频率，所述方法包括：

所述计算机的操作***接收到任务后，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心；

所述操作***将所述任务调度到确定的所述核心上运行。

本发明实施例还提供了一种计算机操作***，所述计算机的CPU包含的多个核心具有多种工作频率，所述计算机操作***包括任务调度模块，所述任务调度模块包括：

核心选择单元，设置为：接收到任务后，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心；

任务调度单元，设置为：将所述任务调度到确定的所述核心上运行。

上述方案基于频率异构的CPU，将业务调度到工作频率与其匹配的核心，可以满足业务对性能的差异化要求。

附图说明

图1是本发明实施例二方法的流程图；

图2是本发明实施例二实现CPU频率异构的装置的模块图；

图3是本发明实施例三任务调度方法的流程图；

图4是本发明实施例三任务调度模块的单元图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一

在相关技术中，虽然存在对核心的工作频率进行设置和调整的方案如Per CoreP-State方案，但同一CPU中的多个核心在功能和工作频率方面都是相同的，现有技术并没有意识到有CPU频率异构的需求。当然，不同代的多核CPU，其核心硬件的工作频率一般都是不同的，下一代的多核CPU的工作频率一般都高于上一代。如前所述，现有的多核CPU不能够满足一些场景下的性能要求。

为了解决这一问题，本实施例提供了一种频率异构的CPU，所述CPU包括具有多个核心，所述多个核心的功能相同，但硬件的工作频率有多种，或者说不完全相同。例如，可以将所述多个核心分为2组或3组或4组，属于同一组的核心的工作频率相同，属于不同组的核心的工作频率不同。另外，本实施例CPU中多个核心硬件的工作频率可以有多种，但各个核心的功能是相同的。相同的功能基于相同的架构实现。这里所说的相同架构是指实现相应功能的电路单元是存在的，但并不要求这些电路单元的组成元器件和实现功能的时间、效率、功耗等都是相同的。对于任务来说，不管在任何核心上跑，区别是核心的工作频率有差异，功能和状态是一样的。

在一个示例中，CPU中有9个核心，其中3个是高频率核心，其硬件的工作频率为133MHz；另外3个是中频核心，其硬件的工作频率为100MHz；最后3个是低频核心，其硬件的工作频率为66MHz。本实施例中，不需要用软件对核心的工作频率进行调整。当然在其他实施例中，也不排除在窄的范围内做一些调整，但这些调整不应改变多个核心在工作频率上的差异，以满足性能上的不同要求。即高频核心的工作频率保持在高频(小的范围内波动是允许的)，中频核心的工作频率保存在中频，低频核心的工作频率保持在低频。这里的高、中、低是相对而言的。如果负荷较轻，本实施例允许关闭核心以达到省电的效果。

本实施例核心硬件的工作频率是需要保持的，设计时合理地根据CPU核心的数据，各个核心的功耗、温度、散热等情况来选择合适的频率，可以使得核心工作在各自的频率上时不会出现CPU温度过高等异常情况。

本实施例通过在同一CPU中选用硬件工作频率不同的核心，可以提供差异化的运算性能，并且并不会因为其他核心的功耗散热的变化而不能保证高频核心的工作频率，因此可以始终为某些业务提供高性能的运算服务。

实施例二

本实施例是一种硬件实现频率异构的方案，本实施例则是通过软件来实现频率异构，通过对CPU中多个核心的工作频率的设置来实现异构。

在Per Core P-State的方案，可以对核心的工作频率进行单独的设置，但是对于某一个核心来说，其并不具有固定的工作频率，而是虽然在当前功耗、散热等条件允许的情况下，才可以提高工作频率，提高之后也可能因为功耗、散热的变化而再调整下来。因此其对性能的支持是没有保证的。本实施例通过与其不同的设置机制来实现CPU频率异构。

本实施例实现CPU频率异构的方法，所述CPU包括多个核心，这些核心的工作频率可以设置。如图1所示，所述方法包括：

步骤110，在CPU启动后，确定所述多个核心预设的工作频率，所述多个核心预设的工作频率有多种；

本实施例中，所述多个核心预设的工作频率是在所述CPU出厂时预设的，或者是用户通过基本输入输出***BIOS设置的。

步骤120，将所述多个核心的工作频率设置为各自预设的工作频率且在工作过程中保持在所述设置的工作频率上。

本步骤的频率可以采用与现有技术相同的方式，如可以通过调整核心的输入电压等方式来实现。

虽然本实施例也是通过软件设置核心的频率，但与Per Core P-State的方案的思路是不同的。本实施例核心的工作频率在预设之后，是工作在这个预设的工作频率上，而不是自由竞争的关系，也不会受功耗等因素的影响。

本实施例还提供了一种实现CPU频率异构的装置，所述CPU包括多个核心，如图2所示，所述装置包括：

频率确定模块10，设置为：在所述CPU启动后，确定所述多个核心预设的工作频率，所述多个核心预设的工作频率有多种；

频率设置模块20，设置为：将所述多个核心的工作频率设置为各自预设的工作频率且在工作过程中保持在所述设置的工作频率上。

可选地，本实施例CPU中多个核心的功能是相同。

本实施例通过软件设置实现CPU的频率异构，可以提供差异化的运算性能，并且并不会因为其他核心的功耗散热的变化而不能保证高频核心的工作频率，可以始终为某些业务提供高性能的运算服务。

另外，上述两个实施例CPU的频率异构，并不是为了省电的目的，而是为了满足业务对运算性能的差异化要求。另外，上述两个实施例的CPU频率异构方案，既可保证核心数目，又能够针对不同的业务场景提供不同频率的核心来满足业务需求。

实施例三

本实施例基于上述硬件或软件实现的频率异构的CPU，提供了一种任务调度方法，应用于计算机，所述计算机的CPU包含的多个核心具有多种工作频率(这里所说的“核心具有的工作频率”是核心在工作中保持的工作频率)，如图3所示，所述方法包括：

步骤210，所述计算机的操作***接收到任务后，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心；

本实施例中，所述操作***根据所述任务的任务类型及配置的任务类型与核心之间的对应关系，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心。所述任务类型与核心之间的对应关系可以是用户通过操作***提供的相应接口配置的。在这种方式下，操作***并不直接感知频率与任务之间的关系，而是通过用户配置来实现这种匹配关系。

在另一实施例中，所述操作***则根据配置的任务类型要求的工作频率及所述多个核心实际的工作频率，确定任务类型与核心之间的对应关系，再结合所述任务的任务类型，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心。在这种方式下，任务类型要求的工作频率可以是用户配置或者是默认配置好的。操作***需要增加相应的算法，根据核心实际的工作频率确定任务类型与核心之间的对应关系，这种对应关系可以先确定好并保存下来。在收到任务后，再结合所述任务的任务类型确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心。

任务的任务类型可以用优先级来表示，不同优先级就代表不同的任务类型。任务的任务类型也可以直接采用任务相关业务的业务类型来表示，或者采用定义的其他标签来表示，本发明对此不做局限。

步骤220，所述操作***将所述任务调度到确定的所述核心上运行。

工作频率与所述任务匹配，例如在之前的示例中，云计算服务器需要完成的业务包括存储服务、网络服务和普通服务，那么，对于运算性能要求较高的存储服务和网络服务，其相关的任务匹配到高频核心或中频核心，而普通服务可以匹配到低频核心，通过本实施例方法，就可以满足存储服务和网络服务对性能的要求。

本实施例还提供了一种计算机操作***，所述计算机的CPU包含的多个核心具有多种工作频率，所述计算机操作***包括任务调度模块，如图4所示，所述任务调度模块包括：

核心选择单元50，设置为：接收到任务后，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心；

任务调度单元60，设置为：将所述任务调度到确定的所述核心上运行。

本实施例中，

所述核心选择单元确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心，包括：

根据所述任务的任务类型及配置的任务类型与核心之间的对应关系，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心；或者

根据配置的任务类型要求的工作频率及所述多个核心实际的工作频率，确定任务类型与核心之间的对应关系，再结合所述任务的任务类型，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心。

本实施例基于频率异构的CPU，将业务调度到工作频率与其匹配的核心，可以满足业务对性能的差异化要求。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种频率异构的CPU，所述CPU包括具有多个核心，其特征在于，所述多个核心的功能相同，但硬件的工作频率有多种。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述多个核心分为2组或3组或4组，属于同一组的核心的工作频率相同，属于不同组的核心的工作频率不同。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述CPU为X86***的CPU。

4.一种实现CPU频率异构的方法，所述CPU包括多个核心，所述方法包括：

在CPU启动后，确定所述多个核心预设的工作频率，所述多个核心预设的工作频率有多种；

将所述多个核心的工作频率设置为各自预设的工作频率且在工作过程中保持在所述设置的工作频率上。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述多个核心预设的工作频率是在所述CPU出厂时预设的，或者是用户通过基本输入输出***BIOS设置的。

6.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于：

所述多个核心的功能相同。

7.一种实现CPU频率异构的装置，所述CPU包括多个核心，所述装置包括：

频率确定模块，设置为：在所述CPU启动后，确定所述多个核心预设的工作频率，所述多个核心预设的工作频率有多种；

频率设置模块，设置为：将所述多个核心的工作频率设置为各自预设的工作频率且在工作过程中保持在所述设置的工作频率上。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述多个核心的功能相同。

9.一种任务调度方法，应用于计算机，所述计算机的CPU包含的多个核心具有多种工作频率，所述方法包括：

所述计算机的操作***接收到任务后，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心；

所述操作***将所述任务调度到确定的所述核心上运行。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述操作***确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心，包括：根据所述任务的任务类型及配置的任务类型与核心之间的对应关系，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述操作***确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心，包括：根据配置的任务类型要求的工作频率及所述多个核心实际的工作频率，确定任务类型与核心之间的对应关系，再结合所述任务的任务类型，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心。

12.一种计算机操作***，其特征在于，所述计算机的CPU包含的多个核心具有多种工作频率，所述计算机操作***包括任务调度模块，所述任务调度模块包括：

核心选择单元，设置为：接收到任务后，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心；

任务调度单元，设置为：将所述任务调度到确定的所述核心上运行。

13.如权利要求12所述的操作***，其特征在于：

所述核心选择单元确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心，包括：

根据所述任务的任务类型及配置的任务类型与核心之间的对应关系，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心；或者

根据配置的任务类型要求的工作频率及所述多个核心实际的工作频率，确定任务类型与核心之间的对应关系，再结合所述任务的任务类型，确定所述多个核心中工作频率与所述任务匹配的核心。