[发明专利]用于功率优化的多处理器同步的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及多处理器计算系统，并且更具体地，涉及用于功率优化的多处理器同步的方法。

背景技术

多处理器系统常规上包括在一个或多个集成电路上实现的两个或更多个处理器。两个或更多个处理器典型地配置为独立地执行编程指令。某些应用要求在执行中的具体点处两个或更多个处理器同步操作，例如来共享系统资源。

用于在两个或更多个处理器之间同步操作的一种技术涉及公知为自旋锁（spinlock）的编程构造。自旋锁是这样的闭锁机制：使得一个处理器每次能够拥有锁，并且具有对与该锁相对应的系统资源的独占访问。和其他类型的锁定机制相比，自旋锁机制有利地提供显著较低的延迟。然而，自旋锁机制在功耗方面可能是非常低效的。

自旋锁实现获得功能、释放功能和配置为存储锁状态的锁变量。获得功能对驻留在两个或更多个处理器可访问的共享存储器空间中的锁变量进行监控。获得功能对锁变量的所有权进行检查，并且可以重复地重新检查所有权，直到锁变量处于未锁定的状态。如果锁变量状态是锁定的，那么该锁由不同的处理器所拥有，并且获得功能必须在循环中等待（自旋），直到该不同的处理器通过设置锁变量为未锁定的状态来释放该锁。

在获得功能的常规执行期间，操作系统提高处理器的处理优先权到这样的级别：只有来自于I/O设备的外部硬件中断能够中断等待时钟成为可用的进程。在这些操作期间由于操作系统禁用线程调度，定时器中断也典型地禁用。获得功能要求相关联的处理器持续地且具有高的优先权地执行。由于获得功能使得处理器在循环中重复地执行相同的代码，使得两个或更多个处理器的高速缓存同步，因此获得功能可能是非常低效的。在多套接字处理器系统中，自旋锁获得功能将使得外部信号在处理器间总线上被确立（assert），以确立存储器锁定信号。这些操作的每一者均是功率低效的并且造成过度的功耗。此外，处理器执行获得功能还要求针对两个或更多个处理器的每个其他处理器维持高速缓存同步，该每个其他处理器正以获得功能消耗附加的高速缓存行空间的方式测试变量并且要求在相关的高速缓存行上的处理器内或处理器间同步。在一个处理器上执行的获得功能不仅增加用于该处理器的功耗，而且增加用于一个或多个附加的处理器的功耗，还导致更多的净功耗。与自旋锁获得功能相关联的显著的处理负担可能导致多处理器系统中差的总功率效率。

如上所说明，本领域所需要的是用于实现多处理器同步的更功率高效的技术。

发明内容

本发明的一个实施例阐述用于管理自旋锁来指示对系统资源的独占访问的技术，包括配置与第一处理器相关联的监控器电路来监控与自旋锁状态数据相关联的存储器地址，测试与自旋锁状态数据相关联的锁标志并确定自旋锁处于锁定的状态，在低功率状态下等待，直到存储器地址由第二处理器访问，测试与自旋锁状态数据相关联的锁标志并确定自旋锁不再处于锁定的状态，以及指示系统资源可以由第一处理器独占访问。

本发明的其他实施例包括但不限于计算机可读存储介质，该存储介质包括当由处理单元时使得处理单元实行本文所描述的技术的指令，以及计算设备，该计算设备包括配置为实行本文所描述的技术的处理单元。

所公开技术的一个优点在于，两个或更多个处理器内核可以使用低延迟自旋锁构造来有效地对操作进行同步，同时有效地利用功率和系统资源。

附图说明

因此，可以详细地理解上述本发明的特征，并且可以参考实施例得到对如上面所简要概括的本发明更具体的描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，应当注意的是，附图仅用于示意性地表示本发明的典型实施例，由于本发明可以具有其他等效的实施例，因此附图不应被认为是对本发明范围的限制。

图1是示意出配置为实现本发明一个或多个方面的计算机系统的框图；

图2是根据本发明的一个实施例的、配置为包括两个处理内核的中央处理单元的更详细视图；

图3是根据本发明一个实施例的、用于实行自旋锁获得功能的方法步骤的流程图；以及

图4是根据本发明一个实施例的、用于实行自旋锁释放功能的方法步骤的流程图。

具体实施方式

在下面的说明中，将阐述大量的细节以提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见地是，缺少这些具体细节的一个或多个也可以实践本发明。在其他实例中，没有描述公知的特征，以免对本发明造成混淆。

系统概述