[发明专利]多时钟控制

说明书

提供两个时钟，快速时钟和慢速时钟，用于为处理单元计时。为两个时钟定义了多个频率设置，称为档位。这些档位中的每个档位都指示快速时钟的最大频率和慢速时钟的最小频率，使得两个频率之间的差距可以保持在可管理的水平，以便减少在两个时钟之间切换时的瞬变。系统根据需要在档位之间切换。响应于确定增加时钟信号的频率，选择较高的档位，在该档位上为该档位定义的最大和最小频率高于先前选择的档位。同样，响应于确定降低时钟信号的频率，选择较低的档位，在该档位上为该档位定义的最大和最小频率低于先前选择的档位。

技术领域

本发明涉及一种用于控制两个时钟发生器以向处理单元提供时钟信号的方法和装置。

背景技术

当在处理单元上执行应用时，有许多不同的变量会影响执行该应用时处理单元的性能。这些变量包括处理单元运行的电压、处理单元汲取的电流、处理单元的温度以及由处理单元时钟信号控制的时钟频率。在许多情况下，这些因素变得相互依赖。这使得为处理单元时钟信号选择最佳频率非常具有挑战性。

当选择处理单元时钟频率时，有两个潜在的相反的考虑。一方面，人们普遍希望不要“浪费功率”。时钟运行得越快，运行在处理单元上的应用消耗的功率就越多。另一方面，处理单元越来越多地被构建为具有“热”运行的能力，即具有高功率预算。处理单元时钟运行得越快，特定应用的执行和输出效率就越高。对于在人工智能/机器学习应用中充当处理高要求工作负载的加速器的处理单元来说尤其如此。

当试图选择最佳时钟频率时，增加挑战性的一个因素是，在处理单元上运行的任何给定的应用在其执行期间其功率要求可能不同。例如，当进入应用的计算密集型阶段时，在处理单元中每个时钟循环(cycle)切换的切换元件的数量会增加。处理单元中切换量的这种增加导致处理单元必须汲取的功率量的增加，以防止处理单元操作中的故障。

由于处理单元的功率需求随着应用的执行而变化，因此在某些时期，存在危险，即处理单元汲取的功率可能超过处理单元的功率预算。在这些情况下，希望降低时钟频率，以防止超出功率预算。另一方面，当处理单元以较低的功率消耗执行计算强度较低的代码时，可以增加时钟频率，以便使应用能够更快地执行。

可以修改提供给处理单元的时钟信号的一种方式是提供多个时钟发生器并在它们之间切换。例如，当应用正在执行计算密集型代码时，来自较低频率时钟发生器的时钟信号可以被提供给处理单元，以避免超过功率预算。另一方面，当应用正在执行计算强度较低的代码时，可以将来自较高频率时钟发生器的时钟信号提供给处理单元，以便提高应用运行的速度。

发明内容

在一些情况下，当如所讨论的在时钟发生器之间切换时，为了覆盖处理单元的适当频率范围，发生切换的两个时钟发生器之间的频率差距会变得相当大。当在非常慢速的时钟信号和非常快速的时钟信号之间切换时，可能会导致电压下降和电流瞬变。为了减少这些影响，建议将快速时钟和慢速时钟之间的差距大小限制在某个最大值内。然而，存在问题，即提供给处理单元的时钟信号的动态频率范围减小了。

根据本申请的实施例，提供了一种控制处理单元的时钟信号的频率的方法，该方法包括：在对以下选择之间切换：用于提供用于执行应用的处理单元时钟信号的第一时钟发生器；以及用于提供用于执行应用的处理单元时钟信号的第二时钟发生器，其中由第二时钟发生器提供的时钟信号的频率小于由第一时钟发生器提供的时钟信号的频率；在存储器中访问多个设置，其中每个设置包括该设置中第一时钟发生器的最大频率和该设置中第二时钟发生器的最小频率；响应于检测到的指示需要增加时钟信号的频率的至少一个条件，从设置中的当前一个改变到设置中的较高一个，其中与设置中的当前一个相比，设置中的较高一个具有第一时钟发生器的较高的最大频率和第二时钟发生器的较高的最小频率；以及响应于检测到的指示需要降低时钟信号的频率的至少一个条件，从设置中的较高一个改变到设置中的较低一个，其中与设置中的较低一个相比，设置中的较高一个具有第一时钟发生器的较高的最大频率和第二时钟发生器的较高的最小频率。