高佳佳,張方舟,楊嘉勛,陳華才,龔聲蓉1,

1(東北石油大學 計算機與信息技術學院,大慶 163318)

2(江蘇航天龍夢信息技術有限公司,蘇州 215500)

3(常熟理工學院 計算機科學與工程學院,蘇州 215500)

處理器設計的中心目標一直是最大限度地利用可用資源以實現(xiàn)最大性能. 在多核處理器中,操作情況是不可預測的: 在有多個就緒的軟件線程情況下,可以通過并行執(zhí)行更多線程來提高系統(tǒng)性能; 在其他情況下,提高單線程性能是改善整個系統(tǒng)性能的唯一途徑[1].為了更好地發(fā)揮單線程應用的性能,處理器制造商相繼提出睿頻技術,其中Intel 的睿頻技術為turbo boost technology[2]、AMD 的睿頻技術為turbo core technology[3]. 睿頻技術在動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(dynamic voltage and frequency scaling,DVFS)基礎上,增加了允許CPU頻率超過默頻的特性. 與以前通過降低CPU 時鐘頻率和電壓來節(jié)省能源的DVFS[4–6]工作相反,當多核處理器具有空閑資源時,睿頻技術降低空閑核心的功耗,提高活躍核心的CPU 時鐘頻率,側重于在熱設計功耗(thermal design power,TDP)范圍內(nèi)最大化處理器性能.

傳統(tǒng)商用的睿頻技術通過頻率和電壓調(diào)節(jié),以不成比例的功率和能源消耗為代價,實現(xiàn)適度的性能增益[7]. 睿頻由嵌入式硬件控制器的固件控制,除了啟用/禁用睿頻功能之外,軟件幾乎無法控制睿頻. 然而僅依賴固件控制器打開睿頻功能,無法最大化睿頻的效果.針對上述問題,不少學者在傳統(tǒng)睿頻的基礎上進行研究與改進. Richins 等人[8]根據(jù)應用程序特性來激活/停用睿頻來加速串行和并行代碼的執(zhí)行. Kondguli等人[1]提出自適應睿頻技術,設計前瞻線程了解代碼行為,將資源投入到具有最佳估計性能收益的核心中.Marques 等人[9]將睿頻技術與動態(tài)并發(fā)節(jié)流技術(dynamic concurrency throttling,DCT)結合來加速順序代碼、平衡線程的并行執(zhí)行. Zahedi 等人[10]提出了一種計算沖刺的架構,將頻率和電壓提升到超過TDP 水平,并運行幾秒,同時根據(jù)應用程序階段和系統(tǒng)條件決定是否沖刺. Leva 等人[11]將沖刺應用作為基于時間/事件的混合系統(tǒng)進行分析,來獲得穩(wěn)定性和性能.

龍芯在處理器動態(tài)調(diào)頻方面也有相應研究. 顧麗紅等人[12]根據(jù)龍芯2F 單核處理器支持軟件配置多種不同CPU 主頻的特性,編寫CPUFreq 的驅(qū)動代碼,實現(xiàn)龍芯軟件層的動態(tài)調(diào)頻的方法; 在龍芯3A1000 多核處理器中,因其各個核心頻率不能獨立調(diào)節(jié),陳華才等人[13]將動態(tài)調(diào)頻和自動調(diào)核結合,實現(xiàn)單獨為每個核設置不同的頻率. 龍芯現(xiàn)有的動態(tài)調(diào)頻均是在默頻范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié),當處理器需要運行在超過默頻的高頻時,處理器電壓需調(diào)節(jié)到高壓,否則處理器將無法穩(wěn)定運行在超過默頻的高頻,從而無法實現(xiàn)睿頻功能. 然而在龍芯動態(tài)調(diào)壓方面的研究較少. 現(xiàn)有的龍芯處理器多數(shù)運行在恒定電壓,而龍芯3A4000 處理器若利用處理器核來調(diào)節(jié)自身電壓則會有以下問題: (1)影響CPU負載的正常運行: 在調(diào)頻調(diào)壓過程中,處理器核需實時監(jiān)測自身的頻率和電壓的狀態(tài),即處理器核直到一次調(diào)頻調(diào)壓結束后才會去運行CPU 負載,而調(diào)頻調(diào)壓涉及到硬件操作,完成調(diào)頻調(diào)壓的時間無法確定,若系統(tǒng)運行進行多次的調(diào)頻調(diào)壓操作,那么處理器核將無法正常運行CPU 負載; (2)缺少對溫度的控制: 由于系統(tǒng)將溫度和頻率割裂管理,當處理器運行在高壓高頻時,芯片的溫度會上升,若此時對溫度控制管理不及時,芯片將會面臨被燒壞的風險. 同時,現(xiàn)有的Intel、AMD睿頻技術由于處理器指令集和微架構的差異、代碼閉源等因素,無法將睿頻技術直接從Intel 或AMD 平臺移植到龍芯平臺. 針對上述問題,本文根據(jù)龍芯3A4000設計的特點和Intel、AMD 平臺的睿頻思想[14,15],提出龍芯平臺基于系統(tǒng)管理核(system mangement controller,SMC)的睿頻方法,利用SMC 實時監(jiān)測調(diào)節(jié)處理器核的頻率和電壓,同時,利用SMC 監(jiān)測并控制芯片的溫度,最終實現(xiàn)綜合考量頻率、電壓、溫度的龍芯睿頻技術.

1 基于SMC 的龍芯睿頻設計

1.1 總體框架設計

睿頻技術需要處理器硬件和軟件支持. 在硬件支持方面,龍芯3A4000 處理器在硬件上支持多種分級電源狀態(tài)[16],利用處理器核分頻設置寄存器可設置各個核的主頻,利用電源管理芯片(power management IC,PMIC)可管理處理器核的電壓; 在軟件支持方面,睿頻技術基于Linux 內(nèi)核的CPUFreq 子系統(tǒng)[17]實現(xiàn),提供龍芯3A4000 的CPUFreq 驅(qū)動就可以使用CPUFreq 提供的調(diào)頻策略,如Ondemand、Conservative、Performance等頻率調(diào)節(jié)策略.

基于SMC 的龍芯睿頻的整體流程如下: 首先,龍芯3A4000 的每個處理器核根據(jù)用戶接口傳遞的參數(shù)或CPUFreq governor 中的調(diào)頻策略來確定其要調(diào)節(jié)的目標頻率并通過CPUFreq core 模塊傳遞給CPUFreq driver 模塊; 接著,處理器核獲取到CPUFreq driver 模塊中的目標頻率后向SMC 下達調(diào)頻命令; 最后,SMC根據(jù)命令去調(diào)節(jié)頻率、電壓等相關寄存器的值,并將執(zhí)行完成后的結果反饋給處理器核. 同時在SMC 中加入溫度控制功能,并實時監(jiān)控處理器核的頻率電壓溫度狀況. 龍芯3A4000 基于SMC 實現(xiàn)睿頻的整體框架圖如圖1 所示.

圖1 基于SMC 的龍芯睿頻總體框架圖

1.2 SMC 的功能設計

由圖1 可知,龍芯3A4000 基于SMC 的睿頻方法主要分為處理器核部分(CPUFreq 子系統(tǒng))和SMC 兩部分. 其中SMC 部分需要包含動態(tài)調(diào)頻調(diào)壓功能、溫度控制功能、與處理器核交互功能.

為了更好地在SMC 上開發(fā)功能、管理SMC 以及保證SMC 的實時性,本文基于RT-Thread 實時操作系統(tǒng)的線程調(diào)度功能模塊化地編寫SMC 的各個功能模塊,基于RT-Thread 系統(tǒng)的SMC 功能設計如圖2 所示.

圖2 中主要有3 個線程: 采樣線程、決策線程和指令線程. 采樣線程主要運行溫度模塊來獲取處理器核的溫度; 決策線程主要有3 部分: 根據(jù)溫度調(diào)節(jié)風扇轉速模塊、頻率調(diào)節(jié)模塊和電壓調(diào)節(jié)模塊; 指令線程主要運行指令模塊,接收并處理來自處理器核的命令,實現(xiàn)處理器核和SMC 的交互功能. SMC 的指令模塊收到處理器核的命令后,決策線程根據(jù)命令對相應模塊做出相對應的改變,實現(xiàn)頻率和電壓的調(diào)節(jié)功能. 同時,采樣線程會一直讀取芯片的溫度,溫度過高時會提高風扇轉速并降低頻率和電壓,實現(xiàn)SMC 對處理器核溫度控制的功能. SMC 基于RT-Thread 實時操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)度這3 個線程,實現(xiàn)對處理器核電壓、頻率、溫度的實時監(jiān)測與調(diào)節(jié).

圖2 基于RT-Thread 系統(tǒng)的SMC 功能設計圖

2 基于SMC 的龍芯睿頻實現(xiàn)

2.1 調(diào)頻調(diào)壓功能

龍芯3A4000 利用處理器核軟件分頻設置寄存器對處理器核進行調(diào)頻設置,該寄存器每4 位為一個頻控域,每個頻控域控制一個處理器核,其中頻控域的低3 位為分頻系數(shù),提供多種分級頻率[18]. 當龍芯3A4000 處理器通過睿頻將最高頻率從1 800 MHz 變?yōu)? 000 MHz時,處理器頻率被分為10 個等級,頻率表如表1 所示.根據(jù)電壓芯片能承受的最大電壓來確定處理器能穩(wěn)定運行的最高頻率.

龍芯3A4000 通過鎖相環(huán)(phase locked loop,PLL)來調(diào)節(jié)處理器的頻率,每個時鐘配置有3 個參數(shù):DIV_REFC、DIV_LOOPC和DIV_OUT. 根據(jù)3 個參數(shù)經(jīng)式(1)可得出最終的時鐘頻率:

其中,OSC_FREQ為外部參考時鐘頻率,設為100 MHz.

為了減少對PLL 和電壓的修改,根據(jù)處理器運行的頻率將處理器分為3 個狀態(tài): 空閑(idle)狀態(tài)、普通(normal)狀態(tài)和睿頻(boost)狀態(tài),同時依次從低到高對應著PLL 的3 個等級,如表1 的第3 列所示. 通過設定最高分頻系數(shù)和最低分頻系數(shù)對調(diào)頻調(diào)壓的范圍進行限制,其中空閑狀態(tài)下調(diào)節(jié)頻率的最高等級為4,即750 MHz; 普通狀態(tài)下調(diào)節(jié)頻率的最高等級為8,即1 500 MHz; 睿頻狀態(tài)下調(diào)節(jié)頻率的最高等級為10,即2 000 MHz. 當PLL 狀態(tài)改變時,相對應的時鐘參數(shù)DIV_REFC、DIV_LOOPC、DIV_OUT都需要重新設置. 同時,為了保持請求一致性,HyperTransport (HT)、片上網(wǎng)絡(network-on-chip,NoC)、共享緩存(share cache)、靜態(tài)隨機存儲器(static random-access memory,SRAM)也會進行相應的分頻操作.

由于現(xiàn)有一個PMIC 控制4 個處理器核的電壓,因此要根據(jù)4 個處理器核中的最高頻率來判斷PLL 的最終狀態(tài). 電壓會隨著PLL 狀態(tài)的改變而改變,空閑狀態(tài)時電壓為1 V,普通狀態(tài)時電壓為1.15 V,睿頻狀態(tài)時電壓為1.4 V. 當PLL 狀態(tài)升級時,先升壓再升頻;當PLL 狀態(tài)降級時,先降頻再降壓. SMC 通過I2C 控制PMIC 實現(xiàn)對處理器核電壓的控制. 電壓值以毫伏(mV)為單位,并經(jīng)過式(2)轉換得到最后的數(shù)據(jù),將最后得到的數(shù)據(jù)寫進uP9512s 電壓芯片,最終實現(xiàn)調(diào)節(jié)處理器核電壓的功能.

SMC 調(diào)節(jié)處理器核的頻率和電壓的整體流程如圖3 所示.

圖3 SMC 的循環(huán)調(diào)頻調(diào)壓流程圖

由圖3 可知,SMC 先獲取處理器核溫度,然后根據(jù)溫度調(diào)節(jié)風扇的轉速,接著根據(jù)4 個核中的最高頻率判斷PLL 等級等信息來得出最終的PLL 等級,最后根據(jù)PLL 等級調(diào)整處理器核頻率電壓以及系統(tǒng)其它組件的頻率. SMC 的主線程會一直循環(huán)運行這個流程,實現(xiàn)對處理器核頻率、電壓、溫度的實時監(jiān)測和統(tǒng)一管理.

2.2 溫度控制功能

溫度控制模塊是根據(jù)傳感器獲取的溫度改變脈沖寬度調(diào)制(pulse width modulation,PWM)的占空比來調(diào)節(jié)相對應的風扇轉速,以此實現(xiàn)芯片的降溫,達到保護芯片的目的.

龍芯3A4000 內(nèi)部集成兩個溫度傳感器,可以通過采樣寄存器進行觀測,在調(diào)頻時對處理器核的溫度進行判斷,判斷是否超過設定的安全溫度,若超過則降頻.讀取的寄存器的值經(jīng)過式(3)的計算得出最后處理器核的溫度.

其中,data為從溫度采樣寄存器讀取的值. 處理器工作時的溫度范圍應為–40 ℃至125 ℃,即Temp的取值范圍在–40 ℃至125 ℃之間.

SMC 根據(jù)獲取到的溫度進行風扇轉速的調(diào)節(jié). 龍芯3A4000 處理器采用自研的7A1000 橋片,將橋片集成的PWM 接口和對處理器核的溫度監(jiān)測相結合,并應用于散熱器風扇的轉速控制上. PWM 調(diào)節(jié)風扇轉速根據(jù)不同溫度會有不同的占空比從而風扇會有不同的轉速,溫度越高,占空比越高,風扇轉速就越快. 利用PWM 的低脈沖寬度寄存器用來配置PWM 輸出的周期信號的低電平,脈沖周期寬度寄存器用來配置總周期的長度,單位為PWM 模塊的時鐘周期. 設置總周期長度為255,通過改變低電平的長度來改變占空比,實現(xiàn)對風扇轉速的控制. 本文將風扇轉速劃分為5 個等級,如表2 所示.

表2 風扇轉速等級表

風扇有兩種模式,一種為人工(manual)模式,一種為自動(auto)模式,將風扇設置為自動模式,在調(diào)頻調(diào)壓的過程中,SMC 會一直根據(jù)從傳感器獲取的溫度按照表2 來調(diào)節(jié)風扇的轉速.

2.3 SMC 與處理器核的交互功能

2.3.1 核間通信

由于處理器核和SMC 是相互獨立的核,需建立核間通信才能完成命令的傳遞和結果的反饋. 選取處理器核和SMC 共享的、均能訪問到的32 位郵箱寄存器作為中間傳遞寄存器并進行核間通信. 處理器核將命令內(nèi)容放在郵箱寄存器中,SMC 的指令模塊輪詢讀取命令并根據(jù)命令進行相對應的操作. SMC 處理完成后,將反饋給處理器核的結果放在郵箱寄存器,處理器核輪詢讀取結果. 圖4 為處理器核和SMC 利用郵箱寄存器進行核間通信的大致過程.

圖4 SMC 和處理器核的核間通信過程

為保證處理器核和SMC 之間的快速通信,在核間通信的基礎上,設計了一套“Service Request”的通訊協(xié)議. 在寄存器的內(nèi)部定義了一個smc_message 的結構體,smc_message 由1 位命令是否完成的標志位complete、7 位命令類型cmd 和24 位參數(shù)arg 組成,以此來建立各種命令. 處理器核按照“Service Request”協(xié)議向SMC下達的命令可分為特征使能、獲取頻率等級、獲取頻率信息、獲取特征和設置頻率等級. 其中,當命令為調(diào)頻時,參數(shù)為頻率索引.

2.3.2 處理器核的驅(qū)動支持

正如第1.1 節(jié)所述,龍芯3A4000 處理器實現(xiàn)睿頻技術需添加相應的CPUFreq 驅(qū)動支持. 在SMC 功能大致實現(xiàn)后,將龍芯3A4000 處理器的相關參數(shù)提交給CPUFreq 子系統(tǒng),往CPUFreq core 模塊注冊相應的驅(qū)動. 在龍芯3A4000 的CPUFreq driver 模塊中定義cpufreq_driver 類型的loongson3_cpufreq_driver 變量,該變量中需實現(xiàn)的幾個具體的功能函數(shù)如下:

(1)init(): 在注冊龍芯驅(qū)動時調(diào)用,具體的工作是初始化cpufreq_policy 等相關的數(shù)據(jù)結構; 提供10 級頻率表等.

(2)verify(): 校驗CPUFreq governor 調(diào)頻策略提供的目標頻率的有效性.

(3)target_index(): 在切換頻率時調(diào)用. 根據(jù)要調(diào)節(jié)的目標頻率在頻率表中找到對應的頻率索引.

(4)get(): 獲取當前CPU 的頻率.

(5)exit(): 在驅(qū)動退出時調(diào)用.

當處理器核根據(jù)調(diào)頻策略確定要調(diào)節(jié)的目標頻率后,經(jīng)過CPUFreq driver 中的target_index()函數(shù)指針從表1 頻率表中得出相應的目標頻率索引. 處理器核將頻率索引作為調(diào)頻命令的參數(shù)通過核間通信發(fā)送給SMC. 龍芯基于SMC 的睿頻流程圖如圖5 所示.

圖5 分成左右兩部分,分別對應著處理器核和SMC.處理器核在向SMC 下達調(diào)頻命令后,剩下的調(diào)頻步驟全都在SMC 內(nèi)完成,處理器核只需要輪詢讀取郵箱寄存器的內(nèi)容,根據(jù)內(nèi)容判斷是否調(diào)頻成功. 此種睿頻方法可以使處理器核在不影響正常CPU 負載運行的情況下進行快速的調(diào)頻調(diào)壓. 同時,SMC 會一直循環(huán)圖3的調(diào)頻調(diào)壓的整個邏輯流程,實時監(jiān)測并調(diào)節(jié)處理器核的頻率、電壓和溫度狀態(tài). 最終在龍芯平臺上既實現(xiàn)了根據(jù)CPU 負載進行動態(tài)調(diào)頻調(diào)壓又實現(xiàn)了對頻率、電壓、溫度綜合考量的睿頻方法.

圖5 龍芯3A4000 基于SMC 實現(xiàn)處理器核睿頻流程圖

3 實驗測試與分析

本節(jié)通過實驗從性能和功耗兩方面對本文提出的基于SMC 的睿頻方法進行綜合評估. 實驗平臺是龍芯3A4000 處理器,操作系統(tǒng)為Fedora 28,使用Linux內(nèi)核5.4.66,內(nèi)存為DDR4 2400 8 GB 內(nèi)存. 龍芯3A4000默認的標準頻率是1.8 GHz,此時處理器核的電壓為1.25 V,系統(tǒng)運行期間頻率和電壓都不會改變. 當處理器核檢測到SMC 有調(diào)頻功能時,在/sys/devices/system/cpu/cpufreq 文件夾下會生成boost 文件,手動將boost 置1 后,處理器的最高頻率變?yōu)? 000 MHz,此時處理器核開啟睿頻功能,即基于SMC 的龍芯睿頻方法生效.用“l(fā)scpu”命令可查看當前處理器的相關信息,圖6 為龍芯3A4000 處理器開啟睿頻后的處理器信息圖.

由圖6 可知,此時,處理器支持的最高頻率為2 000 MHz,最低頻率為187 MHz,分別與表1 的第10 級和第1 級頻率相對應.

圖6 龍芯3A4000 處理器開啟睿頻的處理器信息圖

實驗將現(xiàn)有的沒有睿頻功能的情況(頻率為默頻1.8 GHz、電壓恒為1.25 V)和開啟睿頻功能的情況(即本文提出的基于SMC 的睿頻方法生效后的情況,最高頻率為2 GHz、電壓最高為1.4 V)進行對比. 為了更好地分析開啟睿頻功能后的性能和功耗情況,又將開啟睿頻功能的情況細分為采取Ondemand (按需)策略的睿頻情況和Performance (性能)策略的睿頻情況. 其中Ondemand (按需)策略會根據(jù)運行時的CPU負載動態(tài)調(diào)節(jié)頻率,Performance (性能)策略會讓處理器一直運行在最高頻.

實驗分為兩個部分: 第1 部分使用Unixbench 基準程序來獲得3 種情況的綜合性能數(shù)據(jù); 第2 部分獲得3 種情況在運行Unixbench 基準程序時的功耗情況.

3.1 性能測試

本節(jié)采用性能測試工具Unixbench 測試3 種情況下的龍芯3A4000 處理器的綜合性能. Unixbench 從系統(tǒng)調(diào)用、IO 讀寫、進程、管道、運算等多方面進行性能測試,能較為全面地綜合評價系統(tǒng)各方面性能,其默認測試集由dhry、whets、execl、fstime、fsbuffer、fsdisk、pipe、context1、spawn、syscall、shell1 和shell8 這13 個基準測試程序組成，具體描述如表3 最后一列所示.

Unixbench 測試默認會運行單路和4 路并行測試.由于本實驗環(huán)境中,一個電壓芯片控制4 個處理器核的電壓,當處理器開啟睿頻功能并處于滿負載時,處理器頻率會調(diào)節(jié)到最高頻,電壓會被調(diào)節(jié)到最高壓,此時4 個處理器核的頻率均可以調(diào)節(jié)到最高頻率. 為了更好地體現(xiàn)睿頻后性能提升的效果,取4 路并行測試結果進行分析,使用“./Run -c 4 index”命令對所包含的測試程序進行4 路測試. 龍芯3A4000 在3 種情況下運行Unixbench 性能測試的結果如表3 所示,第2–13 行分別對應著Unixbench 中的各項性能測試的名稱、3 種情況各項性能測試分數(shù)以及對性能測試項的描述,最后一行是Unixbench 測試得出的3 種情況的綜合性能分數(shù).

從表3 的最后一組(system benchmarks index score)綜合性能分數(shù)來看,睿頻后處理器無論是運行CPU 密集型任務(dhrystone、whetstone、pipe throughput、system call overhead)還是IO 密集型任務(文件系統(tǒng)相關任務file copy)還是進程創(chuàng)建、切換相關任務(excel throughput、pipe-based context switching、process creation、shell scripts)都可以看到睿頻帶來的性能提升,并且處理器無論是采用按需策略還是性能策略,綜合性能都有一定的提升,其中按需策略性能提升了約25.6%,性能策略性能提升了約34.2%. 因為采用性能策略時處理器一直運行在最高頻,按需策略在任務切換空隙時處理器負載降低,處理器核運行的頻率隨之降低,運行測試程序時為滿負載狀態(tài),處理器核的頻率又會回到最高頻,所以按需策略相較性能策略分數(shù)略低.

表3 龍芯3A4000 處理器3 種情況下運行Unixbench 性能測試結果表

3.2 功耗測試

在功耗測試中,在3 種情況運行Unixbench 測試的同時,利用功率計66205 測量整機功耗,并計算得出平均功耗進行對比,功耗測量結果如表4 所示.

由表4 可知,在空閑狀態(tài)下,處理器睿頻后采用按需策略時功耗最低,原因是空閑狀態(tài)下處理器一直處于最低頻率187 MHz,與處理器沒有睿頻功能時一直運行在1 800 MHz 時的功耗相比,功耗降低了33.4%.處理器采用性能策略時運行頻率一直在2 000 MHz,與其恒運行在1 800 MHz 頻率功耗相比,略有提升.

表4 龍芯3A4000 處理器3 種情況下運行Unixbench 的功耗測量結果表

在運行Unixbench 測試程序期間,處理器開啟睿頻功能采用按需策略與其采用性能策略相比,因按需策略不會一直運行在最高頻,所以功耗較低; 但由于Unixbench 測試大多數(shù)情況都是處理器滿負載的情況,所以處理器運行這兩個策略之間的功耗相差不大. 處理器采用按需和性能策略比其恒運行在1 800 MHz 時平均功耗分別提高了23.3%、25.5%. 除了頻率和電壓的升高,還有散熱的問題也會導致整體功耗的提高.

綜合第3.1 節(jié)的性能測試和第3.2 節(jié)的功耗測試結果,龍芯3A4000 基于SMC 的睿頻方法與未進行睿頻的情況相比,按需策略滿負載時性能提升了25.6%、功耗提高了23.3%,空閑時功耗降低了33.4%; 性能策略滿負載時性能提升了34.2%、功耗提高了25.5%,空閑時功耗相差不大. 由此得出,龍芯3A4000 基于SMC 的睿頻方法雖增加了功耗,但性能提升的效果更明顯. 在實際情況中,處理器不會一直運行在滿負載的情況下,使用按需策略動態(tài)調(diào)節(jié)電壓和頻率,既可以在高負載的時候提高處理器的頻率和電壓來提高運算能力,也可以在低負載的時候降低處理器的頻率和電壓來降低能耗. 用戶可以根據(jù)自己的需求選擇是否開啟睿頻、選擇合適的調(diào)頻策略,以此來滿足更好的用戶體驗.

4 結論與展望

龍芯3A4000 之前的處理器無法動態(tài)調(diào)節(jié)自身電壓,這不僅阻礙了頻率提升到高頻,也阻礙了能耗的節(jié)約. 本文提出了基于SMC 的睿頻方法,讓龍芯3A4000處理器可以運行在超過默認頻率的高頻,在提高電壓來維持高頻穩(wěn)定運行的同時,對處理器芯片溫度進行監(jiān)測保護,提高了系統(tǒng)可靠性. 通過性能測試和功耗測試來驗證該方法的可行性,實驗結果表明,該方法有效且可靠.

未來的研究工作在完善SMC 溫度散熱控制、電壓細粒度快速調(diào)節(jié)的同時,還要完善龍芯平臺下的調(diào)頻策略等,使龍芯處理器能提升到更高的主頻,達到能耗和性能之間更好的平衡點.