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▶ アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-21
(45)【発行日】2024-11-29
(54)【発明の名称】低電力状態後のデマンドベースのプローブフィルタ初期化
(51)【国際特許分類】
G06F 12/0815 20160101AFI20241122BHJP
G06F 12/0806 20160101ALI20241122BHJP
G06F 15/78 20060101ALI20241122BHJP
【ＦＩ】
G06F12/0815
G06F12/0806 100
G06F15/78 515
G06F15/78 530
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2023577540
(86)(22)【出願日】2022-06-07
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-10
(86)【国際出願番号】 US2022032540
(87)【国際公開番号】W WO2022271444
(87)【国際公開日】2022-12-29
【審査請求日】2024-01-25
(31)【優先権主張番号】17/357,047
(32)【優先日】2021-06-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】591016172
【氏名又は名称】アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＭＩＣＲＯ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】100108833
【弁理士】
【氏名又は名称】早川 裕司
(74)【代理人】
【識別番号】100111615
【弁理士】
【氏名又は名称】佐野 良太
(74)【代理人】
【識別番号】100162156
【弁理士】
【氏名又は名称】村雨 圭介
(72)【発明者】
【氏名】ベンジャミン チェン
(72)【発明者】
【氏名】アミット ピー． アプテ
【審査官】北村 学
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１９－５３４５０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１９５８３０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２６５７７８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１３／０２７２６１（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
ＩＰＣ Ｇ０６Ｆ １２／０８ － １２／１２８
Ｇ０６Ｆ １５／７８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
データプロセッサであって、複数のリクエスタと、
複数のレスポンダと、
前記複数のリクエスタと前記複数のレスポンダとの間で要求をルーティングするためのデータファブリックと、
電力管理コントローラと、を備え、
前記データファブリックは、
メモリのキャッシュされたラインの状態を追跡するプローブフィルタであって、初期化状態を有するプローブフィルタを備え、
前記電力管理コントローラは、
プローブフィルタクライアントである全てのリクエスタが非動作電力状態にある間に、前記データファブリックが非動作電力状態を離れて、プローブフィルタクライアントではないリクエスタからの要求を実行する場合に、前記プローブフィルタが前記初期化状態に入るのを遅延させ、プローブフィルタクライアントである少なくとも１つのリクエスタが動作電力状態にある場合に、前記プローブフィルタが前記初期化状態に入ることを許容するように動作可能である、
データプロセッサ。
【請求項2】
前記データファブリックは、クロスバールータと、
前記クロスバールータに結合され、前記初期化状態中に、プローブフィルタクライアントであるリクエスタからのキャッシュ可能なコヒーレント要求をブロックし、プローブフィルタクライアントではないリクエスタからの要求を実行するように動作可能な１つ以上のコヒーレントスレーブコントローラと、を備える、
請求項１のデータプロセッサ。
【請求項3】
前記コヒーレントスレーブコントローラは、前記初期化状態中に、ブロックされたキャッシュ可能なコヒーレント要求に依存する動作可能なブロック要求である、請求項２のデータプロセッサ。
【請求項4】
前記コヒーレントスレーブコントローラは、前記初期化状態中に、プローブフィルタクライアントではないリクエスタからのコヒーレント要求をキャッシュミスとして分類し、実行するように動作可能である、請求項２のデータプロセッサ。
【請求項5】
前記電力管理コントローラは、プローブフィルタクライアントである前記リクエスタのうち少なくとも１つがその非動作電力状態を離れて初期化状態に入ることに応じて、前記プローブフィルタをその初期化状態に入らせる、請求項１のデータプロセッサ。
【請求項6】
プローブフィルタクライアントである前記リクエスタは、中央処理ユニット（ＣＰＵ）コアを備える、請求項１のデータプロセッサ。
【請求項7】
グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）コア及び入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースコントローラのうち１つ以上を含む、プローブフィルタクライアントではないリクエスタを備える、請求項６のデータプロセッサ。
【請求項8】
方法であって、データファブリックにおいて、複数のリクエスタと複数のレスポンダとの間で要求をルーティングすることと、
前記データファブリックに結合されたプローブフィルタにおいて、メモリのキャッシュされたラインの状態を追跡することと、
前記データファブリックが非動作電力状態に入ることに応じて、前記プローブフィルタを非動作電力状態に置くことと、
プローブフィルタクライアントである全てのリクエスタが非動作電力状態にある間に前記データファブリックがその非動作電力状態を離れることに応じて、プローブフィルタクライアントではないリクエスタからの要求を実行し、キャッシュされたラインに関するデータが前記非動作電力状態の後に初期化されるプローブフィルタ初期化状態を遅延させることと、
プローブフィルタクライアントである前記リクエスタのうち少なくとも１つがその非動作電力状態を離れることに応じて、前記プローブフィルタをその初期化状態に入らせることと、を含む、
方法。
【請求項9】
前記プローブフィルタ初期化状態中に、前記データファブリック上のプローブフィルタクライアントである前記リクエスタからのキャッシュ可能なコヒーレント要求をブロックすることを含む、請求項８の方法。
【請求項10】
前記プローブフィルタ初期化状態中に、前記データファブリック上のブロックされたキャッシュ可能なコヒーレント要求に依存する要求をブロックすることを含む、請求項８の方法。
【請求項11】
前記初期化状態中に、前記データファブリック上のプローブフィルタクライアントではないリクエスタからのコヒーレント要求をキャッシュミスとして実行することを含む、請求項８の方法。
【請求項12】
プローブフィルタクライアントではない前記リクエスタは、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）コア及び入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースコントローラのうち１つ以上を備える、請求項１１の方法。
【請求項13】
前記プローブフィルタ初期化状態中に、プローブフィルタクライアントである前記リクエスタからのキャッシュ不可能なコヒーレント要求をキャッシュミスとして実行することを含む、請求項８の方法。
【請求項14】
プローブフィルタクライアントである前記リクエスタは、中央処理ユニット（ＣＰＵ）コアを備える、請求項８の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
コンピュータシステムは、異なる入力／出力及び通信機能のために様々な周辺構成要素を利用する。システムオンチップ（system-on-chip、ＳＯＣ）は、単一の集積回路チップ上で、中央処理ユニット（central processing unit、ＣＰＵ）コア及びグラフィックス処理ユニット（graphics processing unit、ＧＰＵ）等のデータ処理回路を周辺コントローラ及びメモリインターフェースと組み合わせ、携帯型の電池式動作によく適している。例えば、ＳＯＣは、ディスプレイコントローラ、画像信号プロセッサ（image signal processor、ＩＳＰ）及びＳＯＣ上の他の周辺コントローラを組み込んで、コンピュータシステムへの情報の入力及びコンピュータシステムからの情報の出力を可能にすることができる。そのような大規模で複雑なＳＯＣでは、デバイスは、典型的には、大型のオンチップルーティング回路又は「データファブリック」を通してアクセスをルーティングすることによって、メモリ等のリソース間でデータを転送する。
【0002】
典型的なＳＯＣ上の回路の多様性は、省電力モードを実装するための問題を提示する。周辺コントローラの多くは、リアルタイムで動作し、等時性であり、ある期間にわたって共有メモリリソースにある量の帯域幅を必要とする。この要求は、チップ幅の低電力状態の実装を妨げてきた。例えば、ＣＰＵコア及びＧＰＵがアイドルである場合に、周辺コントローラは、依然としてアクティブであり、バッファに記憶することができるデータを受信している場合があるが、バッファが一杯になる前にデータをメモリに送信しなければならない。
【0003】
一方、ＣＰＵ及びＧＰＵは、アイドル期間によって分離された高アクティビティの期間を有する傾向がある。アイドル期間が短いと予想される場合に、データファブリック、メモリコントローラ及びメモリは、典型的には、アクティブのままであり、したがって、より多くのデータを転送するために、周辺コントローラからの要求に迅速にサービスすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【図1】従来技術で知られているコンピュータシステム電力状態のためのアドバンスドコンフィグレーションアンドパワーインターフェース（Advanced Configuration and Power Interface、ＡＣＰＩ）モデルのブロック図である。
【図2】いくつかの実施形態による、データ処理システムのブロック図である。
【図4】例示的な実施形態による、保持低電力状態に入るためのプロセスを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0005】
以下の説明において、異なる図面における同一の符号の使用は、同様の又は同一のアイテムを示す。別段言及されなければ、「結合される」という単語及びその関連する動詞形は、当技術分野で知られている手段による直接接続及び間接電気接続の両方を含み、また、別段言及されなければ、直接接続の任意の記述は、好適な形態の間接電気接続を使用する代替の実施形態も意味する。
【0006】
データプロセッサは、複数のリクエスタと、複数のレスポンダと、データファブリックと、電力管理コントローラと、を含む。データファブリックは、複数のリクエスタと複数のレスポンダとの間で要求をルーティングする。データファブリックは、メモリのキャッシュされたラインの状態を追跡し、初期化状態を有するプローブフィルタを含む。電力管理コントローラは、プローブフィルタクライアントである全てのリクエスタが非動作電力状態にある間に、データファブリックが非動作電力状態を離れる場合に、プローブフィルタが初期化状態に入ることを遅延させ、プローブフィルタクライアントである少なくとも１つのリクエスタが動作電力状態にある場合に、プローブフィルタが初期化状態に入ることを許容するように動作する。
【0007】
方法は、データファブリックにおいて、複数のリクエスタと複数のレスポンダとの間で要求をルーティングすることを含む。データファブリックに結合されたプローブフィルタにおいて、メモリのキャッシュされたラインの状態が追跡される。プローブフィルタは、データファブリックが非動作電力状態に入ることに応じて、非動作電力状態に置かれる。プローブフィルタクライアントである全てのリクエスタが非動作電力状態にある間にデータファブリックがその非動作電力状態を離れることに応じて、キャッシュされたラインに関するデータが初期化されるプローブフィルタ初期化状態が遅延される。プローブフィルタクライアントである少なくとも１つのリクエスタがその非動作電力状態を離れることに応じて、プローブフィルタは、その初期化状態に入る。
【0008】
データファブリック回路は、複数のリクエスタと複数のレスポンダとの間で要求をルーティングする。データファブリック回路は、メモリのキャッシュされたラインの状態を追跡し、初期化状態を有するプローブフィルタを含む。データファブリックは、電力管理コントローラからのコマンドに応じて、プローブフィルタクライアントとして動作するリクエスタの第１のグループの各々が非動作電力状態にある場合に、データファブリックが非動作電力状態を離れる場合に、プローブフィルタ初期化状態を遅延させるように動作可能である。
【0009】
図１は、従来技術で知られているコンピュータシステム電力状態のためのアドバンスドコンフィグレーションアンドパワーインターフェース（ＡＣＰＩ）モデル１００のブロック図である。ＡＣＰＩモデル１００は、デバイス及びコンピュータシステム全体の両方のデバイス構成及び電力管理のための業界標準インターフェースを確立するために、様々なコンピュータシステム、ソフトウェア及びコンポーネントベンダによって開発されたＡＰＣＩ仕様の一部である。
【0010】
ＡＣＰＩモデル１００は、「作業」状態として知られるＧ０（Ｓ０）状態１１０、「スリープ」状態として知られるＧ１状態１２０、「ソフトオフ」状態として知られるＧ２（Ｓ５）状態１３０、及び、「機械的オフ」状態として知られるＧ３状態１４０を含むグローバルシステム状態のセットの周りに編成されたコンピュータシステム内の様々なデバイスの状態の階層を定義する。加えて、ＡＣＰＩモデル１００は、ＡＣＰＩ互換オペレーティングシステムがロードされる前の基本入出力システム（basic input/output system、ＢＩＯＳ）動作に対応する既存のＢＩＯＳ電力管理インターフェースに適応する「レガシー」状態として知られる状態１５０を含む。また、ＡＣＰＩモデル１００は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）状態１６０のセットと、モデム、ハードディスクドライブ（hard disk drive、ＨＤＤ）及びコンパクトディスク読み出し専用メモリ（compact disc read only memory、ＣＤＲＯＭ）等のデバイスのためのデバイス状態又は「Ｄ」状態１７０のセットと、を定義する。
【0011】
ＡＣＰＩモデル１００は周知であり、大部分の態様についてはこれ以上説明することはない。しかしながら、中央処理ユニットの電力状態に関する態様は、本開示を理解することに関連しており、ここで説明する。
【0012】
Ｇ０（Ｓ０）状態１１０では、周辺デバイスは、それらの電力状態を動的に変更させることができ、ユーザは、ソフトウェアシステムが所望の性能又はバッテリ寿命のためにコンピュータを最適化することができるように、ユーザインターフェースを通して、システムの様々な性能及び電力特性を選択することができる。この状態では、コンピュータシステムは外部イベントにリアルタイムで応答する。Ｇ０（Ｓ０）状態から、コンピュータシステムは、ＢＩＯＳ等のシステムファームウェアの制御下で、様々な省電力スリープ状態又は「Ｓ状態」を含むＧ１状態１２０に移行し、ウェイクイベントに応じて作業状態に戻ることができる。
【0013】
Ｇ０（Ｓ０）状態１１０では、ＣＰＵは、プロセッサが命令を実行する「Ｃ０」状態、及び、「Ｃ１」から「Ｃｎ」とラベル付けされた様々な低電力又は「アイドル」状態を含む様々な状態で動作することが可能である。Ｃ０状態では、ＣＰＵは、様々な性能状態又は「Ｐ状態」で動作することが可能であり、動作周波数は、動的電圧及び周波数スケーリング（dynamic voltage and frequency scaling、ＤＶＦＳ）を使用して現在実行中のアプリケーションプログラムのニーズをサポートするために上昇又は抑制することができる。アイドル状態Ｃ１～Ｃｎでは、ＣＰＵはアイドルであり、命令を実行しないが、電力消費及びウェイクアップ待ち時間の様々な組み合わせを有し、より低い電力消費は、より長いウェイクアップ待ち時間とトレードオフされる。したがって、例えば、Ｃ１状態では、電力消費は最も高いが、ウェイクアップ待ち時間は最も短く、一方、Ｃｎ状態では、電力消費は最も低いが、ウェイクアップ待ち時間は最も長い。
【0014】
ＡＣＰＩモデル１００を使用して、各特定のコンピュータシステムは、アプリケーション環境に適したＰ状態及びＣ状態の異なる組み合わせをサポートし得る。ＡＣＰＩモデル１００によって指定されていない方法で、低減された電力消費と低い待ち時間との間のより良いトレードオフを達成することは、依然として望ましい目標である。
【0015】
図２は、いくつかの実施形態による、データ処理システム２００のブロック図である。データ処理システム２００は、ＳＯＣ２１０の形態のデータプロセッサと、低電力ダブルデータレートシンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ（low-power Double Data Rate synchronous dynamic random-access memory、ＬＰＤＤＲｘ ＳＤＲＡＭ）２７３及び２８３の形態の外部メモリと、を含む。実際のデータ処理システムの多くの他のコンポーネントが典型的に存在するが、本開示を理解することに関連せず、説明を容易にするために図２には示されていない。
【0016】
ＳＯＣ２１０は、概して、システム管理ユニット（system management unit、ＳＭＵ）２１１と、システム管理ネットワーク（system management networkユニット、ＳＭＮ）２１２と、「ＣＣＸ」とラベル付けされた中央処理（ＣＰＵ）コア複合体２２０と、「ＧＦＸ」とラベル付けされたグラフィックスコントローラ２３０と、リアルタイムクライアントサブシステム２４０と、メモリ／クライアントサブシステム２５０と、データファブリック２６０と、メモリチャネル２７０及び２８０と、周辺コンポーネントインターフェースエクスプレス（Peripheral Component Interface Express、ＰＣＩｅ）サブシステム２９０と、を含む。当業者によって理解されるように、ＳＯＣ２１０は、全ての実施形態に存在するこれらの要素の全てを有していなくてもよく、更に、その中に含まれる追加の要素を有し得る。
【0017】
ＳＭＵ２１１は、ＳＭＮ２１２を介してＳＯＣ２１０内の主要コンポーネントに双方向に接続されている。ＳＭＮ２１２は、ＳＯＣ２１０のための制御ファブリックを形成する。ＳＭＵ２１１は、ＳＯＣ２１０上のリソースの動作を制御して、それらの間の通信を同期させるローカルコントローラである。ＳＭＵ２１１は、ＳＯＣ２１０上の様々なプロセッサのパワーアップシーケンシングを管理し、リセット、イネーブル及び他の信号を介して複数のオフチップデバイスを制御する。ＳＭＵ２１１は、ＳＯＣ２１０のコンポーネントの各々にクロック信号を提供するために、位相ロックループ（phase locked loop、ＰＬＬ）等の１つ以上のクロックソース（図示せず）を含む。また、ＳＭＵ２１１は、様々なプロセッサ及び他の機能ブロックのための電力を管理し、適切なＰ状態を判定するためにＣＰＵコア複合体２２０内のＣＰＵコア及びグラフィックスコントローラ２３０から測定された電力消費値を受信し得る。
【0018】
ＣＰＵコア複合体２２０は、ＣＰＵコアのセットを含み、その各々は、ＳＭＮ２１２を介してＳＭＵ２１１に双方向に接続されている。各ＣＰＵコアは、ラストレベルキャッシュのみを他のＣＰＵコアと共有する単一コアであってもよく、クラスタ内の他のコアの全てではないが一部と組み合わされ得る。
【0019】
グラフィックスコントローラ２３０は、ＳＭＮ２１２を介してＳＭＵ２１１に双方向に接続されている。グラフィックスコントローラ２３０は、頂点処理、フラグメント処理、シェーディング、テクスチャブレンディング等のグラフィックス動作を高度に統合された並列方式で行うことが可能な高性能グラフィックス処理ユニットである。グラフィックスコントローラ２３０は、その動作を実行するために、外部メモリへの周期的なアクセスを必要とする。図２に示される実施形態では、グラフィックスコントローラ２３０は、統合メモリアーキテクチャとして知られるアーキテクチャであるＣＰＵコア複合体２２０内のＣＰＵコアと共通メモリサブシステムを共有する。ＳＯＣ２１０は、ＣＰＵとＧＰＵの両方を含むので、加速処理ユニット（accelerated processing unit、ＡＰＵ）とも呼ばれる。
【0020】
リアルタイムクライアントサブシステム２４０は、代表的なリアルタイムクライアント２４２及び２４３等のリアルタイムクライアントのセットと、「ＭＭ ＨＵＢ」とラベル付けされたメモリ管理ハブ２４１と、を含む。各リアルタイムクライアントは、ＳＭＮ２１２を介してＳＭＵ２１１に双方向接続されており、メモリ管理ハブ２４１に双方向接続されている。リアルタイムクライアントは、画像信号プロセッサ（ＩＳＰ）、オーディオコーダ－デコーダ（コーデック）、モニタ上に表示するためにグラフィックスコントローラ２３０によって生成されたオブジェクトをレンダリング及びラスタ化するディスプレイコントローラ等のように、データの周期的な移動を必要とする任意のタイプの周辺コントローラであり得る。
【0021】
メモリ／クライアントサブシステム２５０は、代表的なメモリ／クライアントデバイス２５２及び２５３等のメモリ要素又は周辺コントローラのセットと、「ＳＹＳＨＵＢ／ＩＯＨＵＢ」とラベル付けされたシステム及び入力／出力ハブ２５１と、を含む。各メモリ／クライアントデバイスは、ＳＭＮ２１２を介してＳＭＵ２１１に双方向に接続されており、システム及び入力／出力ハブ２５１に双方向に接続されている。メモリ／クライアントデバイスは、不揮発性メモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（static random-access memory、ＳＲＡＭ）、シリアルアドバンストテクノロジーアタッチメント（Serial Advanced Technology Attachment、ＳＡＴＡ）インターフェースコントローラ等の外部ディスクコントローラ、ユニバーサルシリアルバス（universal serial bus、ＵＳＢ）コントローラ、システム管理ハブ等のように、非周期的にデータを記憶するか又はデータへのアクセスを必要とする回路である。
【0022】
データファブリック２６０は、ＳＯＣ２１０でのトラフィックのフローを制御する相互接続である。データファブリック２６０は、ＳＭＮ２１２を介してＳＭＵ２１１に双方向に接続されており、ＣＰＵコア複合体２２０、グラフィックスコントローラ２３０、メモリ管理ハブ２４１、システム及び入力／出力ハブ２５１に双方向に接続されている。データファブリック２６０は、ＳＯＣ２１０の様々なデバイスのうち何れかの間でメモリマッピングされたアクセス要求及び応答をルーティングするためのクロスバースイッチを含む。データファブリックは、システム構成に基づいてメモリアクセスの送信先を判定するために、基本入力／出力システム（ＢＩＯＳ）によって定義されるシステムメモリマップ及び各仮想接続のためのバッファを含む。
【0023】
メモリチャネル２７０及び２８０は、外部メモリ２７３及び２８３との間のデータの転送を制御する回路である。メモリチャネル２７０は、メモリコントローラ２７１と、外部メモリ２７３に接続された「ＰＨＹ」とラベル付けされた物理インターフェース回路２７２と、によって形成される。メモリコントローラ２７１は、ＳＭＮ２１２を介してＳＭＵ２１１に双方向に接続されており、データファブリック２６０に双方向に接続されたアップストリームポートと、ダウンストリームポートと、を有する。物理インターフェース回路２７２は、メモリコントローラ２７１に双方向に接続されたアップストリームポートと、外部メモリ２７３に双方向に接続されたダウンストリームポートと、を有する。同様に、メモリチャネル２８０は、メモリコントローラ２８１と、外部メモリ２８３に接続された物理インターフェース回路２８２と、によって形成される。メモリコントローラ２８１は、ＳＭＮ２１２を介してＳＭＵ２１１に双方向に接続されており、データファブリック２６０に双方向に接続されたアップストリームポートと、ダウンストリームポートと、を有する。物理インターフェース回路２８２は、メモリコントローラ２８１に双方向に接続されたアップストリームポートと、外部メモリ２８３に双方向に接続されたダウンストリームポートと、を有する。
【0024】
周辺コンポーネントインターフェースエクスプレス（ＰＣＩｅ）サブシステム２９０は、ＰＣＩｅコントローラ２９１及びＰＣＩｅ物理インターフェース回路２９２を含む。ＰＣＩｅコントローラ２９１は、ＳＭＮ２１２を介してＳＭＵ２１１に双方向に接続されており、システム及び入力／出力ハブ２５１に双方向に接続されたアップストリームポートと、ダウンストリームポートと、を有する。ＰＣＩｅ物理インターフェース回路２９２は、ＰＣＩｅコントローラ２９１に双方向に接続されたアップストリームポートと、図２に示されていないＰＣＩｅファブリックに双方向に接続されたダウンストリームポートと、を有する。ＰＣＩｅコントローラは、ＰＣＩｅスイッチ、ルータ及びデバイスを含むＰＣＩｅネットワークへの接続のために、ＰＣＩｅシステムのＰＣＩｅルート複合体を形成することが可能である。
【0025】
動作では、ＳＯＣ２１０は、単一チップ上にＣＰＵコア複合体２２０及びグラフィックスコントローラ２３０を含むコンピューティングデバイス及びストレージデバイスの複雑な組み合わせを統合する。これらのコントローラのほとんどは周知であり、これ以上説明しない。また、ＳＯＣ２１０は、ＳＭＵ２１１及び／又はオペレーティングシステムソフトウェアの制御下で、Ｐ状態上昇及びスロットリング並びにＣ状態への出入りを含む様々なシステム監視及び電力節約機能を実装する。
【0026】
例えば、ＳＯＣ２１０は、命令が実行されていないアイドル期間に基づいて、ＣＰＵコア複合体２２０及びグラフィックスコントローラ２３０の様々なアイドル状態への出入りを制御する。知られているように、ＣＰＵコア複合体２２０及びグラフィックスコントローラ２３０が全てアイドル状態に入る場合に、ＳＯＣ２１０の他のコンポーネントも、電力を節約するために適切なアイドル状態に置くことができる。一例では、ＣＰＵコア複合体２２０は、浅いアイドル状態（Ｃ１）及び深いアイドル状態（Ｃ６）状態を含む２つのアイドル状態をサポートする。「パッケージＣ６」（ＰＣ６）状態は、ＣＣＸコアの全てがＣ６状態にあり、ＣＣＸ内のレベル３キャッシュを含む全てのキャッシュがフラッシュされている状態である。ＡＣＰＩモードによれば、Ｃ１状態は最も軽いＣ状態であり、単にクロックゲーティングと電源電圧の低下を伴い得るだけで、ＳＯＣ２１０はその状態を保持するだけでなく、非常に低い待ち時間でアクティブ状態に戻ることが許容される。一方、Ｃ６状態は、非常に深いＣ状態であり、クロック信号及び電源電圧をゲーティングすることによって電力消費を低減するが、出るための待ち時間も非常に長くなる。Ｃ６状態での予想滞在時間は、例えば数十マイクロ秒のオーダーである可能性があるため、出入りの待ち時間が長くなるにもかかわらず、依然として正味の消費電力が提供される。
【0027】
いくつかの知られているシステムでは、ＳＯＣ２１０の他のコンポーネントも、データ処理要素のアイドル状態に対応するように様々なアイドル状態に置かれ得る。ある１つの例では、各ＣＰＵ及びＧＰＵがＣ１状態に入る場合に、データファブリック及びメモリシステムは完全に動作可能なままであるが、それらが概ね必要とされない場合に著しい電力を消費する。しかしながら、各ＣＰＵ及びＧＰＵがＣ６状態に入る場合に、データファブリック２６０も、電力及びクロックゲーティングを伴う対応するアイドル電力状態に置かれる。データファブリックは、このアイドル電力状態に入る前に、外部メモリをセルフリフレッシュ状態にし、メモリコントローラ及びＰＨＹを同様の低電力状態にする。
【0028】
図３は、いくつかの実施形態による、図２のデータファブリック２６０のブロック図である。データファブリック２６０は、マスタポート３１０のセット、スレーブポート３２０のセット、クロスバールータ３３０、及び、電力コントローラ回路３５０を含む。
【0029】
マスタポート３１０は、代表的なコヒーレントマスタポート３１１及び３１２、並びに、代表的なマスタポート３１３及び３１４を含むメモリアクセス要求を生成可能な各デバイスのためのポートを含む。ポート３１１、３１２、３１３、３１４の各々は、図２に示すように、対応する要求デバイスに双方向に接続されるように適合されており、双方向ダウンストリームポートを有する。各マスタポートは、アクセスを一時的に記憶するための内部ＦＩＦＯバッファを有する。コヒーレントマスタポート３１１及び３１２は、様々な実施形態で、ＣＣＸ２２０、ＧＦＸ２３０又は他のＣＰＵ又はＧＰＵリクエスタ等のコヒーレントリクエスタにアップストリーム方向で接続する。マスタポート３１３及び３１４は、アップストリーム方向で、それぞれＭＭハブ２４１及びＩＯＨＵＢ２５１を通して、ディスプレイコントローラ又はマルチメディアコントローラ等の主に非コヒーレントリクエスタに接続されている。
【0030】
スレーブポート３２０は、代表的な非コヒーレントスレーブポート３２１と、代表的なコヒーレントスレーブポート３２２及び３２３と、を含む、メモリアクセス要求に応答可能な各デバイスのためのポートを含む。スレーブポート３２１、３２２、３２３の各々は、双方向アップストリームポートを有し、図２に示されるように、対応する応答デバイスに双方向に接続されるように適合されている。各スレーブポートは、アクセスを一時的に記憶するための内部ＦＩＦＯバッファを有する。コヒーレントスレーブポート３２２及び３２３の各々は、メモリのキャッシュされたラインの状態を追跡するために、それぞれのプローブフィルタ３６０に双方向に接続されている。各コヒーレントスレーブポートは、ポートのためのコヒーレントスレーブコントローラを含む。
【0031】
クロスバールータ３３０は、マスタポート３１０のダウンストリーム双方向接続への双方向接続と、スレーブポート３２０のアップストリーム双方向接続への双方向接続と、を有する。クロスバールータ３３０は、データファブリック２６０の心臓部であり、マスタポートと対応するスレーブポートとの間でアクセスをルーティングすることによって、リクエスタの宛先アドレスに基づいてマスタとスレーブとの間の仮想接続を形成する。
【0032】
電力コントローラ回路３５０は、ローカルＣ状態コントローラ３５１、クロックゲート回路３５２、電力ゲート回路３５３、及び、プローブフィルタクロックゲート３４５を含む。ローカルＣ状態コントローラ３５１は、「ＳＯＣ ＳＴＡＴＥ」とラベル付けられた信号を受信するための第１の入力と、プローブフィルタ電力ゲート３５５に接続された第１の出力と、第２及び第３の出力と、を有する。クロックゲート回路３５２は、「ＦＣＬＫ」とラベル付けされたデータファブリッククロック信号を受信するための入力と、ローカルＣ状態コントローラ３５１の第２の出力に接続された制御入力と、選択的にゲートされたクロック信号をデータファブリック２６０に提供するための出力と、を有する。電力ゲート回路３５３は、「ＶＤＤ」とラベル付けされたデータファブリック電源電圧を受信するための入力と、ローカルＣ状態コントローラ３５１の第３の出力に接続された制御入力と、選択的にゲートされた電源電圧をデータファブリック２６０に提供するための出力と、を有する。
【0033】
プローブフィルタ電力ゲート３５５は、電力ゲート回路３５３から電源電圧を受け取る入力（図示せず）と、プローブフィルタ３６０に接続された出力と、を有する。プローブフィルタ電力ゲート３５５は、Ｃ状態コントローラ３５１の制御下で選択的に動作して、プローブフィルタ３６０への電力供給をゲートし、図４に関して更に説明するように低電力状態を提供する。
【0034】
概して、データファブリック２６０は、リクエスタ（ＣＰＵコア、ＧＰＵ、リアルタイムクライアントコントローラ等）とレスポンダ（メモリコントローラ及びＰＨＹを通した外部メモリ、オンチップメモリ等）との間でメモリアクセス要求及び応答をルーティングする。ローカルＣ状態コントローラは、Ｃ状態でクロックゲート３５２及び電力ゲート３５３の両方をアクティブ化する。加えて、それは、Ｃ状態に入る場合にファブリッククロック信号ＦＣＬＫを生成する位相ロックループを無効にする等のように、図３に示されていない追加のステップを行い得る。
【0035】
この実施形態では、Ｃ状態コントローラ３５１及びプローブフィルタ電力ゲート３５５は、プローブフィルタ低電力状態及びプローブフィルタ初期化状態を提供するように動作する電力状態制御回路を含む。プローブフィルタ低電力状態から出る場合に、電力状態制御回路は、以下で更に説明するように、全ての第１のリクエスタが非動作電力状態にある間にデータファブリックが非動作電力状態を離れる場合に、プローブフィルタがプローブフィルタ初期化状態に入ることを遅延させ、少なくとも１つの第１のリクエスタが動作電力状態にある場合に、プローブフィルタがプローブフィルタ初期化状態に入ることを許容するように動作可能である。
【0036】
図４は、例示的な実施形態による、プローブフィルタにおいて低電力状態に入るプロセスと低電力状態から出るプロセスを示すフローチャート４００である。図示されたプロセスは、ローカルＣ状態コントローラ３５１の制御下にあるデータファブリック２６０、又は、プローブフィルタクロックゲーティング能力及びローカルＣ状態コントローラ３５１のものと同様の好適な電力状態コントローラ電力状態制御回路を含む他の好適なデータファブリック回路を用いた実装に好適である。この実施形態では、プロセスは、ＣＣＸクライアント及び非ＣＣＸクライアントからの要求に対処するが、他の実施形態では、クライアントのこれらの２つのグループは、それぞれプローブフィルタクライアント及び非プローブフィルタクライアントとして一般化される。プローブフィルタクライアントは、キャッシュされたラインがプローブフィルタによって追跡されるキャッシュ可能なコヒーレントクライアントであり、その結果、プローブフィルタ内でミスする別のコヒーレントクライアントによる要求は、キャッシュ可能なコヒーレントプローブフィルタクライアントにプローブを送信する必要がない。他の全てのクライアントは非プローブフィルタクライアントであり、そのうちのいくつかはキャッシュ可能且つコヒーレントであってもよく、その場合、キャッシュされたラインはプローブフィルタ内で追跡されず、したがって、別のコヒーレントクライアントによる要求は、上述したキャッシュ可能なコヒーレント非プローブフィルタクライアントに無条件にプローブを送信する必要があり、したがってフィルタリングが行われない。
【0037】
プロセスはブロック４０２において開始し、ここでＣＣＸ２２０及びＧＦＸ２３０はアイドルになり、ＣＣＸキャッシュはフラッシュされ、上述したＰＣ６状態等の低電力状態に入る。これに応じて、ブロック４０４において、ローカルＣ状態コントローラ３５１は、データファブリックが低電力状態に入るべきであると判定する。データファブリックのための低電力状態は、データファブリック２６０へのクロック信号をゲートするクロックゲーティング３５２と、データファブリック２６０への電力供給を除去する電力ゲート３５３と、を含む。この判定は、ローカルＣ状態コントローラ３５１等のデータファブリック用のローカル電力状態コントローラ、又は、ＳＭＵ２１１（図２）等のシステム電力状態コントローラによって行うことができる。
【0038】
ブロック４０６において、プロセスは、データファブリックが低電力状態を離れるべきであると判定する。低電力状態から出ることは、様々な理由で行われ得る。例えば、データファブリック上のリクエスタによるダイレクトメモリアクセス（direct memory access、ＤＭＡ）要求をサービスするために低電力状態から出ることができる。
【0039】
ブロック４０８において、プロセスは、任意のＣＣＸクライアント又は他の実施形態での任意のプローブフィルタクライアントが、それらの低電力状態から出たかどうかを判定する。そうでない場合、プロセスはブロック４１０に進み、プローブフィルタ初期化状態を遅延させ、ＣＣＸクライアントがその低電力状態から出るのを待つ。ブロック４０８における判定は、この実施形態では、ＳＯＣ ＳＴＡＴＥ信号内の情報に基づいて、ローカルＣ状態コントローラ３５１によって行われる。ブロック４０８においてＣＣＸクライアントが低電力状態から出ると、プロセスはブロック４１２に進む。
【0040】
ブロック４１２において、プローブフィルタは、ＣＣＸの初期化と並行して初期化状態に入る。（ここではＣＣＸについて説明するが、コア複合体設計ではなく単一ＣＰＵコアであるリクエスタを有する実施形態に対しても同じプロセス挙動が採用される。）プローブフィルタの初期化状態中に、メモリ場所のステータスデータの１つ以上のアレイを含むプローブフィルタのデータが初期化されて、アレイ内容を、メモリが電源投入された後に存在するランダム又は予測不可能なデータから初期状態に変更する。通常、初期状態は、プローブフィルタ内の各追跡されたラインに対する「無効」指標を反映し、プローブフィルタにおいて関連するメモリラインに対するキャッシュ状態追跡データが未だ受信されていないことを反映する。所望のデータは、プローブフィルタ内のそれぞれのメモリラインを追跡するために各アレイエントリに書き込まれる。
【0041】
ブロック４１２において示すように、プローブフィルタ初期化は、ＣＣＸの初期化プロセスでのあるステップと並行して行われる。例えば、低電力状態から初期化するために、ＣＣＸは、修復、ヒューズ伝搬及びマイクロコードの初期化等のあるステップを行い、ＣＣＸ状態から出た状態に復元する。これらのＣＣＸ初期化ステップは、プローブフィルタ初期化と同様に、設計固有の待ち時間を有する。したがって、いくつかの実施形態では、プローブフィルタ初期化がＣＣＸ初期化の前に完了するが、他の実施形態では、ＣＣＸ初期化が最初に完了する。したがって、いくつかの実施形態では、プローブフィルタがそれらの要求に対処するように初期化される前に、ＣＣＸがコヒーレントスレーブコントローラへのコヒーレント及びキャッシュ可能要求の生成を開始することが可能である。更に、状態復元要求等のＣＣＸ初期化中に行われるＣＣＸ要求は、プローブフィルタにアクセスすることなく履行（実行）することができる、キャッシュ可能であるが非コヒーレントな要求を含むことができる。他のリクエスタも、プローブフィルタの初期化状態中にコヒーレントスレーブコントローラに要求を行うことができる。したがって、コヒーレントスレーブコントローラは、ブロック４１４～４２１において示すように、プローブフィルタ初期化状態中に好適な方法でそのような要求に対処する能力を含む。
【0042】
ブロック４１４～４２１は、プローブフィルタの初期化状態中に要求が発生した場合の様々なタイプの要求に対するコヒーレントスレーブコントローラの応答を示している。
【0043】
ブロック４１４において、キャッシュ可能なコヒーレント要求がＣＣＸクライアント又はプローブフィルタクライアントから受信される場合、ブロック４１５におけるプロセスは、プローブフィルタ初期化が完了するまで、そのような要求をブロックする。コヒーレントスレーブコントローラのこの機能は、プローブフィルタ初期化が完了する前にＣＣＸ初期化が完了するシナリオに対処する。
【0044】
ブロック４１６において、ブロック４１５においてブロックされた前の要求に依存する要求が行われた場合、ブロック４１７におけるプロセスは、依存する要求が完了するまで、この要求もブロックする。そのような要求は、ブロックされた要求と同じアドレスに対してＣＣＸリクエスタ、ＧＦＸリクエスタ又はリアルタイムクライアントリクエスタによって行われた要求を含む。この機能は、コヒーレントスレーブコントローラがそのような要求に対処し、コヒーレンシを維持することを許容する。
【0045】
ブロック４１８において、ＧＦＸリクエスタ又はリアルタイムクライアントリクエスタ等の非ＣＣＸクライアントリクエスタからコヒーレント要求が受信された場合、ブロック４１９において、要求が履行（実行）され、要求を受信するコヒーレントスレーブコントローラによってキャッシュミスとして扱われる。アドレス衝突は、それらがコヒーレント要求であるか否かにかかわらず、ブロック４１６に従って対処されることに留意されたい。この機能は、コヒーレントスレーブコントローラが、プローブフィルタ初期化が完了するのを待つことなく、ある要求を履行（実行）することを許容する。
【0046】
ブロック４２０において、キャッシュ不可能なコヒーレント要求ａがＣＣＸクライアントから受信された場合、ブロック４２１において要求が履行（実行）され、要求を受信するコヒーレントスレーブコントローラによってキャッシュミスとして扱われる。再び、そのような要求は、それらが前のブロックされた要求に依存する場合、４１７においてブロックされる。
【0047】
ブロック４２２において、非コヒーレント要求が何れかのリクエスタから受信された場合、ブロック４２３において、通常は要求を受信するコヒーレントスレーブコントローラによって行われるように、要求が履行（実行）される。再び、そのような要求は、それらが前のブロックされた要求に依存する場合、４１７においてブロックされる。
【0048】
キャッシュ可能でないか又はコヒーレントでない要求は、概ねプローブフィルタを必要とせず、ブロック４１６において要求に対する依存性が見出されない限り、プローブフィルタ初期化状態中にコヒーレントスレーブコントローラによって通常処理される。
【0049】
ブロック４２４において、プローブフィルタ初期化は、プローブフィルタ内の全てのデータアレイが妥当なデータで初期化された場合に完了し、プローブフィルタ初期化状態を終了する。次いで、ブロック４２６において、コヒーレントスレーブコントローラは、処理プローブフィルタルックアップを生成することを開始する。
【0050】
図２のＳＯＣ２１０又はデータファブリック２６０等の任意の部分は、プログラムによって読み取られ、集積回路を製造するために直接的又は間接的に使用することができるデータベース又は他のデータ構造の形態のコンピュータアクセス可能データ構造によって記述又は表現され得る。例えば、このデータ構造は、Ｖｅｒｉｌｏｇ又はＶＨＤＬ等の高レベル設計言語（high-level design language、ＨＤＬ）におけるハードウェア機能の挙動レベル記述又はレジスタ転送レベル（register-transfer level、ＲＴＬ）記述であってもよい。記述は、合成ライブラリからゲートのリストを含むネットリストを生成するために記述を合成可能な合成ツールによって読み取ることができる。ネットリストは、集積回路を含むハードウェアの機能も表すゲートのセットを含む。ネットリストは、次いで、マスクに適用される幾何学的形状を記述するデータセットを生成するために配置され、ルーティングされ得る。次いで、マスクを様々な半導体製造工程で使用して、集積回路を製造することができる。代替的に、コンピュータアクセス可能記憶媒体上のデータベースは、所望に応じて、ネットリスト（合成ライブラリの有無にかかわらず）若しくはデータセット、又は、グラフィックデータシステム（Graphic Data System、ＧＤＳ）ＩＩデータであり得る。
【0051】
特定の実施形態を説明してきたが、これらの実施形態に対する様々な修正が当業者には明らかである。本明細書に開示されるデータファブリックのためにＣ状態と併せて使用される様々な技術は、独立して又は他の技術と併せて使用することができる。更に、データファブリックを通してアイドルトラフィック状態を検出するための異なる技術及び回路を使用することができる。
【0052】
したがって、添付の特許請求の範囲は、開示された実施形態の範囲に含まれる開示された実施形態の全ての変更を網羅することを意図している。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】