基于DPM和DVFS的嵌入式系統(tǒng)低功耗優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、隨著計算機技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式移動終端(例如手機、平板)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?。嵌入式移動便攜設(shè)備依靠電池作為能量補給，而電池的容量卻受體積和重量的限制很難有效提高，因此嵌入式移動設(shè)備的功耗問題成為當今研究的一個關(guān)鍵問題。
　　降低嵌入式系統(tǒng)的功耗有多種方法。其中動態(tài)電源管理(Dynamic Power Management，DPM)和動態(tài)電壓頻率調(diào)整技術(shù)(Dynamic Voltage and

2、Frequency Scaling，DVFS)是降低系統(tǒng)功耗的兩種關(guān)鍵技術(shù)。本文從動態(tài)電源管理和動態(tài)電壓頻率調(diào)整技術(shù)兩種策略降低優(yōu)化移動嵌入式系統(tǒng)的功耗。
　　動態(tài)電源管理主要依據(jù)設(shè)備工作負載的變化切換其工作狀態(tài)以達到系統(tǒng)功耗最小化。例如當外圍設(shè)備的空閑期足夠長時，使其關(guān)閉或進入休眠狀態(tài)以節(jié)約電池電量。本文首先從應(yīng)用層、應(yīng)用框架層、Linux內(nèi)核層分析了Google Android的電源管理機制原理，然后從小流量模式(10Kb/分

3、鐘)和大流量模式(2Mbit/分鐘)兩種情況實驗并分析了Android網(wǎng)絡(luò)模塊在系統(tǒng)總功耗中的重要作用，接著在此基礎(chǔ)上提出了一個對Android網(wǎng)絡(luò)模塊的動態(tài)電源管理優(yōu)化解決方案。該方案從網(wǎng)絡(luò)流量、電池電量、時間、是否下班高峰階段四個因素考慮，實現(xiàn)Android系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)模塊上的動態(tài)電源管理。由實驗結(jié)果可以看出，手機移動網(wǎng)絡(luò)模塊(GPRS/WIFI)在手機系統(tǒng)功耗中占據(jù)了十分重要的位置，因此該解決方案對提高移動終端的能量利用率、降低移動

4、終端的功耗具有重大的意義。
　　動態(tài)電壓頻率調(diào)整技術(shù)是降低嵌入式系統(tǒng)功耗的另一種重要方法。DVFS根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)的緊迫程度來動態(tài)調(diào)節(jié)處理器的供電電壓和時鐘頻率，以達到任務(wù)響應(yīng)時間和系統(tǒng)功耗之間的平衡。嵌入式移動終端中使用的處理器通常都具備了動態(tài)電壓頻率調(diào)整能力，在操作系統(tǒng)中如何高效使用處理器提供的這一能力降低功耗成為一個值得研究的問題。本文針對以Linux為內(nèi)核的移動操作系統(tǒng)，提出了一種優(yōu)化的、細粒度的DVFS算法，并在Androi