CPU-GPU協(xié)同的Andorid平臺游戲功耗管理研究.pdf

1、當前移動智能終端設(shè)備數(shù)量增長迅猛，性能提升顯著，在滿足用戶需求的同時，凸顯了其固有的能耗與電池容量之間的矛盾。動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)是能夠有效解決這種矛盾的一種機制。但是傳統(tǒng)策略中，處理器負載評估依賴底層硬件反饋、CPU和GPU功耗管理模塊完全獨立，無法充分利用不同類型應(yīng)用的獨有特性進一步提高移動智能終端設(shè)備的能效。
　　本文關(guān)注Android智能手機處理器功耗管理和能效提升。以“上層應(yīng)用特性驅(qū)動的底層處理器功耗管理”思想為

2、指引，選取Android移動平臺游戲應(yīng)用為研究對象，探究游戲運行時行為特性和CPU-GPU負載特性，指導(dǎo)CPU-GPU協(xié)同功耗管理方案的設(shè)計與實現(xiàn)。具體來說，本文的主要工作包括:
　　1.構(gòu)建了針對Android平臺游戲應(yīng)用的功耗管理框架?？蚣鼙苊鈱C平臺的過度借鑒，利用操作系統(tǒng)的應(yīng)用管理和資源分配功能，縱向聯(lián)通應(yīng)用層和底層處理器功耗管理模塊，使DVFS算法可以直接感知上層游戲計算需求變化;橫向聯(lián)通CPU和GPU相互獨立的功耗管

3、理模塊，使二者可以相互感知對方進行協(xié)同管理?？蚣転榛谟螒蛱匦缘腃PU/GPU負載評估和CPU-GPU協(xié)同DVFS算法奠定基礎(chǔ)。
　　2.提出用戶交互感知的CPU負載評估方法和基于游戲幀復(fù)雜度的GPU負載評估方法。方法利用Android游戲運行時的用戶交互特性，以用戶交互消息數(shù)評估CPU負載中的用戶交互部分;利用CPU-GPU之間的數(shù)據(jù)交互特性，在CPU處以游戲中頂點、紋理和命令數(shù)據(jù)提前評估GPU負載，解決了傳統(tǒng)基于硬件利用率反饋

4、方法延遲高和準確度低的問題。
　　3.設(shè)計了針對Android游戲的CPU-GPU協(xié)同DVFS算法。算法以保證用戶體驗為導(dǎo)向，對游戲用戶體驗、CPU-GPU負載構(gòu)建了變化感知的協(xié)同描述，為電壓頻率調(diào)控指明時機和方向;協(xié)同調(diào)頻邏輯基于游戲運行時CPU-GPU之間功能上的生產(chǎn)者——消費者協(xié)作關(guān)系設(shè)計，做到“協(xié)同”而非“同時獨立”的CPU-GPU功耗管理。
　　本文在ODROID-XU3實驗平臺上實現(xiàn)了上述工作。實驗評價中，本文以